Brevet FR2398998A1 — publié le 19790223

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux systèmes constitués, d'une façon générale, par un projectile autopropulse lancé par une arme, ces perfectionnements étant plus particulièrement, mais non excIusivement, destinés à s'appliquer au système constitué par une grenade, notamment une grenade antichar et son fusil de lancement. Les grenades a fusil connues sont remarquables par une portée et une précision de tir d'un ordre bien supérieur à celui présenté par les grenades lancées à la main. Cependant, cette portée est limitée par la quantité de mouvement que le fusil peut communiquer à la grenade, étant donné la capacité de ltopérateur humain et la résistance du fusil vis-à-vis de l'impulsion initiale qui leur sont communiquées par réaction, au départ de la grenade, Avec les fusils légers modernes, l'impulsion initiale maximale acceptable est de l'ordre de 30 Ns, ce qui correspond å des vitesses initiales de l'ordre de 60 m/s. I1 en résulte, notamment, une limitation de la portée utile des grenades antichars qui correspond, au mieux, à une durée de trajet de l'ordre de 1,2 s, c'est-à-dire à moins de 80 m, du seul fait de la nécessaire rasance de la trajectoire. Etant donné cette limitation, une adaptation de la propulsion additionnelle aux grenades à fusil parait très intéressante. En effet, la propulsion additionnelle permet de communiquer à une grenade de masse m, lancée à la vitesse initiale Vo, un supplément de vitesse pour un supplément de masse Am. En fin de propulsion additionnelle, la vitesse maximale de la grenade est alors accrue, à impulsion initiale constante, dans un rapport voisin du ratio p = m Vo V m+Bm Vo et il en est de meme de la portée à durée de trajet constante, notamment aux durées de trajet de l'ordre de 1,2 s. Il s'agit la d'une possibilité d'augmentation importante de la portée. Etant donné que l'on sait construire des propulseurs additionnels capables d'un d V/Vo d'un ordre supérieur à a m/m, on peut envisager, par exemple, toutes choses égales par ailleurs, un accroissement de la portée antichar, en tir tendu,de l'ordre de 50 %. Toutefois, un tel accroissement de la portée, à durée de trajet égale, ne peut etre intéressant que dans la mesure où la grenade à fusil à propulsion additionnelle satisfait l'ensemble des différentes conditions nécessaires sui vantes - limitation de l'impulsion initiale de réaction sur le fusil à un niveau accep table pour le servant et le fusil envisagé - respect de la sécurité du tireur, en ce qui concerne les effets du propulseur additionnel; - maintien de la précision et de la justesse du tir à un niveau suffisant, jusqu'à la portée utile recherchée. Il faut observer que la condition de justesse et de précision suppose, en particulier, que le système constitué par un fusil lance-grenade et une grenade à fusil à propulsion additionnelle présente une insensibilité suffisante aux effets des perturbations suivantes - vitesse initiale de tangage lacet communiquée à la grenade lors du lancement; - imperfections aléatoires de symétrie présentées par la grenade et la poussée du propulseur - vent transversal qui affecte l'atmosphère au moment où la grenade parcourt sa trajectoire. La présente invention a plus particulièrement pour objet un système constitué d'une grenade à fusil à propulsion additionnelle et d'un fusil adapté à cette grenade comportant des dispositions lui permettant de satisfaire l'en- semble des conditions nécessaires précitées. A cet effet, le propulseur additionnel de la grenade selon l'invention est annulaire, disposé autour du mécanisme de la fusée de la grenade, le corps de ladite fusée constituant aussi une partie de la chambre du propulseur additionnel. Il comporte plusieurs tuyères de faible diamètre, disposées en couronne, et dont les axes sont fortement inclinés sur l'axe de la grenade de manière à ne pas avoir d'effets directs ou indirects sur le servant du système. En vue de minimiser les effets des dissymétries éventuelles de poussée sur le mouvement en incidence, ainsi que sur la trajectoire, ces tuyères convergent préférentiellement, selon l'invention, en un point situé entre le centre de gravité et le foyer aérodynamique de la grenade. Pour réduire à un niveau suffisamment faible l'effet du vent transver sal, la durée de fonctionnement du propulseur additionnel selon l'invention est très brève (quelques 1/100sèmes de seconde, de préférence), et s'achève de préférence au cours du premier quart de période de la pendulation aérodynamique : avec une telle disposition, l'effet d'une vitesse