Brevet FR2517046A1 — publié le 19830527

DOUILLE METALLIQUE ET CHARGE PROPULSIVE COMPRENANT UNE TELLE DOUILLE. La présente invention concerne une douille métallique permettant de contenir un chargement de poudre 9 elle concerne également une charge propulsive comprenant une telle douille Le tir de projectiles par mortier-canon pose de nombreuses difficultes; en effet, un mortier-canon est un appareil destine au tir de projectiles variés; il doit permettre, indifféremment, son chargemment par la bouche et par la culasse du tube-canon Pour de multiples raisons, parmi lesquelles > I'exiguité des tourelles de tir, les résidus nocifs de la charge propulsive du projectile; Ba nécessité d'évacuer les douilles tirées en dehors de la tourelle, on est conduit à éjecter par la bouche du tube-canon tous les composants non consumés de la charge propulsive: le boitier de mise à feu, le tube de transmission de feu, les enveloppes, etc ... Pour résoudre le problème de se débarrasser de la douille de la charge propulsive, on a déjà proposé de réaliser des enveloppes en carton consumables ; celles-ci laissent toujours des résidus de combustion qui gênent le rechargement de l'arme, en bloquant la culasse ou le projectile suivant, avec, pour conséquence, tous les risques d'accident de tir qui peuvent en découler. Dans une autre voie, des travaux ont été menés pour réaliser des douilles éjectables mettant en oeuvre des enveloppes métalliques. Ces enveloppes métalliques étant soumises à des forces de pression internes très importantes et à des températures extrêmement élevées, il s'en suit des déformations mécaniques et une adhérence de ces enveloppes sur l'âme du canon et, en fait, il s'est avéré impossible d'éjecteur des douilles de ce type pendant l'instant de tir. Pour pallier cet inconvénient, il a été propose de réaliser une enveloppe métallique perforée d'une multitude de trous dont la fonction vise à égaliser les forces de pression interne et externe appliquées sur la paroi de enveloppe ; jusqu'à maintenant, ce palliatif s'est soldé par des échecs, la sécurité de tir recherchée n'étant pas atteinte. Le but de l'invention est de remédier à l'ensemble des inconvénients précités et vise à fournir une douille de projectile dont la sûreté de fonctionnement satisfasse aux conditions de sécurité de tir normalement exigées en opération. Pour atteindre ce but, l'invention propose de réaliser une douille métallique qui évite l'effet d'autofrettage. Pour y parvenir, il faut égaliser les pressions sur les faces interne et externe de l'enveloppe de la douille. Selon l'invention, ce but est atteint par une douille dont l'enveloppe est constituée par une toile métallique soudée bord a bord. Ainsi, les contacts entre la douille et l'âme du tube-canon sont ponctuels et la pression des gaz de combustion de la charge ne crée pas de forces tendant à appliquer l'enveloppe sur Mâme du tube-canon. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe est soudée fil à fil suivant une génératrice du cylindre et est munie, à chacune de ses extrémités, d'une bague de raidissement. Dès maintenant, on voit d'autres avantages procurés par une douille réalisée selon l'invention : I'enveloppe de celle-ci est de faible masse et n'exige qu'une énergie modérée pour son éjection à travers le tubecanon. Selon l'invention, cette douille de projectile est équipée d'un boitier de mise à feu (MAF) situé à la partie arrière de la douille, et ce boitier comporte une pluralité de canaux longitudinaux destinés à créer une surpression locale au niveau de la culasse du tube-canon. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus- clairement de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, faite en regard de dessins annexés sur lesquels: La figure I, sous une forme schématique simplifiée, représente les éléments d'une charge propulsive de projectile placée dans un mortier-canon. La figure 2a montre les principaux paramètres de la maille d'une toile métallique. La figure 2b représente un fragment de toile métallique. La figure 3 représente, selon une vue en coupe longitudinale, un exemple de réalisation de l'enveloppe d'une douille métallique conforme à l'invention. La figure 4a représente, selon une coupe longitudinale, un mode de réalisation d'une charge propulsive comprenant une douille métallique suivant l'invention. La figure 4b représente les détails de réalisation de l'embase de la