WO2023227496A1 - Systeme de munition et d'arme - Google Patents

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WO2023227496A1
WO2023227496A1 PCT/EP2023/063569 EP2023063569W WO2023227496A1 WO 2023227496 A1 WO2023227496 A1 WO 2023227496A1 EP 2023063569 W EP2023063569 W EP 2023063569W WO 2023227496 A1 WO2023227496 A1 WO 2023227496A1
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barrel
projectile
sabot
ammunition
combustion
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PCT/EP2023/063569
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Vincent LAVERGNE
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Lavergne Vincent
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    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
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    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
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    • F41A3/02—Block action, i.e. the main breech opening movement being transverse to the barrel axis
    • F41A3/10—Block action, i.e. the main breech opening movement being transverse to the barrel axis with sliding breech-block, e.g. vertically
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    • F41A21/16—Barrels or gun tubes characterised by the shape of the bore
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    • F42B14/06—Sub-calibre projectiles having sabots; Sabots therefor
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    • F42B14/06—Sub-calibre projectiles having sabots; Sabots therefor
    • F42B14/068—Sabots characterised by the material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F42B14/00—Projectiles or missiles characterised by arrangements for guiding or sealing them inside barrels, or for lubricating or cleaning barrels
    • F42B14/06—Sub-calibre projectiles having sabots; Sabots therefor
    • F42B14/08—Sabots filled with propulsive charges; Removing sabots by combustion of pyrotechnic elements or by propulsive-gas pressure

Definitions

  • the present invention relates to an ammunition and weapon system.
  • the invention relates to such a system in which a projectile is pushed by a propulsion gas resulting from the combustion of a propellant charge inside a barrel closed at one end by a breech and open at its other end.
  • Firearms include all weapons that use an exothermic chemical reaction in their operation. By semantic shift, this term is often associated with tube weapons whose principle is based on the launch of a projectile inside a barrel.
  • a propellant charge is ignited inside the barrel between the projectile and the breech.
  • the generation of propulsion gases and their expansion propel the projectile in an acceleration phase until it leaves the barrel.
  • This phase of ballistics is called interior ballistics.
  • cartridge case sometimes also called a case
  • ammunition the components necessary for firing (primer, propellant powder, projectile) to be brought together in a single block. called ammunition.
  • the cannons have a geometry quite close to a hollow cylinder whose internal section is relatively constant over the trajectory of the projectile (except for conical cannons).
  • the minimum diameter of the chamber and the barrel is the minimum diameter allowing the passage of the projectile. This is all the more true since breech-loading weapons have taken precedence over muzzle-loading weapons even if certain uses are still common (light mortars).
  • the socket draws two chambers, the high pressure chamber, which contains the propellant charge, and in which the combustion takes place, and a low pressure chamber in which the expansion of the propulsion gases which push on the base of the projectile takes place.
  • This construction is made necessary by the use of propellant powders which require a relatively high operating pressure so that combustion is maintained and repetitive from one ammunition to another.
  • the first option is to increase the duration of the projectile propulsion phase simply by increasing the length of the barrel. This is the simplest parameter for a weapon designer to modify and, therefore, is the most used in the final phase of weapon design. Depending on the constraints governing the desired use, the length of the barrel is the subject of a compromise between the bulk of the weapon and the desired initial speed. The gain in initial projectile speed by increasing the barrel length is neither infinite nor linear, so it is sometimes necessary to resort to other tricks.
  • the second option is the maximization of the pressure of the propulsion gases at the rear of the projectile through the composition of the propellant powder used, its initial geometry, the quantity of powder, etc.
  • This method remains limited by the performance of the materials and manufacturing processes used in the construction of cannons that cap the maximum internal pressure. This is all the more problematic as the thermal stresses involved in each shot deteriorate the resistance of the barrel.
  • the designer of the ammunition may be obliged to resort to the adoption of a lightweight projectile known as “under-calibrated”.
  • the projectile which will impact the target is very elongated and has a diameter significantly less than the internal diameter of the gun which is used in order to limit its drag during the external ballistic phase and concentrate the energy on impact. to maximize terminal effects.
  • devices are used to seal the guidance of the projectile in the barrel in order to contain the propulsion gases behind the projectile and maximize the thrust during the interior ballistics phase.
  • the shoe is made of a low density material such as aluminum or certain polymers. It can be in one piece pressing on the rear face of the projectile (SLAP ammunition) or in several parts united around the projectile by belts and releasing it by spreading radially (APFSDS ammunition).
  • the sealing function was fulfilled by a wad placed behind the projectile (at the time of paper cartridges). As the means of production improved and the geometry of cannons and projectiles became better controlled, this function was fulfilled by the tightening and deformation of the projectile (made of lead then lined with copper) in the canon. For larger caliber ammunition, it is not uncommon to see this function performed by a part surrounding the projectile called a belt. Typically, the belt is made of copper alloy or polymer to minimize friction with the barrel through a
  • the main parameter allowing the maximum pressure supported by the barrel to be increased is the elastic (and breaking) limit of the material used after thermal and mechanical treatment. This limit is all the lower as it is impacted by the thermal regime of the gun during its use (repeated and close shots for machine guns and automatic cannons), but also by the limited choice of material adapted by the behavior desired in the event of obstruction (ductile behavior is preferable in order to minimize the projection of fragments in the event of destruction of the barrel).
  • the invention relates to an ammunition and weapon system, in which a projectile is pushed by a propellant gas resulting from the combustion of a propellant charge inside a barrel closed at one end by a breech and open at its other end, characterized in that at least part of the propulsion gases generated by the combustion of the propellant charge pass through a nozzle bringing the propulsion gases at a supersonic speed, placed in the barrel, between the breech and the projectile, and comprising a convergent, a neck and a divergent, one following the other towards the open end of the barrel.
  • the nozzle is formed inside a removable chamber relative to the barrel so as to allow the loading of the propellant charge through the rear end and the loading of the projectile through the front end of the chamber;
  • the nozzle is formed inside a case forming an ammunition grouping the projectile and the propellant charge before firing;
  • the projectile is positioned relative to the barrel before firing, by complementarity between the shape of a base of the projectile or of one or more sabots and a portion of the nozzle;
  • the propellant charge comprises an initiator composition, a rapid combustion charge and a slow combustion charge;
  • At least one part of the barrel has a conical section and in that the projectile is associated with at least one degradable shoe when it moves in this conical section part of the barrel;
  • the shoe is made of a material depositing on the barrel as it moves through it, to form a thermal protection layer for it which is then evacuated;
  • phase change namely liquefaction, evaporation or sublimation, of the material constituting the sabot, or which may result from a reaction of the material constituting the sabot with the propulsion gases resulting from the combustion of the propellant charge, or from the self-combustion of the hoof material, or a combination of at least two of the three processes described;
  • the shoe is composed of at least one of the following materials: nitrocellulose, nitroglycerin, shellac, gum arabic, gum tragacanth, gelatin, dextrin, asphalt, polybutadienes, polyesters, polyurethanes, polyfluoroelastomers, silicones, polyvinyls, graphite, potassium , centrality, camphor, phthalate esther, nitroguanidine, nitroaminoguanidine, triaminoguanidine nitrate, N - butyl - N (2 nitroxyethyl) nitramine;
  • the barrel comprises a part of conical section, followed by a part of rifled straight section, the guidance of the projectile being carried out by the sabot in the conical section of the barrel and by direct contact between the projectile and the barrel in the straight section of this one.
  • Figure 1 represents a sectional view of an embodiment of a system according to the invention with an ammunition in the firing position;
  • Figure 2 represents a sectional view of this system according to the invention with the ammunition fired
  • Figure 3 represents a sectional view on an enlarged scale of a part of this system according to the invention.
  • FIG 4 shows a sectional view on an enlarged scale of a part of another embodiment of a system according to the invention with ammunition in the loading position;
  • Figure 5 shows a sectional view on an enlarged scale of a part of this other embodiment of the system according to the invention with fired ammunition;
  • Figure 6 represents a sectional view of an embodiment of a munition of a system according to the invention.
  • This system actually uses a sub-caliber projectile guided by at least one degradable sabot inside a barrel of which at least part has a conical section.
  • I designates the breech of a cannon
  • - 2 designates a combustion chamber which can be removable relative to the barrel so as to allow the loading of a propellant charge through the rear end and the loading of a projectile through the front end of the chamber,
  • - 3 designates a nozzle with a convergent 3a, a neck 3b and a divergent 3c, one after the other towards the open end of the barrel,
  • - 4 designates the barrel with a portion of conical section 4a and a portion of straight section, for example rifled 4b,
  • - 7 designates a projectile with a projectile base 7a and a projectile warhead 7b
  • the caliber of the projectile is then consistent with the diameter of the barrel at the muzzle of the latter, but the internal diameter of the barrel near the chamber is significantly greater than the caliber of the projectile to accommodate the passage of the sabot.
  • the sabot is not so much a part in itself as a degradable joint between the projectile and the barrel. It will be gradually trimmed as the projectile passes through the portion conical shape of the barrel by the variation in the diameter of the barrel then degraded by the temperature of the propulsion gases pushing on the base of the projectile.
  • the goal is that in addition to carrying out the functions of guiding the projectile in the barrel, sealing between the barrel and the projectile, and maximizing the thrust surface of the propulsion gases during the internal ballistics phase, the transfer in the manner forming the degradable sabot on the internal face of the conical portion of the barrel produces a protective layer making it possible to limit, at least in part, the thermal transfers between the propulsion gases and the barrel.
  • This functionality is obtained by the degradation of the material acting as a degradable shoe at a temperature lower than that of the propulsion gases.
  • the material chosen for the degradable clog must therefore meet a certain number of criteria.