initiale de tangage/lacet est d'autant plus faible que la phase propulsée est plus vite achevée. De plus, la grenade selon l'invention est mise en rotation sur le manchon même du fusil, de manière à lui communiquer une vitesse initiale de rotation suffisamment élevée, de telle sorte que le pas initial de rotation soit préférentiellement plus court que la longueur d'onde de pendulation aérodynamique, et que l'angle de rotation communiqué à la grenade au cours de la phase propulsée soit d'au moins 180". Une telle loi de rotation selon l'invention est aussi de nature à réduire les effets des dissymétries éventuelles de la poussée, ainsi que, dans une certaine mesure, la perturbation initiale de tangage/lacet et sa répercussion sur la trajectoire. Enfin, à la fin de sa fabrication, la grenade selon l'invention est équi librée, au moins statiquement, par rapport à l'alésage de son tube porteempennage, de manière à annuler le supplément de vitesse initiale de tangage/ lacet induit par un balourd statique éventuel. Cet équilibrage, selon l'invention, est réalisé, de préféqrence, par usinage partiel d'une surépaisseur prévue sur la paroi externe du propulseur, de préférence au plus près du centre de gravité. Par ailleurs, et de manière à minimiser encore le niveau des perturbations transversales initiales le manchon du fusil lance-grenade comporte > selon l'invention, un dispositif à joints capable d'assurer et de contr8ler, au cours du lancement, l'étanchéité optimale vis-à-vis des gaz du fusil entre le manchon et le tube porte- empennage. Les divers caractéristiques, avantages ,et modes de réalisation de l'invention ressortiront de la description ci-après. Il est bien précisé, cependant, qu'il s'agit uniquement d'exemples, et que tous autres modes de construction, formes, proportions, dispositions, etc. j peuvent être également utilisés sans sortir du cadre de l'invention. Si l'exemple traité s'applique à un système : grenade à fusil-fusil de lancement, il est bien évident que l'invention peut s'appliquer, sans sortir de son cadre, à tout projectile, roquette, lancé par d'autres moyens qu'un fusil (mortier, lance-roquette, canon, etc. ). Au cours de la aescription, on se réfere aux dessins ci-joints, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle de la grenade à fusil selon l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle, à plus grande échelle, du propulseur annulaire additionnel avec sa fermeture portetuyères, selon l'invention ; - la Figure 3 est une vue arrière de la fermeture porte-tuyères du propulseur additionnel annulaire, avec coupe partielle d'une tuyère tangentielle de mise en rotation sur le manchon, selon l'invention - la Figure 4 est une coupe suivant 4-4 de la Figure 1 - la Figure 5 est une vue en coupe du manchon équipé de joints d'étanchéité selon l'invention. La grenade est pourvue dtun tube porte-empennage 1 réalisé, de préférence, en complexe filamentaire résine verre > enroulé à l'avant et rabattu sur un insert 2 en alliage d'aluminium pour former fermeture avant, résistant à la pression développée, au moment du lancement, à l'intérieur dudit tube 1, par la cartouche de lancement (non représentée). Un stabilisateur 3, de préférence en matière plastique moulée, est collé à l'extrémité arrière du tube 1. Il comporte, dans l'exemple, six ái- lettes 3' munies d'un bord de fuite replié 3", pour communiquer à la grenade un couple aérodynamique de rotation sur trajectoire. La grenade comporte une tete 1', par exemple à charge creuse, dont le détail n'est pas représenté. Selon l'invention, un propulseur annulaire 4 équipe la grenade. Ce propulseur se compose d'un corps 4', de préférence en alliage d'aluminium à haute performance, qui forme également, selon l'invention, bolier de la fusée pyrotechnique et liaison entre l'empennage 1 et la tête 1' de la grenade. Ce corps de propulseur 4' renferme une charge propulsive annulaire 5 constituée selon l'invention de, par exemple, deux blocs cylindriques 5' coaxiaux, annulaires, emboîtées l'un dans l'autre, en propergol à haute vitesse de combustion. Ces blocs 5' sont maintenus en tête par enrobages par une semelle souple 5", en polyuréthane de préférence. Cette charge propulsive 5 est collée en tête du corps 4' de propulseur. L'épaisseur des blocs 5' est réglée pour que le temps de combustion soit très court (de préférence c 5 . lO 2 s), de telle façon que, selon l'inven- tion, ce temps soit inférieur au premier maximum d'incidence du mouvement de pendulation de la grenade, Le corps 4' du propulseur comporte une surépaisseur pour permettre de régler, par