Brevet FR2365777A1 — publié le 19780421

L'invention concerne un projectile d'arme à feu a portée accrue. Il existe essentiellement trois méthodes connues pour augmenter la portée d'un projectile a) On adapte l'arme pour donner au projectile une vitesse initiale plus grande. Comme les valeurs prévues, ou énergie de bouche et pression maximale, ne doivent pas etre dépassées, on ne peut attein dry une vitesse accrue qu'en réduisant le poids du projectile. Cependant, pour obtenir une portee nettement accrue, il faut également réduire la section du projectile (sous-calibrage). Cela signifie que le projectile a un diametre inférieur à celui du canon de l'arme, et qu'il- doit donc Btre pourvu de moyens d'entratnement et de guidage.Les moyens d'entratnoent sont libérés et rejetés lorsque le projectile quitte la bouche, ce qui présente un risque con sidérable de blessures pour ses propres troupes. Un sous-calibrage signifie également une r8duction du poids de la charge explosive portée par le projectile, ce qui constitue un autre inconvénient de cette méthode. b) Poussée supplémentaire - ce qui signifie que le projectile est pourvu d'une source d'énergie (un moteur fusée) disposée pour augmenter sa vitesse pendant sa trajectoire. Cette méthode est la seule pour augmenter la portée de 50% ou plus, pour des projectiles stabilisés par rotation. L'inconvénient principal de cette méthode est le coQt accru du projectile, dt au moteur fusée. c) Méthodes balistiques - basées sur une réduction du freinage aérodynamique pendant la trajectoire. Cette réduction peut étire obtenue par sous-calibrage (comme vu ci-dessus), profilage aérodynamique assurant une faible trainée, et utilisation d'unités d e flux de base . La résistance aérodynamique peut oestre divisée en trois parties séparées : la traînée produite par la partie effilée du projectile, la trainée produite par la faible pression å la base du projectile, et la résistance de frottement dépendant des propriétés de la surface du projectile. La résistance de frottement constitue une faible partie de la trainée totale. tin projectile optimal, offrant une faible résistance aérodynamique, devrait avDir une partie avant longue et effilée, et une partie arrière longue et effilée. La partie cylindrique devrait de préférence être completement éliminée. Cependant, cela signifie que le projectile doit être pourvu d'éléments de guidage pendant son passage dans le canon de l'arme. Si ces éléments sont rejetés lorsque le projectile quitte la bouche, comme on l'a vu ci-dessus, la zone de danger s'élargit et, s'ils sont agencés pour suivre le projectile, la résistance aérodynamique augmente, et la portée diminue donc. L'utilisation d'une partie arrière longue et effilée réduit la stabilité du projectile et signifie une rdduc- tion du volume disponible si l'on utilise une unité de flux de base.L'effet de l'unité de flux de base est ainsi considérablement réduit, et la possibilité d'obtenir une durée de combustion suffisante est également réduite pour certains calibres. L'effet d'un obus brisant augmente normalement avec le poids du cne de charge, mais pas nécessairement avec le poids de l'explosif puissant, HE-(ROR, HMX). Pour assurer une zone mortelle importante, l'obus doit, au moment de l'explosion, donner un grand nombre de fragments d'une taille minimum et avec une vitesse élevée et une grande variation dans l'angle de projection. L'angle de projectiondépend principalement de la configuration interne de l'obus, un corps sphérique constituant un optimum approché. Le poids du cône de charge est limité par le poids maximum total dé l'obus, environ 43 kg pour des canons de 155 mm, par exemple le FH 70. Un profilage assurant une faible résistance aérodynamique, avec un long nez conique et une longue partie arrière, de mme qu'une partie cylindrique avec une longueur d'au moins un calibre entre les bourrelets de guidage dans l'ame de l'arme, donnera cependant un volu.le important à cause de la longueur accrue. Du fait des limites de poids, il est nécessaire de rendre le cbne de l'obus mince. Cela signifie des tensions élevées pendant l'accElé- ration, et nécessite l'utilisation d'un acier de bonne qualité avec une résistance élevée à la rupture.Cela signifie non seulement une augmentation de prix de l'obus, mais change également le nombre de fragmentations. Il y aura moins de fragments de la taille souhaitée. La zone mortelle dépend du rapport entre le poids de l'ex- plosif et de l'enveloppe métallique. Dans les limites de poids, la zone mortelle s'élargit normalement lorsque l'épaisseur de la paroi de l'enveloppe augmente, méme si la