  • the density of the material used as well as the quantity of material used must allow the surface mass of the sabot to be lower than that of the projectile alone so that the undercalibration of the ammunition results in an improvement in performance. mouth.
  • the mechanical strength of the sabot material must be sufficient to allow the transmission of the additional thrust to the projectile, but also sufficiently low so that friction against the internal wall of the barrel causes ablative wear of the sabot.
  • the combustion of the residues resulting from the deterioration of the sabot during firing must be as complete as possible and therefore take place while the projectile has not yet left the barrel.
  • the combustion temperature of the sabot material must be as low as possible in order to maximize the thermal protection of the barrel.
  • the shoe is composed of at least one of the following materials: nitrocellulose, nitroglycerin, shellac, gum arabic, gum tragacanth, gelatin, dextrin, asphalt, polybutadienes, polyesters, polyurethanes, polyfluoroelastomers, silicones, polyvinyls , graphite, potassium, centrality, camphor, phthalate esther, nitroguanidine, nitroaminoguanidine, triaminoguanidine nitrate, N - butyl - N (2 nitroxyethyl) nitramine.
  • the variation in barrel diameter is continuous, progressive, but not necessarily linear.
  • a final portion of the barrel, at the muzzle, can have the diameter necessary to rest directly on the projectile and give it a rotation necessary for its gyroscopic stabilization.
  • the master torque of the projectile (maximum surface area of the projectile section along its main axis) is a key parameter in each of the phases of the ballistic, but has an inverse influence during interior ballistics and exterior ballistics.
  • a strong master torque allows greater acceleration of the projectile due to the large surface area on which the pressure of the propulsion gases is applied.
  • a strong master torque also considerably increases the drag force to which the projectile will be subjected during the external ballistic phase, which increases the energy loss, particularly for distant targets.
  • a projectile with a low master torque will lose less energy during the free flight phase.
  • the propulsion phase of this projectile will be negatively affected by this choice, which will limit the initial speed of the projectile.
  • the other large family of solutions for sub-calibration of the ammunition is the use of a so-called “sabot” munition where the projectile with low master torque is enclosed by a sabot providing sealing with the barrel during the phase. interior ballistics.
  • the main advantage of this solution lies in the use of a significant master torque over the entire length of the barrel which maximizes the thrust on the projectile until it exits the barrel.
  • this process also affects the efficiency of the propulsion, because part of the energy is used to accelerate the sabot, the mass of which can be of the order of 30% of the mass of the projectile.
  • the sabot system is rarely used in conjunction with a rifled barrel.
  • the non-concentricity of the projectile in the sabot causes a precession movement which will only be damped by the presence of a stabilizing tail moving the center of drag to the rear of the center of gravity of the projectile. Consequently, sabot ammunition is most often used in conjunction with a smoothbore cannon, the projectile being mainly stabilized by a tail having a certain incidence in relation to the axis of the projectile in order to grant it additional gyroscopic stability via the rotation of the projectile in the initial phase of external ballistics (transient ballistics).
  • sabot technologies are implemented: a monolithic sabot pushing the projectile from the rear and positioning the projectile via lateral petals which will move apart when exiting the barrel.
  • SLAP Stimble Light Armor Penetrator
  • the other solution consists of several sabots taking the form of a portion of a hollow piece of revolution which surrounds the projectile laterally. The sabots separate from the projectile upon exiting the barrel under the effect of aerodynamic forces and inertia.
  • the resulting ammunition is designated APDS for “Armor Piercing Discarding Sabot” when the projectile is without a stabilizing tail, and APFSDS for “Armor Piercing Fin-Stabilized Discarding Sabot” when the stabilization of the projectile is obtained by a rear tail.
  • a solution like that proposed by the invention consisting of a mixture between these two solutions is not one of the options likely to be retained during the design of a new weapon due to the accumulation of disadvantages (reduction of the thrust surface as the projectile advances in the barrel and increase in the mass propelled by a sabot mass) without there being any accumulation of advantages.
  • disadvantages reduction of the thrust surface as the projectile advances in the barrel and increase in the mass propelled by a sabot mass
  • the conicity of the barrel reduces the thrust surface of the combustion gases on the base of the projectile
  • the adoption of a sabot reduces the thrust efficiency by the addition of a propelled mass whose energy is not transmitted to the target.
  • the new idea lies in no longer considering that the sabot has a fixed mass, but that its mass can decrease as it advances in the barrel from the moment when this sabot is made of a material capable of degrading/eroding on the barrel walls.
  • the material which will be detached from the sabot by its abrasion inside the conical barrel then forms a layer on the internal wall of the barrel.
  • This layer must be evacuated, preferably between each shot, so that the performance of the weapon is constant over time. If the risk of obstruction is relatively low, pronounced fouling of the barrel is considered a negative point for the maintenance of a weapon, in particular when the weapon operates repeatedly via an automation using gas borrowing in the barrel. Thus, it becomes necessary to manage the evacuation of the sabot in a form other than a support for the projectile.
  • One solution is to choose the material constituting the sabot as indicated previously, giving it the properties necessary for its evacuation in the form of gas at the same time as the propulsion gases resulting from the combustion of the propellant charge. This implies that the material used for the degradable sabot must have a vaporization or sublimation temperature lower than the temperature of the propulsion gases during firing. A lot of polymers fall into this category, waxes are also quite good candidates.
  • the material of the degradable sabot interact with the propulsion gases resulting from the combustion of the propellant charge in the form of a chemical reaction (acid-base or redox).
  • the oxygen balance of the propellant charge may be large enough for the excess oxygen to react with the material making up the degradable sabot to form a gas which mixes with the propulsion gases and will therefore be evacuated like the latter.
  • Materials with properties conducive to this type of strategy are polymers composed mainly of carbon chains, graphite, etc. Materials that are difficult to oxidise or whose oxidation residues are not in the gaseous state at the temperature and at the pressure present in the barrel are not good candidates for the manufacture of a degradable sabot.
  • the advantage is that the combustion of the material serving as a degradable sabot, then as a protective layer, is ensured by exposure to the temperature and pressure of the propulsion gases.
  • the energy contained in the degradable sabot is added to that of the propellant charge in the form of an increase in the quantity of gas of propulsion in the barrel behind the projectile as well as an increase in the temperature of the propellant gases in the barrel.
  • the weapon designer will be able to allow a certain reduction in the wall thickness of the barrel in order to reduce the mass of the weapon, the removal of a rapid barrel replacement system (generally present on infantry machine guns) or an increase in the firing rate acceptable if weapon mass is not an issue.
  • a rapid barrel replacement system generally present on infantry machine guns
  • weapons combining high power of each shot and precision are generally already equipped with long and large diameter barrels. Thus there is no particular penalty for these weapons due to the adoption of a degradable sabot ammunition associated with a barrel with moderate conicity.
  • the evacuation of the protective layer of the barrel is for example obtained:
  • phase change namely liquefaction, evaporation or sublimation, of the material constituting the sabot, or which may result from a reaction of the material constituting the sabot with the propulsion gases resulting from the combustion of the propellant charge, or from the self-combustion of the hoof material, or a combination of at least two of the three processes described.
  • Another constraint to take into account is the need to keep the projectile coaxial with the barrel while it is accelerated by the sabot in the conical section of the barrel.
  • the concentricity of the projectile in the barrel does not pose a particular problem, because breaking the contact on one side of the barrel automatically causes an imbalance in the radial forces of the barrel on the degradable sabot which will be redirected towards an equilibrium position in the center of the barrel. canon. In this case, it is the taper of the barrel which ensures the permanent refocusing of the projectile in the barrel.
  • the front faces and rear are significantly more resistant than the heart of the hoof.
  • the phenomenon of recentering of the projectile in the barrel applies independently to the front of the degradable sabot and to the rear of the degradable sabot, which ensures the coaxiality of the projectile in relation to the barrel.
  • the condition of coaxiality of the projectile in the barrel lies in the positioning behind the center of gravity of the assembly projectile and degradable sabot in relation to the contact zone between the sabot and the barrel. Indeed, if this condition is met, when the projectile is no longer coaxial with the barrel, the center of gravity of the projectile and degradable sabot assembly shifts towards the "advanced" side due to the rotation of the assembly. projectile and degradable sabot around the center of the guidance.
  • the distribution of the mass of the projectile and degradable sabot assembly on the thrust surface of the propulsion gases is modified with a greater mass on the "ahead” side and a lesser mass on the "lagging” side.
  • the thrust pressure of the propulsion gases being relatively uniform, the acceleration on the “lagging” side will be greater than that on the “leading” side, which will have the effect of returning the projectile to a coaxial position with the gun.
  • the appropriate shape for the base of the degradable sabot to fulfill this last condition of stability is quite close to a cone pointing towards the breech of the weapon.
  • This shape makes it possible to satisfy the condition of coaxiality by short guidance when the master torque of the barrel is important (close to the breech) and to gradually move to long guidance as the diameter of the degradable shoe decreases by the taper of the barrel.
  • this shape can be complementary to a nozzle shape as described below. Two obvious advantages can be gained from this configuration.
  • the first advantage concerns the rigidity of the ammunition for guiding and chambering the ammunition in the barrel. Indeed, it is thus possible to reduce the transmission by the degradable sabot of lateral forces on the tip of the projectile during these operations by working the shape of the base of the projectile so that there is contact between the base of the projectile. projectile and the neck and/or the divergent part of the nozzle of the case.
  • the second advantage of this configuration relates to the industrialization of the ammunition. Indeed, in a configuration where the base of the projectile is in contact with the neck and/or the divergent of the nozzle of the case, the production of the degradable sabot is possible by injection of the material selected for the degradable sabot into an impression positioning the projectile and being closed by the case.
