Brevet FR2526153A1 — publié le 19831104

La présente invention a pour objet un projectile sous-calibré comprenant un sabot annulaire présentant plusieurs éléments répartis autour de son axe. L'invention concerne plus particulièrement le sabot annulaire lui-même qui, comme composant d'une munition sous-calibrée, sert à transmettre au corps du projectile les forces de traction et de poussée, à guider le projectile dans le tube, à assurer l'étanchéité vis-à-vis des gaz propulsifs et qui libère le projectile après sa sortie du tube. Pour un calibre donné du tube et du projectile, le rapport de la masse du sabot annulaire a celle du projectile permet d'apprécier la qualité de la conception du sabot annulaire. Le sabot annulaire ne contribuant pas à l'efficacité du coup au but, ce rapport doit être aussi réduit que possible. Dans les sabots annulaires connus, chacune des fonctions transmission des forces, guidage dans le tube et étanchéité vis-à-vis des gaz propulsifs est spécialement assurée par un composant structurel du sabot annulaire. Il est également possible qu'un composant structurel assure simultanément la transmission des forces et le guidage dans le tube. Pour ces sabots annulaires connus, la transmission de force au projectile est obtenue par un encastrement onéreux suivant lequel le sabot annulaire s'engrène dans des rainures ou des pas de vis du projectile. L'inconvénient de cette conception réside moins dans le fait que le projectile ne peut pas avoir une forme idéale et aérodynamiquement lisse mais plutôt dans le fait que, affaiblie par les rainures ou les pas de vis, la section du projectile ne peut résister qu'à des sollicitations de poussée et de traction relativement faibles. Par ailleurs, la technique de réalisation de l'encastrement des composants structurels du sabot dans le projectile est assez difficile. La caractéristique commune de ces sabots annulaires consiste dans le fait que la transmission des forces et le guidage dans le tube sont exclusivement assurés par du métal. Ces sabots annulaires présentent l'inconvénient que l'utilisation exclusive de métaux conduit à des formes de sabot compliquées - des masses de sabot aussi réduites que possible étant demandées - dont la confection est par conséquent onéreuse et, de ce fait, plus coûteuse. Un autre désavantage de ces sabots annulaires consiste dans le fait que leur fidélité de fonctionnement n'est assurée que pour des différences très réduites entre le diamètre du sabot et le calibre du tube. Si le tube est érodé, les composants du sabot annulaire en plusieurs éléments répartis autour de l'axe se séparent du corps du projectile, et ltencastrement du sabot annulaire dans le projectile est mise en cause. Un autre sabot annulaire connu est réalisé entièrement en matière plastique. Ce sabot annulaire présente sur sa partie avant un élément de guidage et d'étanchéité, suivi d'un élément de fixation conique. L'inconvénient de ce sabot annulaire réside dans le fait que son utilisation est limitée à des rapports élevés entre le calibre du projectile et celui de l'arme ainsi qu'à des masses du projectile réduites en conséquence. Si ces rapports ne sont pas réalise, il faut renoncer à utiliser exclusivement de la matière plastique pour la confection des sabots annulaires du fait que les longueurs de cisaillement nécessaires à la transmission des forces dépassent, dans la zone voisine du projectile, la longueur totale de celui-ci. Un autre inconvénient consiste dans le fait que la masse et la longueur de construction du sabot annulaire et, de ce fait, également ses frais de fabrication se trouvent augmentés par la pièce de fixation. En principe, les sabots annulaires connus présentent tous l'inconvénient que, pour une munition légèrement souscalibrée, le confinement de masse nécessaire pour optimiser les conditions de balistique intérieure fait presque entièrement défaut. Dans des tubes érodés, la fidélité de fonctionnement des sabots annulaires connus est même affectée si l'encastreme du sabot annulaire dans le projectile sous-calibré est mainten car il se produit une fuite de gaz à travers les interstices ou joints des éléments du sabot annulaire. Le but de la présente invention est de créer un sabot annulaire et, le cas échéant, du projectile sous-calibré correspondant, dans lequel les inconvénients ci-dessus sont éliminés au moins pour une partie. L'invention vise donc à créer un sabot annulaire - et éventuellement un projectile sous-calibré avec un tel sabot annulaire adéquat - qui se distingue par sa fiabilité de fonctionnement, sa faible masse et son prix de revient réduit. Suivant l'invention, le projectile sous-calibré comprena un sabot annulaire présentant plusieurs éléments répartis autour de son axe est caractériséen ce que ce sabot annulaire comporte une enveloppe de préférence cylindrique, constituée par plusieurs éléments en une matière non métallique, telle qu'une matière plastique, et contenant, dans son