usinage partiel, l'équilibrage de la grenade. Le propulseur annulaire 4 selon l'invention est obturé par une fermeture porte-tuyère 6, qui sert directement de raccord avec le tube d'empennage 1 par l'intermédiaire de son insert fileté 2. Cette fermeture porte-tuyère 6 comporte, selon l'invention, par exemple six tuyères 6' de propulsion additionnelle, inclinées pour assurer la protection du tireur. Le point d'intersection F du faisceau AV. de tuyère avec l'axe longitudinal de la grenade est situé, selon l'invention, entre G et A ( : centre de gravité, A : foyer aérodynamique). Ces six tuyères 6' sont obturées par des paillets 6" calibrés, en aluminium de préférence, maintenus en place par des bagues 6"' en alliage d'aluminium de préférence, emmanchées à force, par exemple. Cette fermeture comporte aussi, selon l'invention, des tuyères tangentielles 7 (voir Fig. 2) destinées à la mise en rotation de la grenade sur le manchon ; selon l'invention, ces tuyères comportent (voir Fig. 3) un convergent 7' en alliage d'aluminium de préférence, et sont obturées par des paillets 711, en aluminium de préférence, calibrés et maintenus en place par des bagues 7"' emmanchées à force par exemple. Ces tuyères tangentielles 7, selon l'invention, sont alimentées par les gaz de la cartouche transitant par le canal central d'arrivée 8 et le canal secondaire 9 ménagé dans la fermeture arrière 6. Cet emprunt spécial de gaz, selon l'invention, est destine à déterminer la valeur de la rotation initiale, et à fixer (et limiter) la quantité de mouvement au départ de la grenade. Ces tuyères 7, destinées à la mise en rotation de la grenade sur le manchon du fusil, sont dimensionnées pour que, selon l'invention, la vitesse de rotation soit réglée de telle sorte que l'angle initial de rotation soit plus petit que le pas de pendulation. La fermeture porte-tuyères 6 est obturée en son centre par un bouchon 10, vissé par exemple, débouchant aussi dans le canal central d'amenée 8. Ce bouchon 10 est percé d'un canal il formant buse d'admission des gaz, au moment du lancement, dans une chambre 12. Ses dimensions et celles de la chambre lZ permettent de déterminer et > si nécessaire, de limiter la pression des gaz de cartouche admis dans ladite chambre. Les gaz de la chambre 12 peuvent alimenter, par exemple, les mécanismes d'une fusée pyrotechnique du type de celle décrite au brevet de la Demanderesse publié sous le n 2.070.389. La fermeture porte-tuyères comporte également, selon l'invention (voir Fig. 2), des relais à bille 13 (trois par exemple). Ces relais à bille 13, qui comportent une bille 13', un ressort 13", un bouchon d'obturation 13"' > un canal 14 qui débouche dans le canal secondaire 9' et un canal 14', qui débouche dans la chambre du propulseur 4, ont, selon l'invention, deux fonctions - permettre le transit des gaz de la cartouche, par l'intermédiaire des ca naux 8, 9 et 14, 14', en vue de l'allumage de la charge propulsive addi tionnelle 5 ; - assurer l'étanchéité du propulseur 4, une fois celui-ci allumé, vers le tube d'empennage l. Ainsi, selon l'invention, les seuls gaz de la cartouche de lancement assurent, gracie à l'agencement des divers canaux et chambres décrits plus haut: - la mise en rotation de la grenade sur le manchon (tuyère 7) - l'armement de la fusée (chambre 12) - l'allumage dn propulseur 4 ( clapets 13). La grenade selon l'invention est lancée de manière classique, par un manchon monté sur le fusil lance-grenade. Ce manchon 15 est équipé, selon l'invention (Fig. 5), de joints d'étanchéité 16 (joints toriques, par exemple) pour contrôler les fuites de gaz de la cartouche entre le manchon et le tube porte-empennage au cours du lancement de la grenade, et réaliser ainsi une meilleure régularité de la vitesse longitudinale de la grenade et réduire sa vitesse d'assiette au départ. REVENDICATIONS 1 - Système constitué par un projectile autopropulsé lancé par une arme, caractérisé en ce que le projectile comporte une charge propulsive additionnelle équipée d'un nombre convenable de tuyères, de préférence au moins égal à trois, disposées en couronne, dont les axes sont inclinés d'au moins 30 sur l'axe du projectile, et qui convergent sur cet axe en un point situé de préférence entre son centre de gravité et son foyer aérodynamique. 2 - Système constitué par un fusil et une grenade à fusil, notamment antichar à charge creuse, lancée dans un manchon, dont le culot est équipé d'une fusée de culot et est relié à un tube porte-empennage, caractérisé en ce suivant l que la charge propulsive additionnelle/est constituée par un propulseur disposé autour du culot, et, de préférence, de la fusée de culot de la grenade. 