  • Another point of the system according to the invention relates to the presence, during the thrust phase of the internal ballistics, of a separation between the chamber, place of combustion of the propellant charge, and the projectile. This separation is achieved by means of a nozzle allowing gases to pass at supersonic speed inside the barrel. To do this, several architectures are possible depending on the nature of the desired weapon and the accepted disadvantages:
  • the nozzle can be permanently fixed and formed directly by the barrel.
  • the propellant charge can be placed through the muzzle of the gun if the propellant charge is in the form of a powder fine enough to enter the chamber through the nozzle and the neck.
  • the propellant charge is introduced into the chamber through the breech in the form of pellets or a blank cartridge.
  • the projectile is always introduced through the muzzle of the cannon. All types of conventional or under-calibrated projectiles are compatible with these configurations.
  • the weapon is necessarily exclusively powered by the breech
  • two solutions are available to the weapon designer: the separate loading of the propellant charge in the chamber and the projectile in the barrel on the one hand, or the integration of the nozzle inside the case without any particular modification to be made to the weapon.
  • This last configuration is favored because of its practicality for loading operations, evacuation of shooting waste, unloading the weapon or cleaning the system.
  • the nozzle can be formed inside a removable chamber relative to the barrel so as to allow the loading of the propellant charge through the rear end and the loading of the projectile through the front end of the chamber or this nozzle can be formed inside a case forming an ammunition grouping the projectile and the propellant charge before firing.
  • the projectile can be placed inside the ammunition case by complementarity between the shape of a base of the projectile or of one or more sabots and a portion of the nozzle as long as the ammunition is assembled.
  • Modeling the internal ballistics of firearms is well known and is based on a set of equations making it possible to determine the evolution of certain parameters in order to deduce the evolution of the speed and position of the projectile during firing.
  • One of these equations represents the energy balance inside the gun and highlights the partial transfer of the energy released by the propulsive charge into kinetic energy of the projectile.
  • the two phenomena limiting the transfer of energy are none other than the non-transformation of part of the thermal energy of the propulsion gases (which acts as a form of potential energy reserve allowing the continuation of propulsion of the projectile in the barrel, while the combustion of the propellant charge is completed), and the setting in motion of the propulsion gases (energy which is lost).
  • the static pressure exerted on the internal walls of the barrel is linked to the static pressure at the breech as well as to the speed of the propulsion gases at the location of the barrel considered.
  • the barrel is made of a tube whose wall thickness is often quite close to, or even greater than, the diameter of the projectile. This implies that the internal stress bearable by the barrel during a shot is less and less correlated with the increase in the external diameter of the tube (hypothesis of thin hollow cylinders), but that the limiting factor becomes the limit to the breakage of the material used for the core of the barrel.
  • the limit on the maximum operating pressure of ammunition is directly linked to innovation in the field of high toughness materials, including at high temperatures, and whose failure mode is compatible with the safety of the weapon. Indeed, in the event of obstruction, a barrel which bursts (which opens according to a crack without creating and dispersing fragments) is preferable to bursting behavior (brittle rupture with projection of shards).
  • the device which allows the transition between a high pressure tank on the side of the breech (which we call chamber) and the barrel, where the pressure is lower and the speed of the propulsion gases is particularly high, is not nothing but a nozzle. This is characterized by a neck, the narrowest passage through which the propulsion gases pass, a convergent accelerating the propulsion gases to a sonic speed and a divergent bringing the propulsion gases to a supersonic speed.
  • the entire propellant charge is in the chamber which is closed by the neck of the nozzle and the projectile.
  • a priming phase begins which can be modeled in the same way as the internal ballistics of a traditional firearm of the same type. It is nevertheless necessary to take into account the pressure loss as the nozzle passes.
  • the end of the priming phase is characterized by a speed of passage of the propulsion gases through the neck at the speed of sound in this same gas.
  • a shock wave is created at the neck and decouples the chamber, where a strong static pressure reigns forcing the combustion of the still unburned powder, from the barrel, in which the nozzle ejects the product of the combustion of the propellant charge at supersonic speed and lower static pressure.
  • propulsion gases are compressed again at the base of the projectile which thus continues its propulsion phase in the barrel.
  • the pressure applying on the internal walls of the barrel is significantly lower than the pressure exerted in the chamber, with a distribution passing through a minimum at the exit of the nozzle and a progressive recompression towards the pressure at the base of the projectile .
  • the projectile can then be placed inside the ammunition case by complementarity between the shape of a base of the projectile or of one or more sabots and a portion of the nozzle as long as the ammunition is assembled.
  • the construction and operating constraints of the barrel - ammunition pair mean that the thickness of the material of the barrel is significantly greater on the breech side than on the muzzle side of the barrel. In fact, it is often easier, and less costly in terms of performance, to reinforce the chamber than the entire barrel.
  • the reduction in static pressure inside the barrel is also accompanied by a reduction in the temperature of the gases in the barrel.
  • the sabot technique is as well suited as the deformable projectile technique in a conical barrel. It should be noted, however, that the degradable sabot projectile technique accelerated by a conical barrel offers certain synergies if it is combined with the adoption of a nozzle in the barrel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

Ce système de munition et d'arme, dans lequel un projectile (7) est poussé par un gaz de propulsion issu de la combustion d'une charge propulsive (10) à l'intérieur d'un canon (4) fermé à une extrémité par une culasse (1) et ouvert à son autre extrémité, est caractérisé en ce qu'au moins une partie des gaz de propulsion générés par la combustion de la charge propulsive (10) passe par une tuyère (3) placée dans le canon (4), entre la culasse (1) et le projectile (7), et comportant un convergent (3a), un col (3b) et un divergent (3c), l'un à la suite de l'autre en direction de l'extrémité ouverte du canon.

Description

DESCRIPTION
TITRE : SYSTEME DE MUNITION ET D’ARME
La présente invention concerne un système de munition et d’arme.
Plus particulièrement l’invention se rapporte à un tel système dans lequel un projectile est poussé par un gaz de propulsion issu de la combustion d’une charge propulsive à l’intérieur d’un canon fermé à une extrémité par une culasse et ouvert à son autre extrémité.
Les armes à feu rassemblent l’ensemble des armes utilisant une réaction chimique exothermique dans leur fonctionnement. Par glissement sémantique, ce terme est souvent associé aux armes à tube dont le principe repose sur le lancement d’un projectile à l’intérieur d’un canon.
Dans l’immense majorité des cas, une charge propulsive est mise à feu à l’intérieur du canon entre le projectile et la culasse. La génération des gaz de propulsion et leur dilatation propulsent le projectile dans une phase d’accélération jusqu’à ce que celui-ci quitte le canon.
Cette phase de la balistique est nommée balistique intérieure.
Au fil des ans, les armes à feu ont connu de nombreux raffinements qui ont vu notamment l’introduction de la douille (parfois aussi appelée étui) qui permet le rassemblement les composants nécessaires au tir (amorce, poudre propulsive, projectile) en un bloc nommé munition.
Par construction, les canons ont une géométrie assez proche d’un cylindre creux dont la section interne est relativement constante sur la trajectoire du projectile (exception faite des canons coniques).
Lorsque le concepteur de l’arme et de sa munition souhaite maximiser la vitesse initiale du projectile, il n’y a pas d’élément susceptible de restreindre le flux des gaz de propulsion derrière le projectile.
Ainsi le diamètre minimal de la chambre et du canon est le diamètre minimal permettant le passage du projectile. Cela est d’autant plus vrai que les armes à chargement par la culasse ont pris le pas sur les armes se chargeant par la bouche même si certains usages sont encore courants (mortiers légers).
Une exception à cette règle est le cas où une vitesse initiale relativement faible du projectile est souhaitée (principalement les lance-grenades). Dans ce cas, la douille dessine deux chambres, la chambre haute pression, qui contient la charge propulsive, et dans laquelle a lieu la combustion, et une chambre basse pression dans laquelle a lieu la détente des gaz de propulsion qui poussent sur le culot du projectile. Cette construction est rendue nécessaire par l’usage de poudres propulsives qui demandent une pression de fonctionnement relativement importante pour que la combustion soit maintenue et répétitive d’une munition à une autre.
Maximiser la vitesse initiale d’un projectile est une préoccupation constante des concepteurs d’armes, car cela octroie un certain nombre d’avantages dans les phases suivantes de la balistique. Lors de la balistique extérieure et pour un même projectile, cela permet d’obtenir une trajectoire plus « droite » qui diminue sensiblement la sensibilité au vent, le délai à l’impact sur la cible et les corrections de visée à prendre en compte en fonction de la distance, inclinaison du tir...
Pour ce qui est de la balistique terminale, nombre d’armes ne comptent que sur l’effet cinétique de l’impact pour endommager ou détruire la cible. Dans ces cas, maximiser la vitesse initiale permet tout simplement de maximiser l’énergie sur la cible.
Ainsi la recherche visant à tirer des projectiles de plus en plus rapides a toujours été active et a apporté un certain nombre de solutions techniques dans le domaine des armes à feu.
Ainsi au niveau de l’arme et de la munition, trois grandes pistes sont souvent explorées :
La première piste est l’augmentation de la durée de la phase de propulsion du projectile tout simplement par l’augmentation de la longueur du canon. C’est le paramètre le plus simple à modifier pour le concepteur d’une arme et, par conséquent, c’est le plus utilisé dans la phase finale de conception d’une arme. En fonction des contraintes régissant l’usage souhaité, la longueur du canon fait l’objet d’un compromis entre l’encombrement de l’arme et la vitesse initiale souhaitée. Le gain de vitesse initiale du projectile par l’augmentation de la longueur du canon n’est ni infini ni linéaire, si bien qu’il est parfois nécessaire de recourir à d’autres astuces.