quantité d'explosif diminue. Un rapport L/O plus faible signifie donc non seulement une manipulation plus aisée et une plus grande stabilité, mais également une zone mortelle plus grande. Cependant, la résistance aérodynamique augmente, et la portée diminue, Le but de l'invention est de divulguer un projectile éliminant tous les inconvénients discutés plus haut, ayant une portée très grande et un effet meurtrier très important sur la plupart des cibles, meilleurs que tout projectile connu. C'est le résultat d'une analyse poussée avec un programme de calculatrice basé sur quatre codes différents tenant simultanément compte de tous les facteurs (paramètres) susmentionnés. Le projectile selon l'invention est basé sur l'utilisation d'une unité de flux de base et se caractérise essentiellement en ce que les bourrelets de guidage dans l'ame de l'arme sont disposés à la partie arrière extrême du projectile, le nez recevant ainsi une longueur maximale assurant donc la résistance aérodynamique la plus faible possible. Un mode de réalisation d'un projectile selon l'invention, désigné ci-après par "Allmak", est plus particulièrement décrit cidessous, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels La Figure 1 est une vue de profil d'un mode de réalisation d'un projectile de l'invention, La Figure 2 est une vue de profil correspondant à la Figure 1, légèrement modifiée et partiellement en coupe, La Figure 3 est une vue de profil d'un projectile de 105 mm de l'invention utilisé dans des tests, et La Figures 4 6 sont des diagrammes indiquant les caractéristiques du projectile de l'invention. En se reportant au mode de réalisation d'un projectile "AllmakHtel que représenté aux Figures 1 et 2, le projectile comprend un corps conventionnel 1 avec une charge 2 d'explosif puissant et une amorce 3. L'enceinte tubulaire 4 pour l'unité de flux de base est fixée par un filet de vis au corps 1 du projectile. L'unité de flux de base comprend une charge 5 d'un propulseur, et une amorce 6. Pour supporter la charge de propulseur pendant l'accélération et éviter des fissures dans celle-ci, produites par les efforts imposés pendant l'accélération, la charge de propulseur peut être supportée pendant cette phase par un tube de support central 7, dépendant de la taille de la charge. Le filet de vis 8 est renforcé radialement par un anneau de blocage 9, La bande d'entratne- ment 10 est disposée près du filet de vis, ce qui fait que les forces radiales extremement élevéa agissant sur la bande d'entrainement pendant le passage dans le canon de l'arme renforcent encore lejnt vissé. La caractéristique du mode de réalisation d'un projectile assurant une faible résistance aérodynamique est que la partie cylindrique nécessaire pour guider le projectile dans le canon de l'arme a été disposée pratiquement à la partie arrière extrême du pro jectile. I1 a ainsi été possible de réaliser la partie de nez conique excrément longue, s'étendant pratiquement jusqu'à la bande d'entrainement, ce qui signifie une trainée de pointe minimale. La conception de ce mode de réalisation permet également un diamètre maximal pour l'unité de flux de base > ce qui fait que l'on assure un débit massique de base important et une durée de combustion suffisamment longue. Le grand diamètre de l'unité de flux de base permet également de réaliser la partie arrière de la charge explosive 11 conique, ce qui améliore l'angle de projection et donc le caractère meurtrier du projectile. Les positions des bourrelets, nécessaires pour guider le projectile dans le canon de l'arme, correspondent dans le mode de réalisation illustré à la partie avant et à la partie arrière de la partie cylindrique du projectile. le bourrelet avant 12 est donc disposé sur la partie du corps du projectile atteignant le plein calibre, à l'avant de la bande d'entrainement 10, et le bourrelet arrière 13 constitue une partie de l'enceinte de l'unité de flux de base. La longueur de guidage, c'est-à-Sire la distance entre les bourrelets avant et arrière, devrait être d'au moins un calibre. La bande d'entratnement est de préférence disposé à l'endroit de la section où le projectile possède la plus grande résis- tance en traction. Cependant, cela signifie que le bourrelet arrière se trouvera dans la chambre de chargement lorsque le projectile se trouvera en position de tir, ce qui signifie qu'il ne guidera pas le projectile tant que celui-ci ne se sera pas déplacé de quelques centimètres.Pour guider le projectile pendant ce stade, il devrait être pourvu d'un support de chambre 15, par exemple en plastique, qui est facilement détaché lorsque la surface de