3 - Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la charge propulsive additionnelle fonctionne pendant un temps très court, de l'ordre de l/lOO de seconde, la combustion de la charge étant achevée au cours du premier quart de période de la pendulation aérodynamique. 4 - Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le projectile est mis en rotation sur son arme de lancement par emprunt sur les gaz développés par la charge normale de lancement, de manière à communiquer au projectile, au moins au début de sa trajectoire, un angle de rotation de préférence inférieur à la longueur d'onde de pendulation aérodynamique, par exemple de valeur voisine de 180 0. 5 - Système suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la grenade est équilibrée, au moins statiquement, par rapport à l'axe matérialisé par l'alésage de son tube porte-empennage, cet équilibrage intervenant, préférentiellement, en dernier lieu après toutes les opérations de fabrication et de montage de la grenade. 6 - Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le propulseur suivant la revendication 2 est constitué par un corps annulaire, avantageusement réalisé en alliage d'aluminium à hautes performances, délimitait intérieurement une chambre de combustion et constitRut! l'enveloppe extérieure de tout ou partie de la fusée pyrotechnique de la grenade. 7 - Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tuyères du propulseur additionnel de la grenade suivant la revendication 2 sont prévues dans le fond du corps qui constitue le raccord arrière dudit corps avec le tube porte-empennage, l'avant dudit corps de propulseur, entourant le mécanisme de la fusée, formant liaison avec la tete de la grenade. 8 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la charge propulsive additionnelle est annulaire et est constituée par un ou plusieurs blocs cylindriques coaxiaux, de - faible épais seur, en propergol à haute vitesse de combustion. 9 - Système suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les blocs propulsifs sont maintenus par enrobage, à leur extrémité amont, par une semelle souple en résine, polyuréthane de préférence, et collés à l'avant du corps du propulseur 10 - Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fermeture porte-tuyères du corps de propulseur de la grenade suivant la revendication 2 comporte plusieurs tuyères tangentielles (en nombre au moins égal à trois, de préférence), alimentées par les gaz de la cartouche du fusil et destinées à la mise en rotation de la grenade sur le manchon du fusil, de manière que l'angle de rotation communiqué à la grenade, au cours de la phase propulsive, soit d'au moins 180 . 11 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fermeture porte-tuyères du corps de propulseur de la grenade suivant la revendication 2 comporte un ou plusieurs relais à billes (en nombre au moins égal à trois, de préférence), faisant office de clapets entre le tube porte-empennage et la chambre du propulseur, afin d'assurer l'allumage dudit propulseur par les gaz de la cartouche et d'éviter le débit des gaz du propulseur, pendant son fonctionnement, vers le tube porteempennage. 12 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par la présence, dans la fermeture porte-tuyères du corps du propulseur de la grenade suivant la revendication 2, d'un canal unique central d'amenée des gaz de la cartouche de lancement qui assure les quatre fonctions fondamentales dudit système - mise en rotation sur le manchon par les tuyères - allumage du propulseur grâce à la présence de clapets - armement de la fusée pyrotechnique, par la présence de la chambre de com mande prévue en aval dudit canal central, avec buse de débit calibré réglant le temps et la pression d'armement de la fusée - détermination de la quantité de gaz ainsi empruntée à la cartouche pour quantifier la quantité de mouvement et la vitesse initiale de lancement. 13 - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'équili brage final de la grenade est réalisé par usinage partiel dune surépaisseur prévue sur la paroi extérieure du propulseur, de préférence au voisinage immédiat du centre de gravité. 14 - Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le man chon de lancement qui équipe le fusil lance-grenade comporte un ou plusieurs joints d'étanchéité, de préférence au nombre de deux et constitués par des joints toriques, capables de contrôler les fuites de gaz de la cartouche entre le manchon et le tube porte-empennage, au cours du lancement de la grenade.