La deuxième piste est la maximisation de la pression des gaz de propulsion à l’arrière du projectile au travers de la composition de la poudre propulsive utilisée, sa géométrie initiale, la quantité de poudre... Cette méthode reste cependant limitée par les performances des matériaux et processus de fabrication employés pour la construction des canons qui plafonnent la pression interne maximale. Cela est d’autant plus problématique que les contraintes thermiques impliquées par chaque tir détériorent la résistance du canon. Lorsque les deux pistes précédentes font déjà l’objet d’une certaine optimisation, le concepteur de la munition peut être dans l’obligation d’avoir recours à l’adoption d’un projectile allégé dit « sous-calibré ». Dans ce cas, le projectile qui ira impacter la cible est très allongé et a un diamètre sensiblement inférieur au diamètre interne du canon qui est employé de manière à limiter sa traînée lors de la phase de balistique extérieure et concentrer l’énergie à l’impact pour maximiser les effets terminaux. Cependant, lors de la phase de propulsion du projectile, des artifices sont employés pour rendre étanche le guidage du projectile dans le canon afin de contenir les gaz de propulsion derrière le projectile et maximiser la poussée lors de la phase de balistique intérieure.
Deux solutions sont relativement connues pour aboutir à ces résultats :
1 ) L’utilisation d’un projectile déformable à l’intérieur d’un canon conique ayant un diamètre interne sensiblement supérieur du côté de la chambre que du côté de la bouche (comme le canon 28-20mm allemand). Dans ce cas, l’étanchéité entre le projectile et le canon est obtenue par une portion déformable du projectile qui sera resserré autour du cœur du projectile au fur et à mesure que celui-ci parcourt la longueur du canon.
2) L’utilisation d’un sabot intermédiaire entre le projectile et le canon lors de la phase de balistique intérieure et se séparant du projectile à la sortie du canon. Le sabot est réalisé dans une matière peu dense comme l’aluminium ou certains polymères. Il peut être d’une seule pièce appuyant sur la face arrière du projectile (munitions SLAP) ou en plusieurs parties réunies autour du projectile par des ceintures et le libérant en s’écartant radialement (munitions APFSDS).
S’il est important de minimiser les frottements entre le projectile et le canon, il est néanmoins nécessaire de garantir une bonne étanchéité de manière à éviter le passage d’une partie des gaz de propulsion au-devant du projectile à l’intérieur du canon. Lorsque cela est le cas, la vitesse initiale du projectile est grandement impactée de même que l’usure du canon est accélérée. Historiquement, la fonction d’étanchéité était remplie par une bourre placée derrière le projectile (à l’époque des cartouches en papier). Au fur et à mesure que les moyens de production se sont améliorés et que la géométrie des canons et des projectiles est devenue mieux maîtrisée, cette fonction fut remplie par le serrage et la déformation du projectile (en plomb puis chemisé avec du cuivre) dans le canon. Pour les munitions de plus gros calibres, il n’est pas rare de voir cette fonction réalisée par une pièce entourant le projectile nommée ceinture. En règle générale, la ceinture est en alliage de cuivre ou en polymère pour minimiser les frottements avec le canon au travers d’une
« lubrification sèche ». De manière plus anecdotique, certains tireurs n’hésitent pas à utiliser des graisses spécifiques sur les projectiles de petit calibre. Pour le tir dans des armes modernes, le gain lié à l’emploi de munition lubrifiée n’est pas évident malgré une influence marginale sur certains paramètres de la balistique intérieure. Pour le tir d’armes historiques (armes à poudre noire), l’intérêt réside surtout dans la création d’une étanchéité de la poudre vis-à- vis de l’humidité extérieure lors du stockage d’une arme approvisionnée. Il est cependant admis que la protection recherchée avec ces dispositifs porte sur l’interaction entre le projectile et le canon et n’ont qu’un effet négligeable sur les aspects liés à la thermique du canon.
Chacune de ces thématiques est bien connue des concepteurs d’armes et de munitions si bien qu’il est parfois possible de retrouver la signature conceptuelle de certaines solutions actuellement en usage dans des armes à la pointe de la technologie dans des brevets datant du 19e siècle. Par exemple, il est difficile d’ignorer la ressemblance entre une munition actuelle de 120 mm APFSDS du char LECLERC et la munition décrite dans le brevet US 487,125 datant de 1892. Toutes les deux présentent des douilles semi- combustibles avec un culot métallique pour faciliter l’étanchéité de la chambre au niveau de la culasse et la manutention de la munition, un projectile sous-calibré poussé par un système de sabot se séparant en trois morceaux à la sortie du canon... Pourtant, il ne fait nul doute que de nombreuses avancées ont été réalisées entre la publication de ce brevet et les munitions modernes. La géométrie du projectile et des sabots, les matériaux employés, les dimensions relatives de certains éléments... sont autant de points ayant fait l’objet de nombreuses études et de nombreuses innovations qui permettent aux armes actuelles d’atteindre les performances qui leur sont demandées.
La balistique interne est la science qui s’intéresse à la transmission de l’énergie de la poudre propulsive au projectile. Bien évidemment, cette énergie n’est utile que si elle est transmise à la cible, c’est-à-dire dissipée à l’intérieur de la cible afin de créer des dommages importants. Le projectile est choisi de manière à maximiser ce transfert d’énergie en fonction de la nature de la cible et de la protection qui lui est appliquée. Pour transpercer une armure importante, un projectile long de composition homogène offre de bonnes performances en particulier si la vitesse d’impact est importante. Cependant, pour les cibles plus tendres et moins blindées, un tel projectile ne sera pas optimal, car la cible sera traversée par le projectile sans que celui-ci transfère une part importante de son énergie à la cible.
S’il est évident que l’optimisation de chacun des trois principaux paramètres de la balistique intérieure permet d’atteindre un niveau de performances tout à fait remarquable, certains phénomènes physiques limitent grandement le niveau de performance accessible à cette technologie.
À partir d’une certaine longueur de canon, la pression des gaz de propulsion sur le culot du projectile n’est plus suffisante pour accélérer ce dernier. Au-delà de cette longueur de canon, le projectile sera ralenti par la dépression se formant derrière lui si bien qu’augmenter la longueur de canon ne fait que diminuer la performance de l’arme. Cette problématique impacte beaucoup plus les armes de petit calibre que les armes de moyen et gros calibre où l’optimisation de certains paramètres de la charge de poudre fait que les contraintes d’encombrement de l’arme (longueur globale, masse, inertie au pointage...) seront atteintes avant que la surdétente des gaz de propulsion soit le phénomène limitant.
La pression maximale atteignable dans le canon trouve elle aussi assez rapidement une limite « absolue » de par les performances des matériaux utilisés. De premiers abords, il pourrait être tentant de considérer le problème en partant de la proportionnalité entre la pression maximale admissible dans un tube à paroi mince et l’épaisseur de ce tube, cependant c’est oublier que pour nombre d’armes, l’épaisseur de la paroi du canon est du même ordre de grandeur que le calibre de la munition et que, par conséquent, l’hypothèse de parois mince n’est pas satisfaite.
Dans ces conditions, le principal paramètre permettant d’augmenter la pression maximale supportée par le canon est la limite élastique (et de rupture) de la matière utilisée après traitement thermique et mécanique. Cette limite est d’autant plus basse qu’elle est impactée par le régime thermique du canon au cours de son utilisation (tirs répétés et rapprochés pour les mitrailleuses et canons automatiques), mais aussi par le choix limité de matière adapté de par le comportement souhaité en cas d’obstruction (un comportement ductile est préférable afin de minimiser la projection de fragments en cas de destruction du canon).
Ainsi, les travaux concernant la conception et la fabrication de canons « composites » résultant de l’assemblage de plusieurs matériaux aux propriétés différentes sont relativement fréquents, et, bien qu’il n’existe pas de solution universelle, certaines combinaisons sont assez fréquentes dans certains usages (âme en alliage de cobalt sertie par de l’acier pour les canons de mitrailleuses...).
Enfin, même l’utilisation d’un système de sabot pour la propulsion d’un projectile sous-calibré trouve une limite de par la vitesse maximale d’expansion des gaz de propulsion à l’intérieur du canon. Il est généralement admis que cette vitesse maximale pour les armes à feu conventionnelles est de l’ordre de 2300 m/s. En pratique et de manière opérationnelle, l’ordre de grandeur des vitesses initiales atteintes par les armes à feu est de l’ordre de 1800 m/s.
Pour atteindre des vitesses supérieures, certaines solutions techniques ont été développées ou font encore l’objet d’études.
Ainsi, il existe des canons à gaz légers utilisant comme étape intermédiaire à la propulsion du projectile la compression d’hélium ou d’hydrogène dans une chambre secondaire placée entre la chambre de combustion et le projectile.
D’autres propositions ont été décrites dans les documents DE 1428634, DE 1280092 et DE 2201693.
De même, on dénombre de nombreuses tentatives, plus ou moins fructueuses, de canons magnétiques, électriques, électrothermiques purement mécaniques... Si celles-ci donnent souvent des résultats prometteurs en termes de vitesse initiale du projectile, les contraintes pratiques du terrain font que ces solutions ne trouvent pas d’application concrète et opérationnelle. De fait, la quête de nouvelles munitions plus performantes est toujours active.
C’est l’objectif de la présente demande.
A cet effet l’invention a pour objet un système de munition et d’arme, dans lequel un projectile est poussé par un gaz de propulsion issu de la combustion d’une charge propulsive à l’intérieur d’un canon fermé à une extrémité par une culasse et ouvert à son autre extrémité, caractérisé en ce qu’au moins une partie des gaz de propulsion générés par la combustion de la charge propulsive passe par une tuyère amenant les gaz de propulsion à une vitesse supersonique, placée dans le canon, entre la culasse et le projectile, et comportant un convergent, un col et un divergent, l’un à la suite de l’autre en direction de l’extrémité ouverte du canon.