guidage arrière pénètre dans l'âme rayée. I1 faut remarquer que la pression, la vitesse de rotation et la vitesse axiale du projectile ont de faibles valeurs pendant ce stade initial, et que les efforts imposés sur le support de chambre sont donc faibles. Alternativement, et en particulier pour des munitions avec une douille attachée, on peut utiliser un élément de support correspondant attaché à la partie avant de la cartouche, à la place du support de chambre 15, le projectile etant ainsi guidé jusqu'S ce que le bourrelet arrière 13 pénètre dans l'fime rayée du canon de l'arme. En résumé, le système fonctionne comme suit. Lorsque la pression derrière le projectile commence à monter, les gaz de combustion passent à travers le support de chambre 15 qui est pourvu d'un certain nombre de rainures, et la surface extérieure 4 de l'unité de flux de base est donc expulsée dans l'arme jusqu'à la bande d'entrainement 10. Aucun effet n'est exercé sur l'enceinte 4 parce que les gaz de combustion passent également à l'intérieur de celle-ci par l'ouverture 16, assurant donc une égalisation pratiquement complète des pressions. Les gaz de combustion s'écoulant vers l'intérieur allument l'amorce 6 de l'unité de flux de base et la charge 5 de propulseur.Lorsqu'une certaine pression s'est établie (pression d'éjection), le projectile commence à se déplacer et la bande d'entralnement 10 est pressée dans l' me rayée. Pendant atte phase, le support de chambre 15 agit comme élément de guidage arrière contre la paroi du canon de l'arme. Comme le support de chambre 15 est fixé à l'enceinte 4 par de la colle ou de petites vis, il reste dans la partie conique de la chambre dents à feu et ne se déplace dans aucun cas dans le canon de l'arme au-delà de l'endroit où commence l'ame rayée. Le projectile s'est maintenant enfoncé si loin dans le canon de l'arme que le bourrelet arrière 13 est également entré dans l'âme rayée du canon.Pendant le passage dans le canon, le projectile est guidé de manière classique par les deux bourrelets 12, 13 et la bande d'entratnement 10, respectivement. Le support de chambre 15, qui a un diamètre supérieur à celui de l'ame rayée, se peut passer dans le canon de l'arme sans étre complètement désintégré. Comme les pièces en plastique sont légères et offrent une grande résistance à l'air, en combinaison avec une faible vitesse de sortie, elles sont projetées à une faible distance et tombent à moins de 100 m devant la bouche. Avec une conception et une matière convenables, il est également possible de désintégrer ces pièces dans la chambre de chargement au moyen des gaz de combustion. Pendant l'accélération dans l'arme, la charge 5 est pressée vers l'arrière en changeant en même temps de forme, jusqu'à ce qu'elle soit supportée par la paroi de l'enceinte 4r à la fois la partie longitudinale et la partie arrière, et par le tube de support 7. L'effort de pression imposé sur la charge de propulseur agit de façon hydrostatique, et les propulseurs utilisés ont des propriétés pratiquement illimitées vis-a-vis d'efforts de ce type. Lorsque le projectile a quitté la bouche de l'arme, l'accélération axiale cesse. Du fait des propriétés de vxcoélasticité de la charge, celle-ci reprend non seulement sa longueur primitive, mais s'étend jusqu'à reposer contre la paroi avant. L'effort est danc ce cas également hydrostatique. Le fonctionnement du mode de réalisation décrit a été examiné par des essais en utilisant un projectile de calibre 10,5 mm, représenté à la Figure 3, à des vitesses initiales supérieures à 900 m/sec. La stabilité du projectile a été établie en filmant à grande vitesse et en disposant des écrans de papier dans la trajectoire, écrans que traverse le projectile. La trainance à Mach supérieur à 1 a été déterminée en utilisant le radar, avec et sans fonctionnement de 1'unité de flux de base. Le coefficient de résistance à l'air est présenté à la Figure 4 en fonction de la vitesse du projectile. La trajectoire a également été calculée théoriquement, et les résultats ont été comparés avec les points d'impact lors des essais, et les résultats sont favorables. La quantité de propulseur pour le flux de base n'était que de 0,32 kg La portée mesurée et la portée calculée en fonction de la vitesse pour un projectile d'essai "Allmak" de 105 mm,tiré suivant un angle de 400, d'un poids total de 13,5 kg, avec un poids de propulseur de 0,32 kg et un coefficient de tratnance selon la Figure 4, sont données ci-dessous. NO du tir Vitesse initiale portée (m) Remarques moyenne (M/sec.) calculée mesurée 1 941,6 21840 22500 sans flux de base 2 857,6 19680 19590 5 848,6 23570 