douille métallique. La figure 4b représente les détails de réalisation de l'embase de la douille métallique. La figure 4c représente les détails de réalisation des canaux longitudinaux disposés à la périphérie de l'embase de la douille métallique. La figure 5 représente les lois de pression à l'intérieur du tubecanon. La figure 1, sous une forme schématique simplifiée, représente les éléments d'une charge propulsive pour projectile placée dans un tube-canon. Le tube-canon 1 comporte une culasse mobile 2 permettant le chargement de la charge propulsive 4 accouplée à son projectile 3. L'extrémité du tube opposée à la culasse est la bouche 5 du canon et la surface interne de la paroi du tube est désignée comme l'âme 6 du tube. La culasse est équipée, dans sa partie axiale, d'un percuteur mécanique 7. Le projectile 3 peut être d'un type connu : perforant ou à éclats, ou encore un projectile flèche, c'est-à-dire un projectile sous calibré, poussé par un sabot. Ce projectile est accouplé mécaniquement à la charge propulsive 4 qui comprend une enveloppe 8 contenant un chargement de poudre 9 et un tube de transmission de feu 10 comportant une pluralité de perforations 11.Du coté opposé au projectile, la charge propulsive est équipée d'un boitier MAF (Mise à feu) 12 qui renferme les charges relais et est muni d'une amorce 13 qui se trouve placée en regard du percuteur 7. A l'instant du tir, c'est-à-dire après percussion de l'amorce pyrotechnique 13 par le percuteur 7 situé dans la culasse 2 du canonmortier, I'ordre de mise à feu du chargement de poudre se propage à travers les charges relais et le tube de transmission de feu 10 et provoque l'ignition du chargement de poudre. Sous la pression des gaz résultant de la combustion de ce chargement, le projectile 3, en raison de sa liaison fragilisée 14 avec la charge propulsive, est projeté hors du tube 1.A ce moment, les composants non consumés de la charge propulsive doivent être éjectés par la bouche 5 du tube canon; pource faire, l'enveloppe 8 de la douille doit pouvoir glisser librement dans l'âme 6 du tube et des moyens doivent être fournis pour propulser l'ensemble des composants à travers le tube, avec une vitesse juste suffisante pour assurer la retombée des débris dans le voisinage immédiat de la tourelle de tir. Avant de décrire en détail un mode de réalisation de l'enve- loppe de la douille, on rappellera les notions essentielles concernant les toiles métalliques. Les toiles métalliques constituent un des membres de la famille des tissus métalliques ; elles trouvent leur application dans diverses industries, notamment pour le tamisage de particules, la filtration directe de fluides, comme dispositifs de protection d'éléments variés. Une toile métallique est un objet obtenu par l'entrelacement de fils tendus parallèles, appelés fils de chaîne et de fils disposés perpendiculairement aux premiers par un moyen mécanique (navette, pinces, projectiles) et appelés fils de trame. Une toile métallique est définie par son armure qui désigne le mode d'entrelacement des fils de chaîne et de trame; par sa texture qui précise les différences entre la chaîne et la trame et enfin par sa maille qui désigne l'ouverture formée par l'entrelacement des fils. Suivant l'armure et la texture de la toile, la maille peut être carrée, rectangulaire, triangulaire ou d'autres formes géométriques. Les paramètres qui caractérisent une toile métallique sont indiquées sur la figure 2a; ce sont: - l'ouverture nominale de la maille laquelle, pour des mailles carrées ou rectangulaires, indique les distances respectives V et V' entre 2 fils de chaîne et 2 fils de trames consécutifs. - le pas qui indique les distances P et P' axe à axe de 2 fils de chaîne et de 2 fils de'trame, - la transparence qui correspond au rapport en pourcentage, de l'aire des ouvertures à l'aire totale, par exemple, pour une maille carrée, la transparence T est donnée par la relation suivante: 2 2 T (%) - (wvertllr) x 100 = V x 10B (pas) p2 et enfin~la porosité qui correspond au rapport du pourcentage au volume des vides au volume total. On doit également considérer la section des fils et la nature du matériau de construction de ces fils. Le choix d'une toile métallique qui satisfasse aux exigences du problème posé, repose sur la sélection des caractéristiques et des grandeurs des paramètres énumérés cidessus. Le choix le plus judicieux semble fourni par une toile