Suivant d’autres caractéristiques du système selon l’invention, prises seules ou en combinaison :
- la tuyère est formée à l’intérieur d’une chambre amovible par rapport au canon de manière à permettre le chargement de la charge propulsive par l’extrémité arrière et le chargement du projectile par l’extrémité avant de la chambre ;
- la tuyère est formée à l’intérieur d’un étui formant une munition regroupant le projectile et la charge propulsive avant le tir ;
- le projectile est positionné par rapport au canon avant le tir, par complémentarité entre la forme d’un culot du projectile ou d’un ou plusieurs sabots et d’une portion de la tuyère ; - la charge propulsive comporte une composition initiatrice, une charge à combustion rapide et une charge à combustion lente ;
- au moins une partie du canon présente une section conique et en ce que le projectile est associé à au moins un sabot dégradable lors du déplacement de celui-ci dans cette partie de section conique du canon ;
- le sabot est réalisé dans une matière se déposant sur le canon au fur et à mesure de son déplacement dans celui-ci, pour former une couche de protection thermique de celui-ci qui est ensuite évacuée ;
- l’évacuation de la couche protectrice du canon est obtenue :
- soit par changement de phase à savoir liquéfaction, évaporation ou sublimation, de la matière constituant le sabot, soit pouvant résulter d’une réaction de la matière constituant le sabot avec les gaz de propulsion issus de la combustion de la charge propulsive, soit de l’auto combustion de la matière du sabot, ou d’une combinaison d’au moins deux des trois procédés décrits ;
- le sabot est composé d’au moins l’une des matières suivantes : nitrocellulose, nitroglycérine, gomme laque, gomme arabique, gomme adragante, gélatine, dextrine, asphalte, polybutadiènes, polyesters, polyuréthanes, polyfluoroélastomères, silicones, polyvinyliques, graphite, potassium, centralité, camphre, esther phtalique, nitroguanidine, nitroaminoguanidine, nitrate de triaminoguanidine, N - butyl - N (2 nitroxyéthyl) nitramine ;
- le canon comporte une partie de section conique, suivie d’une partie de section droite rayée, le guidage du projectile étant réalisé par le sabot dans la section conique du canon et par contact direct entre le projectile et le canon dans la section droite de celui-ci.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
[Fig 1 ] La Figure 1 représente une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un système selon l’invention avec une munition en position de tir ;
- [Fig 2] La Figure 2 représente une vue en coupe de ce système selon l’invention avec la munition tirée ;
[Fig 3] La Figure 3 représente une vue en coupe à échelle agrandie d’une partie de ce système selon l’invention ;
[Fig 4] La Figure 4 représente une vue en coupe à échelle agrandie d’une partie d’un autre mode de réalisation d’un système selon l’invention avec une munition en position de chargement ; [Fig 5] La Figure 5 représente une vue en coupe à échelle agrandie d’une partie de cet autre mode de réalisation du système selon l’invention avec une munition tirée ; et
[Fig 6] La Figure 6 représente une vue en coupe d’un mode de réalisation d’une munition d’un système selon l’invention.
On a en effet illustré sur ces figures différents modes de réalisation d’un système selon l’invention.
Ce système utilise en fait un projectile sous-calibré guidé par au moins un sabot dégradable à l’intérieur d’un canon dont au moins une partie présente une section conique.
Sur ces figures, les références :
I désigne la culasse d’un canon,
- 2 désigne une chambre de combustion qui peut être amovible par rapport au canon de manière à permettre le chargement d’une charge propulsive par l’extrémité arrière et le chargement d’un projectile par l’extrémité avant de la chambre,
- 3 désigne une tuyère avec un convergent 3a, un col 3b et un divergent 3c, l’un à la suite de l’autre en direction de l’extrémité ouverte du canon,
- 4 désigne le canon avec une portion de section conique 4a et une portion de section droite par exemple rayée 4b,
- 6 désigne la bouche du canon,
- 7 désigne un projectile avec un culot de projectile 7a et une ogive de projectile 7b,
- 8 désigne un sabot dégradable,
- 9 désigne une couche protectrice du canon,
10 désigne une charge propulsive avec une charge à combustion rapide 10a, une charge à combustion longuel 0b et une composition initiatrice 10c,
I I désigne l’onde choc,
12 désigne les gaz de propulsion, et
13 désigne une munition avec un étui 13a et une amorce 13b.
Le calibre du projectile est alors cohérent avec le diamètre du canon à la bouche de celui-ci, mais le diamètre interne du canon à proximité de la chambre est sensiblement supérieur au calibre du projectile pour accommoder le passage du sabot.
Le sabot n’est pas tant une pièce en soi qu’un joint dégradable entre le projectile et le canon. Il sera progressivement rogné lors du passage du projectile dans la portion conique du canon par la variation du diamètre du canon puis dégradé par la température des gaz de propulsion poussant sur le culot du projectile.
Le but est qu’en plus de réaliser les fonctions de guidage du projectile dans le canon, d’étanchéité entre le canon et le projectile, et de maximisation de la surface de poussée des gaz de propulsion lors de la phase de balistique interne, le transfert de la manière formant le sabot dégradable sur la face interne de la portion conique du canon réalise une couche protectrice permettant de limiter, au moins en partie, les transferts thermiques entre les gaz de propulsion et le canon. Cette fonctionnalité est obtenue par la dégradation de la matière faisant office de sabot dégradable à une température inférieure à celle des gaz de propulsion.
La matière choisie pour le sabot dégradable doit donc répondre à un certain nombre de critères. La densité de la matière utilisée ainsi que la quantité de matière utilisée doivent permettre à la masse surfacique du sabot d’être inférieure à celle du projectile seul de manière à ce que le sous-calibrage de la munition résulte en une amélioration des performances à la bouche. La tenue mécanique de la matière du sabot doit être suffisante pour permettre la transmission de la poussée supplémentaire au projectile, mais aussi suffisamment faible pour que les frottements contre la paroi interne du canon provoquent une usure ablative du sabot. La combustion des résidus issus de la détérioration du sabot au cours du tir doit être la plus complète possible et par conséquent se faire alors que le projectile n’a pas encore quitté le canon. La température de combustion de la matière du sabot doit être la plus basse possible afin de maximiser la protection thermique du canon.
Ainsi on peut envisager que le sabot soit composé d’au moins l’une des matières suivantes : nitrocellulose, nitroglycérine, gomme laque, gomme arabique, gomme adragante, gélatine, dextrine, asphalte, polybutadiènes, polyesters, polyuréthanes, polyfluoroélastomères, silicones, polyvinyliques, graphite, potassium, centralité, camphre, esther phtalique, nitroguanidine, nitroaminoguanidine, nitrate de triaminoguanidine, N - butyl - N (2 nitroxyéthyl) nitramine.
La variation de diamètre du canon est continue, progressive, mais pas nécessairement linéaire. Une portion finale du canon, à la bouche, peut avoir le diamètre nécessaire pour s’appuyer directement sur le projectile et lui imprimer une rotation nécessaire à sa stabilisation gyroscopique.
Pour le concepteur d’une arme à feu et de sa munition, la technique du canon conique ainsi que celle des munitions sabotées sont deux technologies concurrentes appartenant à la catégorie des armes et munitions sous-calibrées. Dans les deux cas, il s’agit de résoudre le dilemme de la maximisation de la vitesse d’impact entre la balistique intérieure et la balistique extérieure.
En effet, pour maximiser la vitesse à l’impact sur la cible, à masse de projectiles identique, le maître-couple du projectile (surface maximale de la section du projectile suivant son axe principal) est un paramètre clé dans chacune des phases de la balistique, mais a une influence inverse lors de la balistique intérieure et la balistique extérieure.
Lors de la balistique intérieure, un fort maître-couple permet une plus forte accélération du projectile de par la grande surface sur laquelle la pression des gaz de propulsion s’applique. Cependant, un fort maître-couple augmente aussi considérablement la force de traînée à laquelle sera soumis le projectile lors de la phase de balistique extérieure ce qui augmente la perte énergétique en particulier pour les cibles lointaines. À l’inverse, un projectile ayant un faible maître-couple perdra moins d’énergie lors de la phase de vol libre. Cependant, la phase de propulsion de ce projectile sera négativement affectée par ce choix ce qui limitera la vitesse initiale du projectile.
La « résolution » de ce dilemme par un compromis sur le maître-couple du projectile résulte généralement par une vitesse initiale inférieure à 1000 m/s pour une longueur de canon acceptable pour une arme standard. Cependant, dans le cas des armes spécialisées dans la pénétration d’objectifs protégés, une vitesse initiale supérieure est souvent nécessaire. Dans ces cas, la solution d’un compromis n’est plus privilégiée, et le concepteur se tourne alors vers l’adoption d’un système de munition sous-calibré.
Historiquement, l’utilisation d’un projectile à maître-couple variable dans un canon conique est une solution qui a été rarement adoptée de par la complexité de mise en œuvre (réalisation, et maintenance) et le faible gain de performance associé. En effet, la nécessité de faire varier progressivement le diamètre interne du tube pour passer d’un fort maître- couple dans la phase initiale de la balistique intérieure à un faible maître-couple à la bouche du canon implique que la solution n’a d’effet que dans le début de la phase de poussée. Ainsi le gain de performance est relativement bridé et rares sont les applications où la vitesse initiale du projectile dépasse les 1500 m/s. Néanmoins, il est à noter que cette solution offre aussi l’avantage de permettre le tir de munitions gyrostabilisées sans empennage.
