Brevet FR2294421A1 — publié le 19760709

L'invention concerne une enveloppe combustible pour charge propulsives sans douille métallique. Pour remplacer les douilles de cartouche classiques, en laiton ou en acier, par une douille en matière combustible ou pour les supprimer compleement, on emploie actuellement des douilles combustibles et des munitions sans douille. Les douilles combustibles contiennent la charge propulsive en vrac. Elles sont constituées par des matières à combustion rapide -telles que la nitrocellulose, le nitrate de polyvinyle et autres matières analogues-. Les munitions sans douille sont genéralement constituées par une charge comprimez compacte colportant des particules de poudre agglomérées sous pression, ou au moyen d'un liant, ou au moyen des deux à la fois. En utilisant ces deux types de charges propulsives dans des armes à grand calibre et à cadence de tir réduite -dont les parois de ia chambre de combustion ne présentent pas de températures extrêmement élevées-, une couche de vernis est généralement suffisante pour assurer -l ' isolement thermique et protéger simultanement la charge de poudre contre I 'humidité. Par contre, lorsque les munitions décrites ci-dessus sont tirées dans une arme automatique à cadence de tir élevée, des températures de 3O00C et plus apparaissent sur les parois de la chambre de combustion. afind"éviter un alluMage intempestif de la charge propulsive, la douille combustible -ou le comprimé de poudre- doit être pourvu d'une enveloppe protectrice dont l'effet isolant soit suffisamment grand pour permettre d'extraire la munition de la chambre de combustion en cas de non-fonctionnement de l'inflammateur, par exemple. La condition essentielle imposée à l'enveloppe protectrice est de se consumer entièrement en dégageant aussi peu de fumée que possible. Des essais portant sur des douilles non protégées et sur des comprimés de poudre propulsive ont montré qu'en utilisant des masses de nitrocellulose ou des masses de nitrocellulose et de nitroglycérine, la decomposition intervenait, à 2150C après 120 secondes environ. Lorsque la température est portée à 2500C, la décomposi- tion commence après 20 secondes environ,-et à 3000C, au bout de 2 s. Ce délai ne suffirait pas pour décharger l'arme à temps pour éviter la mise à feu intempestive de la munition. Des couches de vernis à base synthétique - et contenant pour une part des substances minérales. telles que l'amiante - n'apportent qu'une amélioration insignifiante, le temps étant augmenté à 5 ou 6 s. Le but de la présente invention est de permettre la réalisation d'une enveloppe pour charges propulsives protégeant lesdites charges contre les effets thermiques de manière à augmenter considérablement la durée admissible de maintien de la munition dans la chambre d'un tube chaud. A cet effet, l'enveloppe combustible conforme à l'invention est caractérisée en ce qutelle est constituée par une mousse synthétique comportant jusqutà 80 % d'au moins un explosif secondaire. L'isolation thermique apportée par la mousse synthétique assure une protection thermique de la charge proprement dite, tandis que l'emploi d'explosifs secondaires favorise la combustion totale de 1 'enveloppe. On arrive ainsi à multiplier par un facteur de 15 à 30 le temps possible de maintien de la munition dans la chambre d'un tube chauffée à 3000C environ. De préférence, l'enveloppe est constituée par une mousse de polyuréthane. Le polyuréthane mis à l'état de mousse par du gaz carbonique convient parfaitement. A ce polyuréthane sont ajoutés des explosifs secondaires présentant un bilan en oxygène appréciable et un point de fusion supérieur å 2000C. En particulier, comme explosifs s econdaires, on peut utiliser la nitroguanidine, le picrate d'ammonium, l'hexa- nitrooxanilide, le trinitrodiaminobenzène, l'octogène, l'hexanitro stilbène et des substances analogues. Pour remonter le bilan d'oxygène, on peut incorporer dans la couche protectrice des oxydants minéraux (en quantité limitée pour éviter le dégagement de fumées). La proportion d'oxydant peut remplacer jusqu'à 0 % d'explosif secondaire. L'utilisation du nitrate de potassium permet en outre de réduire les lueurs à la bouche de l'arme. Suivant un premier mode de réalisation, l'enveloppe est appliquée à des douilles combustibles ou à des munitions sans douille avec une épaisseur comprise entre 0,3 et 2 mm, sa masse volumique étant comprise entre 0,4 et 1,3 g/cm3. L'enveloppe peut présenter des nervures dont ltépaisseur est voisine du double de celle de la couche située entre les nervures. Ces nervures diminuent la surface de eontact de ltenveîoppe avec la surface chaude dont on désire isoler la charge propulsive. Dans un second mode de réalisation, l'enveloppe est coulée sous pression sous forme de douille avec des épaisseurs de paroi de 2 à 15 ms et constitue simultanément le logement destiné 8 recevoir la charge propulsive, ce qui permet de constituer une douille combustible assurant une isolation thermique de la charge et d'obtenir une économie de manipulation en fabrication. D'autres particularités et avantages de l'insention apparattront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexes, donnés à titre d'exemples non limitatifs, - la figure I est une vue en élévation avec arrachement d'une première réalisation de l'invention - la figure 2, une coupe suivant II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe diamétrale d'une deuxième réalisation de l'invention. Aux figures 1 et 2, on voit nnedouille combustible 1 du type habituel (à base de nitrocellulose ou d'une matière analogue) qui est entourée par une enveloppe 2 de mousse de polyuréthane de 0,3 à 2,0 mm d'épaisseur, la masse de mousse contenant jusqu'a' 80 % d'explosifs secondaires. Cette