dont l'armure, ou mode d'entrelacement des fils, comme représenté sur la figure 2b, où chaque fil passe successivement au-dessus et au-dessous du fil qu'il croise avec un décalage de un (1) fil à chaque cycle. Ce type d'armure fournit un ancrage optimal des fils, une maille régulière, une très forte rigidité mécanique et la transparence de la toile peut aisément être variée entre 30 et 95 %.Le choix d'une maille carrée fournit une toile d'égale résistance et le choix des grandeurs des différents paramètres: le pas, la section et la nature du fil dépendent de l'application spécifique de la douille de la charge propulsive. Parfois, les toiles tissées de forte transparence sont simplement appelées "grillages". La figure 3 représente un mode de réalisation d'une douille 20 de projectile, ou plus exactement de l'enveloppe de cette douille conformément à l'invention. L'enveloppe 21 de la douille est formée par l'enroulement sur elle-même d'une toile métallique, dont, seul un fragment 21a est représenté sur cette figure. Cette enveloppe est obtenue par le découpage dans un rouleau de toile d'une pièce de longueur L sensiblement supérieure à la longueur du chargement de poudre et de largeur sensiblement inférieure à la développée de l'âme du tube-canon. Cette pièce de toile est cambrée pour obtenir un élément cylindrique de diamètre D1, légèrement inférieur au diamètre interne du tube-canon, et dont les fils de chaste viennent en contact selon une génératrice 22 du cylindre.Par une opération de soudure, les sections des fils en contact sont rendues solidaires. Différents procédés de soudure sont applicables, toutefois le pro cédé de soudage par laser permet, dans ce cas, de réaliser des jonctions fil à fil plus robustes mécaniquement. Pour compléter la fabrication de l'enveloppe, cellevci reçoit, à chacune de ses extré mités, des bagues de raidissement 23a et 23b, de section en "U" qui s'emboitent intimement dans ces extrémités de l'enveloppe. Pour consolider l'emboitement de ces bagues de raidissement, celles-ci peuvent être collées à la toile par une résine, telle qu'une résine époxy. Le diamètre extérieur D2 des bagues est légèrement infé rieur au diamètre interne du tube-canon. Selon une variante de réalisation, ces bagues de raidissement, ou tout au moins l'une de ces bagues, peuvent être parties intégrantes de flasques de fer meture de l'enveloppe. A titre illustratif, l'enveloppe d'une douille d'un diamètre de 80 mm et d'une longueur de 300 mm environ, peut être construite avec une toile métallique à mailles carrées, au pas de 3 mm environ pour des diamètres de fils de trame et de chaîne de l'ordre du mm ou moins, ces filtres étant réalisés en un matériau tel que l'acier et, préférentiellement, un acier inoxydable. La figure 4a représente un mode de réalisation d'une charge propulsive pour canon-mortier comprenant une douille (20) dont l'enveloppe 21 externe, en toile métallique, a déjà décrite sur la figure 3. A l'extrémité arrière de l'enveloppe 21 est disposée une embase 30 cylindrique creuse permettant le logement des acces soires de mise à feu de la charge propulsive, par exemple, les charges relais 33 et 34 et une amorce 35. Cette embase, à sa périphérie, comporte au moins une portée et, préférentiellement, deux portées 31a et 31b, destinées à fournir un appui de la douille sur l'âme du canon. En outre, cette embase 30 est couplée à un tube de transmission de feu 10 centré sur l'axe de révolution de l'enve- loppe 21.Ce tube de transmission de feu contient des baguettes 24 en un matériau pyrotechnique et sa paroi comporte des perforations 11, régulièrement réparties pour assurer l'ignition uniforme du chargement de poudre 9. Ltextrémité du tube de transmission de feu opposée à embase 30 est équipée d'une virole 25 La fonction de cette virole est de fournir un moyen d'accouplement de la charge propulsive et du projectile 3 et, par l'intermédiaire de pieds de centrage 26, d'assurer l'alignement de la charge propulsive et du projectile 3, lequel est équipé d'une ceinture d'étanchéité 3b au flux de gaz fourni par la combustion du chargement 9. La liaison 27 entre le culot du projectile 3 et la virole 25 est fragilisée pour permettre une rupture de cette liaison à l'instant de tir. Enfin, l'embase 30 comporte une pluralité de canaux longitudinaux 32 destinés à permettre la diffusion d'une très faible fraction des gaz sous pression fournis par