L’autre grande famille de solutions de sous-calibrage de la munition est l’utilisation d’une munition dite « sabot » où le projectile à faible maître-couple est enserré par un sabot réalisant l’étanchéité avec le canon lors de la phase de balistique intérieure. Le principal avantage de cette solution réside dans l’utilisation d’un maître-couple important sur toute la longueur du canon ce qui maximise la poussée sur le projectile jusqu’à la sortie du canon. Cependant, ce procédé affecte aussi l’efficacité de la propulsion, car une partie de l’énergie sert à accélérer le sabot dont la masse peut être de l’ordre de 30 % de la masse du projectile. En outre, le système de sabot est rarement utilisé en conjonction d’un canon rayé. En effet, la non-concentricité du projectile dans le sabot provoque un mouvement de précession qui ne sera amortie que par la présence d’un empennage stabilisateur déplaçant le centre de traînée à l’arrière du centre de gravité du projectile. Par conséquent, les munitions à sabot sont le plus souvent utilisées en conjonction d’un canon à âme lisse, le projectile étant principalement stabilisé par un empennage ayant un une certaine incidence par rapport à l’axe du projectile afin de lui octroyer un supplément de stabilité gyroscopique via la mise en rotation du projectile dans la phase initiale de la balistique extérieure (balistique transitoire).
Dans les faits, deux technologies de sabots sont mises en œuvre : un sabot monolithique poussant le projectile par l’arrière est positionnant le projectile via des pétales latéraux qui s’écarteront à la sortie du canon. Ces munitions sont appelées SLAP pour « Saboted Light Armor Penetrator ». L’autre solution consiste en plusieurs sabots prenant la forme de portion d’une pièce de révolution creuse qui enserre le projectile latéralement. Les sabots se séparent du projectile à la sortie du canon sous l’effet des forces aérodynamiques et de l’inertie. La munition qui en résulte est désignée APDS pour « Armor Piercing Discarding Sabot » lorsque le projectile est sans empennage de stabilisation, et APFSDS pour « Armour Piercing Fin-Stabilized Discarding Sabot » lorsque la stabilisation du projectile est obtenue par un empennage arrière.
Une solution comme celle proposée par l’invention consistant en un mélange entre ces deux solutions (canon conique et projectile saboté) ne fait pas partie des options susceptibles retenues lors de la conception d’une nouvelle arme en raison du cumul des désavantages (réduction de la surface de poussée au fur et à mesure de l’avancement du projectile dans le canon et augmentation de la masse propulsée par une masse sabot) sans qu’il ne puisse y avoir de cumul des avantages. Ainsi, aucun gain de performance évident n’est attendu par le concepteur alors que la complexité du développement est criante.
L’évolution des besoins dans le domaine des armes à feu, en particulier les contraintes liées à la pénétration d’armures, pousse les concepteurs d’armes et de munitions dans une course à la performance se traduisant par l’adoption de vitesses initiales fortes. Cependant, pour répondre aux attentes des clients, la tendance est actuellement à l’augmentation de la pression dans les canons des armes de petit et de moyen calibre. Cependant, certaines limitations sont clairement atteintes en ce qui concerne le choix des matériaux et leurs résistances. Cela est d’autant plus criant dans le cas où l’arme doit pouvoir tirer à forte cadence sur une durée prolongée. Dans ce cas, il faut tenir compte de la diminution de la résistance de la matière utilisée pour le canon liée à la montée en température de celui-ci. Ce phénomène implique une limite haute à la pression de service d’une munition qui est actuellement de l’ordre de 600 MPa pour les canons en acier. L’utilisation d’une pression de service aussi élevée implique des limitations sévères en ce qui concerne la durée de vie du canon ainsi que des restrictions concernant les régimes de tir pour les armes susceptibles de tirer à cadence élevée.
Afin de permettre un gain de performance conséquent sans pour autant être pénalisé par le plafonnement de la pression maximale admissible par les canon, la question de l’utilisation d’une munition sous-calibrée doit être reconsidérée.
La praticité de la stabilisation gyroscopique plaide en faveur de l’utilisation de la méthode du canon conique combinée à un projectile déformable. Cela est d’autant plus évident que cette méthode est, au premier abord, plus adapté à la production en masse comparativement à la production d’un ensemble projectile et sabots. Usuellement, cette solution n’est pas retenue en raison du fait qu’un projectile déformable ne fait pas un bon pénétrateur. Il faut donc recourir à un projectile en deux parties : un corps déformable et un cœur dur qui servira de pénétrateur. C’est généralement cette contrainte qui pousse le concepteur d’armes à se tourner vers l’utilisation d’un sabot et donc à quitter la solution du canon conique pour l’adoption d’un projectile APDS.
Néanmoins, en poursuivant l’étude d’un canon conique combinée à l’utilisation d’une munition APDS, un concepteur d’arme s’aperçoit que le cumul des défauts attendus se présente sous la forme suivante : la conicité du canon réduit la surface de poussée des gaz de combustion sur le culot du projectile, l’adoption d’un sabot réduit le rendement de la poussée par l’ajout d’une masse propulsée dont l’énergie n’est pas transmise à la cible. L’idée nouvelle réside dans le fait de ne plus considérer que le sabot possède une masse fixe, mais que sa masse peut diminuer au fur et à mesure de l’avancée dans le canon à partir du moment où ce sabot est réalisé dans une matière capable de se dégrader/s’éroder sur les parois du canon.
Si l’on considère une érosion du sabot dégradable liée à la conicité du canon, on remarque que la masse de l’ensemble accéléré (projectile et sabot) diminue à mesure que le projectile avance et prend de la vitesse. Ainsi le rendement du transfert de l’énergie des gaz de propulsion vers le projectile s’améliore, car il y a de moins en moins de masse de sabots dégradable à propulser. Dans cette configuration, la pénalité liée à l’utilisation d’un sabot s’en trouve réduite même si celle-ci est remplacée par celle liée à la diminution de la section de poussée des gaz sur l’ensemble projectile et sabot. Par conséquent, le niveau de performance atteignable via cette méthode est, à minima, comparable au niveau de performance atteignable par les canons coniques déjà connus.
La matière qui sera détachée du sabot par son abrasion à l’intérieur du canon conique forme alors une couche sur la paroi interne du canon. Cette couche doit être évacuée, de préférence entre chaque tir, pour que les performances de l’arme soient constantes dans le temps. Si le risque d’obstruction est relativement faible, un encrassement prononcé du canon est considéré comme un point négatif pour la maintenance d’une arme, en particulier lorsque l’arme fonctionne à répétition via un automatisme utilisant un emprunt de gaz dans le canon. Ainsi, il devient nécessaire de gérer l’évacuation du sabot sous une autre forme qu’un support pour le projectile.
Une solution est de choisir la matière constituant le sabot comme indiqué précédemment, en lui donnant les propriétés nécessaires à son évacuation sous la forme de gaz en même temps que les gaz de propulsion issus de la combustion de la charge propulsive. Cela implique que la matière utilisée pour le sabot dégradable doit avoir une température de vaporisation ou de sublimation inférieure à la température des gaz de propulsion lors du tir. Un grand nombre de polymères tombent dans cette catégorie, les cires sont aussi d’assez bons candidats.
Une autre possibilité est de faire interagir la matière du sabot dégradable avec les gaz de propulsion issus de la combustion de la charge propulsive sous la forme d’une réaction chimique (acide-base ou oxydoréduction). Par exemple, la balance en oxygène de la charge propulsive peut être suffisamment importante pour que l’oxygène en excédent puisse réagir avec la matière composant le sabot dégradable pour former un gaz qui se mélange aux gaz de propulsion et sera donc évacué comme ce dernier. Les matériaux ayant des propriétés propices à ce type de stratégie sont les polymères composés principalement de chaînes carbonées, le graphite... Les matériaux difficilement oxydables ou dont les résidus d’oxydation ne sont pas à l’état gazeux à la température et à la pression présente dans le canon ne sont pas de bons candidats pour la fabrication d’un sabot dégradable.
Enfin, il est possible d’utiliser une matière contenant à la fois l’oxydant et le réducteur, c’est-à-dire un propergol, pour la création du sabot dégradable. Dans ce cas, l’avantage est que la combustion de la matière servant de sabot dégradable, puis de couche protectrice, est assurée par l’exposition à la température et à la pression des gaz de propulsion. Un autre avantage est que l’énergie contenue dans le sabot dégradable s’ajoute à celle de la charge propulsive sous la forme d’une augmentation de la quantité de gaz de propulsion dans le canon derrière le projectile ainsi qu’une augmentation de la température des gaz de propulsion dans le canon.
Dans les faits, les contraintes mécaniques (résistance du sabot à l’accélération, adhérence du sabot au projectile, coefficient de friction entre le canon et la matière du sabot... ) jouent aussi un rôle important dans le choix de la matière pour le sabot dégradable. Par conséquent, le recours à une combinaison de matériaux différents sous la forme d’un composite, dont chaque composant relève d’au moins une des catégories précitées, une solution parfaitement indiquée pour la réalisation d’un sabot dégradable. Parmi les solutions composites, des compositions proches de celles utilisées dans les moteurs-fusées à poudre, combinant un oxydant et un réducteur maintenu ensemble par une résine, forment une famille de solutions prometteuses.