23620 avec flux de base de 23,5 sec. La portée calculée sans flux de base à VO = 848,6 m/sec. est 19445m L'augmentation de portée avec flux de base est donc(23600 - 1)=21FB 19445 La portée maximale pour un projectile de 15,5 cm avec un poids de 43 kg et un poids de propulseur de 1,5 kg, comme présen- té à la Figure S, est donc basée sur des essais et des calculs pous sés. Le diagramme montre qu'un tel projectile dans l'obusier suédois F a une portée de pratiquement 24 km, c'est-à-dire approximativement 40% de mieux que la munition classique m/54 utilisée à ce jour.Comme on le voit sur le diagramme, il ne faut qu'une vitesse de sortie de 750 m/sec. pour atteindre une portée de 30 km. Cette portée accrue peut donc être atteinte en utilisant un obusier 77. Dans l'obusier FH, la portée sera d'environ 35 km. En utilisant le programme de calculatrice spécialement conçu, il a également été possible d'optimiser le caractère meurtrier de l'obus brisant. La Figure 6 présente la zone mortelle théorique calculée pour une hauteur d'explosion optimale, en fonction de la portée pour un obus HE de 155 mm comme présenté aux Figures 1 et 2. A titre de comparaison, on présente également des valeurs correspondantes pour l'obus HE m/54. Les courbes présentées concernent une trajectoire sous un angle faible et avec une vitesse initiale maximale, ce qui donne un angle d'impact plus faible pour une courte portée, et donc moins d'effet. L'inverse se produit lorsque l'on utilise des trajectoires sous un grand angle, mais cela ne se fait normalement pas à cause de l'augmentation de la durée de la trajectoire.Comme on le voit à la Figure 6, il est important de comparer deux types différents de projectile, non à une portée fixe, mais en un certain pourcentage, par exemple 90%, de la portée maximale. La réduction de durée de la trajectoire pour un projectile "Allmak(+ 40 sec.) pour une portée de 17 km dans un obusier FH 70, comparée à 70 sec. pour un projectile type m/54, est non seulement un avantage tactique, mais entrain également une bien plus faible dispersion. De nombreux essais ont montré que les projectiles à flux de base ont une dispersion moindre, + 70% de celle pour les projectiles classiques, dépendant entre autres d'une moindre sensibilité au vent. Alors même que la portée est accrue avec un projectile de l'invention, la dispersion reste inchangée, ou diminue. Le projectile du mode derealisation représenté est principlement destiné à étreitilisé contre des troupes non protégées. En choisissant une qualité d'acier qui donne de plus gros fragments, le projectile peut également être utilisé contre des véhicules blindés, par exemple: des transporteurs de troupes blindés. La partie avant du projectile peut être en acier ayant un bon effet sur le véhicule, et la partie arrière peut être faite en un matériau donnant de petits fragments, pour obtenir de bons résultats vis-àvis de la troupe. L'obus peut également être préfragmenté de manière convenable, ce qui améliore encore les résultats qu'il peut donner Bien entendu, ltinvention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Projectile d'arme à feu, comprenant une unité de flux de base assurant un flux de base, ce projectile étant pourvu de deux bourrelets, caractérisé en ce que le bourrelet arrière est disposé de façon à entourer l'unité de flux de base qui est cylindrique sur la plus grande partie de sa longueur. 2. Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de flux de base entoure au moins une partie de la partie arrière effilée de la charge d'explosif puisant. 3. Projectile selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bourrelet arrière est disposé de façon à entourer l'unité de flux de base dans une position telle, vers l'arrière, que le bourrelet arrière est situé dans la chambre de chargement de l'arme. 4. Projectile selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un support de chambre est disposé pour supporter le projectile ou la cartouche sur la paroi de2a chambre de chargement jusqu'à ce que le bourrelet arriere soit sorti de la chambre de chargement pour venir en contact avec l'amie rayée du canon de l'arme. 5. Projectile selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support de chambre est disposé de façon à entourer l'ex trémité arrière du projectile. 6. Projectile selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le support de chambre est pourvu d'un certain nombre de rainures pour faciliter une dérivation à l'écoulement des gaz de combustion. 7. Projectile selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le support de chambre est réalisé en matière plastique.