centre, un cône métallique en plusieurs éléments qui entoure le projectile et dont le diamètre augmente vers l'avant de ce dernier, le diamètre maximal du cône métallique restant sensiblement inférieur au calibre du tube, destiné au lancement du projectile. L'idée fondamentale de cette solution consiste à assurer le flux de forces axial dans le sabot annulaire par l'intermédiaire d'une matière plastique ou, le cas échéant, d'un matériau non métallique et d'un métal, la majeure partie des forces axiales étant absorbée par la matière plastique. La caractéristique essentielle de ce sabot annulaire est la combinaison d'une enveloppe cylindrique en matière plastique et d'un cône métallique intérieur. Le diamètre maximal du cône métallique étant inférieur au calibre du tube, les forces mises en jeu en direction axiale doivent, en partie, être absorbées par la matière plastique. Ainsi qu'il a été décrit plus haut, il est dans certains cas impossible d'utilise exclusivement des matières plastiques pour la transmission des forces, car la longueur de cisaillement nécessaire dépasserait la longueur du projectile. Seul I'emploi de métal en vue de décharger la matière plastique limite la longueur de construction de l'élément en matière plastique à une valeur raisonnable. Une bonne fidélité de fonctionnement est obtenue par le fait que la poussée des gaz, qui agit sur la partie arrière du sabot, se trouve décomposée par l'intermédiaire du cône métallique intérieur en une composante axiale et une composante radiale. 1a sabot annulaire est ainsi pressé contre le projectile d'une part, et contre la paroi intérieure du tube d'autre part, et tous les interstices ou joints se trouvent ainsi hermétiquemen' bouchés. Le sabot assure de cette manière un parfait guidage du projectile dans le tube et empêche toute fuite de gaz.Par l'action du cône métallique qui se trouve à l'intérieur du sabot et sur lequel s'appuie la matière plastique, ce sabot est capable de s'adapter à des variations relativement importantes du diamètre intérieur du tube de l'arme au fur et à mesure de son avancement, sans que diminue pour autant sa cohésion avec le corps du projectile lui-même. L'étanchéité par rapport aux gaz propulsifs est obtenue par le comportement élastique de la matière plastique sous l'effet des sollicitations qu'elle subit, et les surfaces de séparation entre les différents éléments se trouvent aussi toujours pressées les unes contre les autres et assurent l'étanchéité aux gaz. Les surfaces de séparation des différents segments du cône métallique seront dimensionnées de manière à ce que la face intérieure de l'alésage centré du cône soit au contact du projectile. Par l'écartement du cône, les forces radiales pressent les éléments ou segments métalliques sur le corps du projectile de manière à rendre solidaires, conformément au concept de l'invention, le sabot annulaire et le projectile. Pour autant que cette liaison ne soit obtenue que pendant le processus d'accélération, le sabot monté sur le projectile est entouré - suivant une autre version préférentielle de l'invention - d'une bague de précontrainte assurant une précontrainte radiale. De préférence, cette bague de précontrainte est en matière plastique et est appliquée par injection de matière'plastique. De préférence, la bague de précontrainte est destructible, la destruction ayant lieu, de préférence, lors du forcement du sabot annulaire dans le tube d'arme. De ce fait, la destruction est telle que les éléments de sabot ne se trouvent pas gênés lorsqu'ils se séparent du projectile à la sortie de la bouche du tube. L'avantage particulier que revêt cette liaison entre le projectile et le sabot pour la transmission des forces, ne réside pas seulement dans le fait que le projectile peut avoir une forme aérodynamiquement lisse mai5 aussi dans l'absence de rainures ou d'un pas de vis risquant de diminuer la résistance du projectile. De ce fait, le corps du projectile peut résister à des sollicitations par compression ou par traction beaucoup plus fortes. En outre, cette liaison directe rendant le sabot et le projectile mécaniquement solidaires à l'avantage de simplifier la fabrication par rapport à un dispositif comportant un encastrement des éléments du sabot dans le projectile. Conformément à une autre version de l'invention, les interstices ou joints des différents segments en matière plastique ont une surface de préférence dentée, grâce à laquelle les segments peuvent s'encastrer les uns dans les autres. La fidélité de fonctionnement s'en trouve augmentée la sécurité à la fuite de gaz est devenue plus grande, les segments en matière plastique étant empechés de se déplacer les uns par rapport aux autres. Il est avantageux de remplacer, au moins partiellement, l'enveloppe cylindrique en matière plastique englobant le cône métallique par une enveloppe de forme correspondante et constituée d'une matière énergétique tel qu'un comprimé de poudre propulsive, qui se consume