Il est notable que le fait de laisser une couche de matière à l’intérieur du canon lors du passage du projectile peut aussi avoir une fonction secondaire d’isolation (même temporaire) entre la paroi interne du canon et les gaz de propulsion chauds. En effet, le fait que la couche résiduelle, dite couche protectrice, après le passage du sabot n’est capable de supporter qu’une température modérée avant de se sublimer et, éventuellement, de réagir chimiquement, crée une forme de barrière temporaire entre les gaz de propulsion et la surface interne du canon. Par conséquent, la paroi interne du canon n’est pas soumise à une température supérieure à la température de sublimation de la matière du sabot dégradable tant que celle-ci n’a pas été entièrement décollée de la paroi. Il est possible de maximiser cet effet en sélectionnant la matière du sabot dégradable par rapport à sa température de sublimation, ou en intégrant des additifs réactifs jouant un rôle de modérateur dans les propergols (graphite, potassium, centralité, camphre, esther phtalique...), ou en employant au moins un autre stabilisant et réducteur de la température de flamme telle que la nitroguanidine, la nitroaminoguanidine, du nitrate de triaminoguanidine ou encore du N - butyl - N (2 nitroxyéthyl) nitramine... .
Il est important de noter que l’effet d’isolation de la paroi interne du canon est maximal pour un canon court avec une réduction rapide de la section interne. Cette géométrie est généralement associée à une arme compacte et légère ce qui est un trait commun à de nombreuses armes tirant en rafales plus ou moins longues à des cadences relativement élevées. Ces armes tiennent généralement leur efficacité d’un effet de saturation de la zone visée et non de la puissance individuelle de chaque projectile lancé. Dans ce cas, l’utilisation d’une combinaison entre un canon à forte conicité et d’une munition à sabot dégradable permet une diminution certaine de la sollicitation thermique du canon à performance équivalente. Par voie de conséquence, le concepteur d’arme pourra se permettre une certaine réduction de l’épaisseur de paroi du canon afin de diminuer la masse de l’arme, la suppression d’un système de remplacement rapide du canon (généralement présent sur les mitrailleuses d’infanterie) ou une augmentation du régime de tir acceptable si la masse de l’arme n’est pas un problème. À l’inverse, les armes associant forte puissance de chaque tir et précision sont généralement déjà dotées de canons longs et de fort diamètre. Ainsi il n’y a pas de pénalité particulière pour ces armes de par l’adoption d’une munition à sabot dégradable associé à un canon à conicité modérée.
En tout état de cause l’évacuation de la couche protectrice du canon est par exemple obtenue :
- soit par changement de phase à savoir liquéfaction, évaporation ou sublimation, de la matière constituant le sabot, soit pouvant résulter d’une réaction de la matière constituant le sabot avec les gaz de propulsion issus de la combustion de la charge propulsive, soit de l’auto combustion de la matière du sabot, ou d’une combinaison d’au moins deux des trois procédés décrits.
Une autre contrainte à prendre en compte est la nécessité de maintenir le projectile coaxial avec le canon alors que celui-ci est accéléré par le sabot dans la section conique du canon.
La concentricité du projectile dans le canon ne pose pas de problème particulier, car la rupture du contact d’un côté du canon provoque automatiquement un déséquilibre des forces radiales du canon sur le sabot dégradable qui sera redirigé vers une position d’équilibre au centre du canon. Dans ce cas, c’est la conicité du canon qui assure le recentrage permanent du projectile dans le canon.
La coaxialité du projectile dans le canon est à première vue plus problématique. Deux cas de figure sont à considérer.
Dans le cas d’un guidage long du projectile dans le canon, c’est-à-dire d’une longueur de contact entre le sabot dégradable et le canon sensiblement supérieure au diamètre extérieur du sabot dégradable, il est préférable que les faces avant et arrière soient sensiblement plus résistantes que le cœur du sabot. Ainsi, le phénomène de recentrage du projectile dans le canon s’applique indépendamment à l’avant du sabot dégradable et à l’arrière du sabot dégradable ce qui permet d’assurer la coaxialité du projectile par rapport au canon.
Il n’est cependant pas toujours possible d’assurer un guidage long entre le sabot dégradable et le canon conique. Dans ce cas, la condition de coaxialité du projectile dans le canon réside dans le positionnement en arrière du centre de gravité de l’ensemble projectile et sabot dégradable par rapport à la zone de contact entre le sabot et le canon. En effet, si cette condition est remplie, lorsque le projectile n’est plus coaxial avec le canon, le centre de gravité de l’ensemble projectile et sabot dégradable se déporte vers le côté « en avance » de par la rotation de l’ensemble projectile et sabot dégradable autour du centre du guidage. La répartition de la masse de l’ensemble projectile et sabot dégradable sur la surface de poussée des gaz de propulsion s’en trouve modifiée avec une masse plus importante du côté « en avance » et une masse moindre du côté « en retard ». La pression de poussée des gaz propulsion étant relativement uniforme, l’accélération du côté « en retard » sera plus importante que celle du côté « en avance » ce qui aura pour conséquence de ramener le projectile dans une position coaxiale avec le canon.
Il est à ce moment intéressant de remarquer que la forme appropriée pour le culot du sabot dégradable pour remplir cette dernière condition de stabilité est assez proche d’un cône pointant vers la culasse de l’arme. Cette forme permet de satisfaire à la condition de coaxialité par guidage court lorsque le maître-couple du canon est important (proche de la culasse) et de progressivement passer à un guidage long au fur et à mesure de la diminution du diamètre du sabot dégradable par la conicité du canon.
On remarquera que cette forme peut être complémentaire d’une forme de tuyère telle que décrite par la suite. Deux avantages évidents peuvent être tirés de cette configuration.
Le premier avantage est de l’ordre de la rigidité de la munition pour les manipulations de guidage et de chambrage de la munition dans le canon. En effet, il est ainsi possible de réduire la transmission par le sabot dégradable des efforts latéraux sur la pointe du projectile lors de ces opérations en travaillant la forme du culot du projectile de manière à ce qu’il y ait un contact entre le culot du projectile et le col et/ou le divergent de la tuyère de l’étui.
Le second avantage de cette configuration relève de l’industrialisation de la munition. En effet, dans une configuration où le culot du projectile est en contact avec le col et/ou le divergent de la tuyère de l’étui, la réalisation du sabot dégradable est possible par injection de la matière sélectionnée pour le sabot dégradable dans une empreinte positionnant le projectile et étant refermée par l’étui.
Un autre point du système selon l’invention porte sur la présence, lors de la phase de poussée de la balistique interne, d’une séparation entre la chambre, lieu de la combustion de la charge propulsive, et le projectile. Cette séparation est réalisée au moyen d’une tuyère permettant un passage des gaz à une vitesse supersonique à l’intérieur du canon. Pour ce faire, plusieurs architectures sont possibles en fonction de la nature de l’arme souhaitée et des inconvénients acceptés :
Si l’arme en question est une arme à rechargement par la bouche du canon, la tuyère peut être fixe de manière permanente et formée directement par le canon. Dans ce cas, la mise en place de la charge propulsive peut se faire par la bouche du canon si la charge propulsive est sous forme d’une poudre suffisamment fine pour s’introduire dans la chambre par la tuyère et le col. Préférablement, la charge propulsive est introduite dans la chambre par la culasse sous la forme de pellets ou d’une cartouche de tir à blanc. Le projectile est lui toujours introduit par la bouche du canon. Tous les types de projectiles conventionnels ou sous calibrés sont compatibles avec ces configurations.
Si l’arme est nécessairement exclusivement alimentée par la culasse, deux solutions s’offrent au concepteur d’arme : le chargement séparé de la charge propulsive dans la chambre et du projectile dans le canon d’une part, ou l’intégration de la tuyère à l’intérieur de l’étui sans modification particulière à apporter à l’arme. Cette dernière configuration est privilégiée en raison de sa praticité quant aux opérations de chargement, évacuation des déchets de tirs, déchargement de l’arme ou nettoyage du système.
Ainsi la tuyère peut être formée à l’intérieur d’une chambre amovible par rapport au canon de manière à permettre le chargement de la charge propulsive par l’extrémité arrière et le chargement du projectile par l’extrémité avant de la chambre ou cette tuyère peut être formée à l’intérieur d’un étui formant une munition regroupant le projectile et la charge propulsive avant le tir. De plus le projectile peut être placé à l’intérieur de l’étui de munition par complémentarité entre la forme d’un culot du projectile ou d’un ou plusieurs sabots et d’une portion de la tuyère tant que la munition est assemblée.
La modélisation de la balistique intérieure des armes à feu est bien connue et repose sur un ensemble d’équations permettant de déterminer l’évolution de certains paramètres pour en déduire l’évolution de la vitesse et de la position du projectile lors du tir. L’une de ces équations représente le bilan énergétique à l’intérieur du canon et met en évidence le transfert partiel de l’énergie libérée par la charge propulsive en énergie cinétique du projectile. Les deux phénomènes limitant le transfert de l’énergie ne sont autres que la non- transformation d’une partie de l’énergie thermique des gaz de propulsion (ce qui agit comme une forme de réserve d’énergie potentielle permettant la poursuite de la propulsion du projectile dans le canon, alors que la combustion de la charge propulsive est terminée), et la mise en mouvement des gaz de propulsion (énergie qui est perdue). Si l’on s’en tient à cette modélisation, un artifice à l’intérieur du canon aboutissant à l’augmentation la vitesse des gaz de propulsion est nécessairement néfaste à la balistique intérieure puisqu’il augmente l’énergie cinétique de ces mêmes gaz de propulsion et réduit donc d’autant l’énergie disponible pour le projectile. Par conséquent, l’introduction d’une section de passage des gaz de propulsion réduite, par rapport à la section de passage du projectile dans le canon, en sortie de chambre est considérée comme une erreur de conception en ce qui concerne la création d’une munition à haute vélocité.
Pourtant, cela serait aussi oublier que la quantité d’énergie disponible n’est concrètement limitée qu’à la quantité de propergol utilisée (et donc à la capacité de la chambre). Un autre facteur plus limitant pour les performances d’un couple canon - munition n’est autre que la pression maximale supportable par le canon. Ainsi une perte de rendement dans une phase d’amorçage et de début de propulsion du projectile n’est pas nécessairement un handicap pour les performances du couple canon - munition si un autre phénomène permet de passer outre les limitations de pression maximale supportable par le canon.