enveloppe 2 comprend de préférence des polyuréthanes moussés au gaz carbonique, auxquels sont additionnés des explosifs secondaires présentant un bon bilan d'oxygne et des points de fusion de plus de 20QBC. Suivant une variante préférée, et afin d'améliorer le bilan d'oxygène on incorpore dans la couche protectrice, des oxydants minéraux en quantité limitée (pour éviter le déagement de fumées). En utilisant du nitrate de potassium, on parvient à réduire simultanément les lueurs 'a la bouche. Comme explosifs secondaires, on peut utiliser la nitroguanidi ne,le picrate d'ammonium, l'hexanitrooxanilîde, le trinitrodiaminobenzène, ltoctogène, lthexanitrostilbène et des substances analogues. L'enveloppe de mousse peut être appliquée avec une épaisseur régulière de 0,3 å 1,0 mm, sa masse volumique étant de 0,4 à 1,2 g/cm3, suivant la proportion de charge. Par ailleurs, elle peut présenter des nervures 3 dont l'épaisseur peut atteindre 2,0 mm. Le moussage s'effectue en moules présentant la géométrie de la structure superficielle requise. La couche de mousse peut être appliquée sur la douille finie mais peut aussi être réalisée au préalable, la douille étant incorporée par la suite. Bien entendu, sans sortir du domaine de l'invention, on peut remplacer la douille 1 par des comprimés de munitions sans douille. Les exemples numériques I et II ci-dessous donnés à titre non limitatif, définissent les caractéristiques de deux exécutions particulières du mode de réalisation dés figures 1 et 2. EXEMPLE I mousse de polyuréthane 40% octogone 60% masse volumique de la mousse 0,6 g/cm3 épaisseur de la mousse, régulière 0,5 mm durée de maintien à 3000C jusqu t la décomposition 35 secondes EXEMPLE II mousse de polyuréthane 30% hexanitrostilbène 60% nitrate de potassium 10% masse volumique de la mousse 0,8 g/cm3 épaisseur de la mousse, aux nervures 1,2 mm entre les nervures 0,4 mm durée de maintien à 300qu jusqu'à la décomposition 40 secondes Suivant le mode de réalisation de la figure 3, la douille combustible usuelle est entièrement remplacée par l'enveloppe 4 protectrice faite de mousse synthétique et d'explosif secondaire, en portant son épaisseur à une valeur comprise entre 2 et 15 mm, la masse volumique indiquée ci-dessus étant maintenue. On dispose ainsi d'une douille combustible exempte d'ester nitrique sensible à la chaleur et présentant une bonne résistance mécanique et une résistance thermique convénable. La poudre se trouvant dans la douille est ainsi parfaitement protégée contre les effets de la chaleur et de l'humidité. L'enveloppe 4 peut être munie de nervures analogues aux nervures 3 du premier mode de réalisation, On a obtenu de bons résultats balistiques -avec un rendement thermique favorable- avec ces enveloppes, dont la masse peut représenter plus de 50% de la charge propulsive totale. Du point de vue technique, de telles douilles sont faciles à confectionner, elles peuvent être réalisées sur des machines à injection, telles qu'elles sont fréquentent utilisées dans l'industrie des matières plastiques L 'exemple III ci-après donne les valeurs numériques correspondant à une exécution particulière de telles douilles. EXEMPLE III Enveloppe protectrice formant douille combustible, pour munitions de 30 mm. Douille combustible : 40% de polyuréthane 60% d'octogène épaisseur de la paroi 4,5 n masse volumique 0,65 g/cm3 Charge propulsive totale 21% de polyuréthane (douille + poudre) 32% d'octogène 47% de propergol à double base poids du projectile 220 g vitesse initiale du projectile 1200 m/s pression maximale 4100 bar énergie totale - 422 kJ énergie à la bouche 164 kJ rendement thermique 38,9% L'exemple III met également en évidence l'économie de poids et de volume qu 'apporte la douille combustible ou la munition sans douille, économie qui atteint respectivement de 50 et de 20% par rapport à la munition classique a douille métallique. REVENDICATIONS 1. Enveloppe pour charges propulsives sans douille métallique, destinée à protéger lesdites charges contre les effets thermiques, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une mousse synthétique comportant jusqu'à 80 ffi d'au moins un explosif secondaire. 2. Enveloppe conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une mousse de polyuréthane. 3. Enveloppe conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'explosif secondaire est un explosif apportant un bilan favorable en oxygène et un point de fusion supérieur à 2000C. 4. Enveloppe conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'explosif secondaire est l'un des corps suivants la nitroguanidine, le picrated'ammonium, l'hexanitro- oxanilide, le trinitrodiaminobenzène, l'octogène, l'hexanitrostil bène. 5. Enveloppe conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que 11 explosif secondaire est remplacé à concurrence de 30 % par un oxydant tel-que le nitrate de potassium. 6. Enveloppe conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est appliquée à des douilles combustibles ou des munitions sans douille et présente une épaisseur comprise entre 0,3 et 2,0 mm, sa masse volumique étant de 0,4 à 1,2 g/cm3. 7. Enveloppe conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle présente une épaisseur régulière. 8. Enveloppe conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est pourvue de nervures longitudinales. 9. Enveloppe conforme à la revendication 8, caracterisée en ce que l'épaisseur des nervures est voisine du double de celle de la couche située entre les nervures. 10. Enveloppe conforme à l'une des revendications 1 à 5 ou 7 à 9, caractérisée en ce qu'elle est coulée sous pression sous forme de douille avec des épaisseurs de paroi de 2 à 15 mm et constitue simultanément le logement destiné à recevoir la charge propulsive.