la combustion du chargement 9. Ce chargement est constitué, par exemple, par des petits blocs d'un matériau pyrotechnique tel que la "BALISTITE", qui peut être éventuellement protégé de l'environnement extérieur par un sachet réalisé en un matériau consumable. L'embase 30 de la douille métallique, pour plus de clarté, est représentée dépouillée de ses accessoires de mise à feu sur la figure 4b. Sur cette figure, on voit que cette embase comporte une virole 26 permettant son accouplement au tube de transmission de feu traversant la douille. On peut aussi indiquer que les portées d'appui 31a et 31b sont légèrement arrondies afin de faciliter le glissement de la douille dans l'âme du canon. La figure 4c est une vue transverse de l'embase 30 qui montre la disposition radiale des canaux longitudinaux 32. Pour comprendre la fonction des canaux longitudinaux 32 ménagés dans la périphérie de l'embase 30 de la douille, on se référera maintenant à la figure 5 qui représente les lois de pression P dans le tube-canon à l'instant de tir. La pression P1 dans la section du tube-canon défini, d'une part par la ceinture d'étanchéité 3b du projectile et la portée d'appui 31a de l'embase croît extrêmement rapidement à l'instant to, puis diminue dès que le projectile progresse dans le tube et, par la suite, franchit la bouche du tube. Par contre, la pression P2 résultant de la diffusion des gaz, à travers les canaux 32, dans la section du tube adjacente à la culasse, croît avec un certain retard pour atteindre à un instant tl une valeur égale à celle de la pression P2.A partir de cet instant tl, l'embase 30 de la douille est l'objet d'une force de pression qui permet sa progression à l'intérieur du tube et, consécutivement, son éjection par la bouche du tube. Cette force de pression doit être juste suffisante pour assurer la retombée des composants non consumés de la charge propulsive dans le voisinage immédiat du canon. Des essais au tir de charges propulsives construites conformément à l'invention ont été effectués et ont confirmé les résultats attendus. On voit maintenant plus clairement les avantages que présente une douille dont l'enveloppe est constituée par une toile métallique. La résistance mécanique de l'enveloppe n'est pas contrariée par sa transparence aux gaz d'éjection du projectile ; la masse réduite de la douille facilite son éjection par la bouche du tube-canon; de plus, la forme géométrique simple de cette enveloppe autorise une fabrication automatisée et un coût de réalisation relativement peu important. Une telle douille permet de construire une charge propulsive qui peut être introduite par la culasse d'un canon puis éjectée à l'instant de tir par la bouche de celui-ci. L'application d'une douille métallique réalisée selon l'invention n'est pas strictement limitée à un mortier-canon mais, d'une façon plus générale, au tir d'un projectile dans un tube clos à l'une- de ses extrémités. REVENDICATIONS 1. Douille métallique de charge propulsive pour canon, ca- ractérisée en ce qu'elle comprend une enveloppe cylindrique (21 constituée par une toile métallique soudée bord à bord selon une génératrice (22) du cylindre, cette enveloppe comprenant deux bagues de raidissement (23a et 23b) disposées à chacune de ces extrémités. 2. Douille selon la revendication 1, caractérisée en ce que la toile métallique est soudée fil à fil. 3. Douille selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bagues de raidissement (23a et 23b) ont une section en 2'U' qui est emboitée dans la toile métallique. 4. Douille selon la revendication 3, caractérisée an ce que les bagues de raidissement sont collées sur la toile métalliqueX 5. Charge propulsive pour canon, caractérisée en ce quelle comprend une douille selon l'une des revendications 1 à 4 et - en ce que la partie arrière de l'enveloppe (21) de cette douille comprend une embase (30) perforée par des canaux longitudinaux destinés à la diffusion des gaz de combustion du chargement de poudre. 6. Charge propulsive selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'embase (30) de la douille comporte au moins une portée annulaire (31a) interrompue par des canaux de diffusion des gaz de combustion du chargement de poudre. 7. Charge propulsive selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'embase de la douille constitue un boitier de mise à feu qui contient les charges relais pyrotechniques et une amorce.