Dans le canon, la pression statique exercée sur les parois internes du canon est liée à la pression statique à la culasse ainsi qu’à la vitesse des gaz de propulsion à l’endroit du canon considéré. Plus les gaz de propulsion sont rapides, plus la pression statique exercée sur les parois du canon diminue. Dans un canon traditionnel, cela se traduit par une diminution de la pression maximale atteinte au fur et à mesure que l’on se déplace vers la bouche du canon. Cela s’explique par l’hypothèse de LAGRANGE qui indique que la variation de vitesse des gaz est linéaire entre la culasse et le culot du projectile. Ce phénomène est d’autant plus marqué que, bien souvent, la combustion de la poudre propulsive est complète alors que le projectile n’a pas encore dépassé la moitié de la longueur du canon (en particulier pour les armes d’épaule à canon long) ce qui implique que le pic de pression totale disponible (pression statique à la culasse) est déjà dépassé alors que le projectile est toujours dans le canon.
Pour les armes adaptées au tir de projectile rapide, le canon est formé d’un tube dont l’épaisseur de paroi est souvent assez proche, voire supérieure, au diamètre du projectile. Cela implique que la contrainte interne supportable par le canon lors d’un tir est de moins en moins corrélée à l’augmentation du diamètre externe du tube (hypothèse des cylindres creux de faible épaisseur), mais que le facteur limitant devient la limite à la rupture de la matière utilisée pour l’âme du canon. De fait, la limite à la pression de fonctionnement maximale des munitions est directement liée à l’innovation dans le domaine des matériaux à haute ténacité, y compris à haute température, et dont le mode de défaillance est compatible de la sécurité de l’arme. En effet, en cas d’obstruction, un canon qui crève (qui s’ouvre selon une fissure sans création et dispersion de fragments) est préférable à un comportement d’éclatement (rupture fragile avec projection d’éclats).
Par conséquent, il y a un intérêt majeur, pour un concepteur d’arme, à chercher la diminution de la pression statique s’appliquant sur les parois internes du canon tout en maximisant la pression subie par le culot du projectile pour conserver, ou augmenter, les performances du couple arme - munition. Pour ce faire, la modification de la répartition de la vitesse des gaz de propulsion entre la culasse et le culot du projectile est une option intéressante qui n’a malheureusement pas fait l’objet d’études.
Pour aboutir à une modification profonde du champ de vitesse dans les gaz de propulsion entre la culasse et le culot du projectile, il est nécessaire de placer un artifice à l’intérieur du canon qui aura pour fonction d’augmenter la vitesse des gaz de propulsion et donc de diminuer la pression sur les parois internes du canon. La modification du flux de gaz de propulsion à l’intérieur du canon s’opérant principalement en aval de l’artifice, il est nécessaire que l’artifice accélérant les gaz de propulsion soit placé au plus proche de la culasse pour que la plus grande partie du canon bénéficie des avantages octroyés.
L’artifice qui permet la transition entre un réservoir à haute pression du côté de la culasse (que l’on nomme chambre) et le canon, où la pression est plus faible et la vitesse des gaz de propulsion est particulièrement importante, n’est rien d’autre qu’une tuyère. Celle-ci est caractérisée par un col, le passage le plus étroit dans lequel passent les gaz de propulsion, un convergent accélérant les gaz de propulsion jusqu’à une vitesse sonique et un divergent amenant les gaz de propulsion à une vitesse supersonique.
À l’état initial, l’ensemble de la charge propulsive est dans la chambre qui est fermée par le col de la tuyère et le projectile. À la mise à feu de la munition débute une phase d’amorçage pouvant être modélisée de la même manière que la balistique intérieure d’une arme à feu traditionnelle du même type. Il est néanmoins nécessaire de tenir compte de la perte de charge au passage de la tuyère.
La fin de la phase d’amorçage est caractérisée par une vitesse de passage des gaz de propulsion au travers du col à la vitesse du son dans ce même gaz. À ce moment, une onde de choc est créée au col et découple la chambre, où règne une forte pression statique forçant la combustion de la poudre encore non brûlée, du canon, dans lequel la tuyère éjecte le produit de la combustion de la charge propulsive à une vitesse supersonique et une pression statique plus faible.
Ces gaz de propulsion sont comprimés de nouveau au culot du projectile qui continue ainsi sa phase de propulsion dans le canon. La pression à laquelle est soumis le culot du projectile est liée à deux composantes : la pression statique à la sortie de la tuyère et une composante dynamique liée à la différence entre la vitesse d’éjection des gaz de propulsion à la tuyère et la vitesse du projectile dans le canon. Ainsi la pression s’appliquant sur les parois internes du canon est sensiblement inférieure à la pression qui s’exerce dans la chambre, avec une répartition passant par un minimum à la sortie de la tuyère et une recompression progressive vers la pression au culot du projectile.
Le projectile peut alors être placé à l’intérieur de l’étui de munition par complémentarité entre la forme d’un culot du projectile ou d’un ou plusieurs sabots et d’une portion de la tuyère tant que la munition est assemblée.
Les contraintes de constructions et de fonctionnement du couple canon - munitions font que l’épaisseur de matière du canon est sensiblement supérieure du côté de la culasse que du côté de la bouche du canon. De fait, il est souvent plus facile, et moins coûteux en performances, de renforcer la chambre que l’ensemble du canon. La diminution de la pression statique à l’intérieur du canon s’accompagne aussi d’une diminution de la température des gaz dans le canon.
Pour faciliter le passage à la vitesse supersonique des gaz de combustion au niveau du col de la tuyère, il est préférable de recourir à une méthode d’augmentation de la vitesse du projectile par une méthode de sous-calibrage du projectile par rapport au canon. Dans la mesure où l’objectif est d’obtenir un découplage de la chambre le plus rapidement possible, la technique du sabot est aussi bien adaptée que la technique du projectile déformable dans un canon conique. On notera cependant que la technique du projectile à sabot dégradable accéléré par un canon conique offre certaines synergies si elle est combinée à l’adoption d’une tuyère dans le canon.
Bien entendu d’autres modes de réalisation peuvent être envisagés.

Claims

REVENDICATIONS
1 Système de munition et d’arme, dans lequel un projectile (7) est poussé par un gaz de propulsion issu de la combustion d’une charge propulsive (10) à l’intérieur d’un canon (4) fermé à une extrémité par une culasse (1) et ouvert à son autre extrémité, caractérisé en ce qu’au moins une partie des gaz de propulsion générés par la combustion de la charge propulsive (10) passe par une tuyère (3) amenant les gaz de propulsion à une vitesse supersonique, placée dans le canon (4), entre la culasse (1 ) et le projectile (7), et comportant un convergent (3a), un col (3b) et un divergent (3c), l’un à la suite de l’autre en direction de l’extrémité ouverte du canon.
2 Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la tuyère (3) est formée à l’intérieur d’une chambre amovible (2) par rapport au canon (4) de manière à permettre le chargement de la charge propulsive par l’extrémité arrière et le chargement du projectile par l’extrémité avant de la chambre.
3 Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la tuyère (3) est formée à l’intérieur d’un étui (13a) formant une munition (13) regroupant le projectile et la charge propulsive avant le tir.
4 Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le projectile (7) est positionné par rapport au canon (4) avant le tir, par complémentarité entre la forme d’un culot (7a) du projectile ou d’un ou plusieurs sabots (8) et d’une portion de la tuyère (3).
5 Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la charge propulsive comporte une composition initiatrice (10c), une charge à combustion rapide (10a) et une charge à combustion lente (10b).
6 Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une partie (4a) du canon (4) présente une section conique et en ce que le projectile (7) est associé à au moins un sabot (8) dégradable lors du déplacement de celui-ci dans cette partie de section conique du canon.
7 Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le sabot (8) est réalisé dans une matière se déposant sur le canon (4) au fur et à mesure de son déplacement dans celui-ci, pour former une couche de protection thermique (9) de celui-ci qui est ensuite évacuée.
8 Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’évacuation de la couche protectrice du canon (4) est obtenue :
- soit par changement de phase à savoir liquéfaction, évaporation ou sublimation, de la matière constituant le sabot, soit pouvant résulter d’une réaction de la matière constituant le sabot avec les gaz de propulsion issus de la combustion de la charge propulsive, soit de l’auto combustion de la matière du sabot, ou d’une combinaison d’au moins deux des trois procédés décrits.
9 Système selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le sabot est composé d’au moins l’une des matières suivantes : nitrocellulose, nitroglycérine, gomme laque, gomme arabique, gomme adragante, gélatine, dextrine, asphalte, polybutadiènes, polyesters, polyuréthanes, polyfluoroélastomères, silicones, polyvinyliques, graphite, potassium, centralité, camphre, esther phtalique, nitroguanidine, nitroaminoguanidine, nitrate de triaminoguanidine, N - butyl - N (2 nitroxyéthyl) nitramine.
10 Système selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en que le canon (4) comporte une partie de section conique (4a), suivie d’une partie de section droite rayée (4b), le guidage du projectile (7) étant réalisé par le sabot (8) dans la section conique du canon et par contact direct entre le projectile et le canon dans la section droite de celui-ci.
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US487125A (en) 1892-11-29 Jacques antoine creuzx de latouche
DE1280092B (de) 1964-11-06 1968-10-10 Eta Corp G M B H Geschuetz, insbesondere Hochdruckkanone fuer huelsenlose Ladung
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DE2201693A1 (de) 1972-01-14 1973-07-19 Eta Corp Hochdruckmunition fuer rohrfeuerwaffen

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