lors du passage dans le tube en soumettant le projectile à une accélération supplémentaire. Au moment du départ du coup, la combustion est amorcée par l'impact des gaz propulsifs chauds sur la partie arrière du sabot annulaire. La longueur de l'enveloppe et le réglage de la combustion sont adaptées l'une à l'autre de façon à assurer, pendant le passage dans le tube, la transmission des forces sur le projectile, le guidage exact du sabot annulaire dans le tube et la sécurité à la fuite des gaz. Il est avantageux d'utiliser à la place du cône métallique à paroi lisse un cône gradué dont la forme conique est obtenue par plusieurs éléments cylindriques gradués, encastrés les uns dans les autres par chambrage conique ; en agissant sur l'angle d'ouverture du cône, il est possible d'influer sur les contraintes axiales mises en jeu dans le sabot annulaire et de déterminer ainsi l'importance du frottement dans le tube. Par l'intermédiaire du frottement dans le tube, il est possIble de compenser l'absence quasi totale du confinement de masse sur les munitions légèrement souscalibrées et d'optimiser ainsi les conditions de balistique intérieure.L'enveloppe cylindrique en matière plastique se prolonge, de préférence, dans une bague de butée qui est dimensionnée de façon à atteindre la résistance au forcement nécessaire pour assurer la reproductibilité des conditions initiales de balistique intérieure. Afin de réduire davantage la masse totale du sabot annulaire déjà fortement diminuée conformément à l'invention, la partie arrière de l'enveloppe cylindrique en matière plastique est conformée de façon conique suivant un autre concept de l'invention. La longueur nécessaire pour le guidage du sabot annulaire dans le tube est assurée par au moins trois cloisons de guidage réalisées sur la partie conique. D'autre-s particularités et avantages de l'invention apparaitront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Fig. la est une vue en coupe longitudinale schématiqu d'un projectile conforme à l'invention et de son sabot annulaire, - la Fig. lb est une vue en coupe suivant le plan B-B de la Fig. la, - la Fig. 2 est une vue en perspective avec arrachement du sabot annulaire selon les Fig. la et lb, - la Fig. 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une autre version préférentielle du projectile conforme à l'invention et de son sabot annulaire, - la Fig. 4 est une vue en perspective d'une troisième version d'un sabot annulaire conforme à l'invention. La Fig. la montre en traits mixtes un projectile sous-calibré 4 et en coupe longitudinale son sabot annulaire. Le sabot annulaire est composé d'une enveloppe en matière plastique 1 et d'un cône métallique 2. Le cône métallique 2 est limite par une enveloppe conique azatangle s'élargissant dans la direction de tir (dans le sens de la pointe du projectile 4), par un alésage cylindrique partant de la pointe du projectile et correspondant à la surface extérieure du projectile 4 et par une surface de base. A l'exception de la face intérieure de l'alésage qui est au contact du corps du projectile 4, les surfaces extérieures du cône métallique 2 sont toutes entourées par le matériau de l'enveloppe. L'enveloppe 1 présente une surface extérieure cylindrique qui dépasse axialement le cône métallique 2 des deux côtés et dont le diamètre est sensiblement suprieur à celui de la base du cône métallique 2. Pour des raisons aérodynamiques et pour des raisons d'économie de-masse, l'enveloppe 1 présente aux deux extrémités une cavité conique. Sur le pourtour de l'enveloppe 1 - à peu près au milieu de celle-ci - est réalisée une bague périphérique de butée 6 qui fait saillie et qui est chanfreinée vers le côté avant du sabot annulaire. La face arrière de cette bague 6 est limitée par une surface radiale, qui se prolonge dans une rainure annulaire de section rectangulaire pratiquée dans la paroi extérieure de l'enveloppe 1. Dans cette rainure est ajustée une bague de précontrainte 9 de section rectangulaire. Cette bague de prêcontrainte 9 fait saillie du contour extérieur de la partie cylindrique de l'enveloppe 1 et sa surface extérieure se trouve exactement dans le prolongement de la surface extérieure de la bague 6. La coupe B-B de la réalisation de la Fig. 7a est représentée sur la Fig. lb. Comme on le voit sur cette figure, l'enveloppe 1 et le cône métallique 2 sont subdivisés en quatre éléments répartis autour de l'axe ; le cône métallique 2 se compose ainsi de quatre segments 15, 16, 17, 18 alors que l'enveloppe 1 est constituée par quatre segments 11, 12, 13, 14. Les joints des segments du cône métallique et ceux des segments de l'enveloppe sont situés à 45 les uns des autres, notamment en vue de rendre la fuite des gaz plus difficile. Ainsi qu'il resulte de la Fig. 2, chacun des joints d'un segment de l'enveloppe en matière plastique 1 présente une surface dentée 3 qui s'engrène dans la surface de forme complémentaire du segment en matière plastique voisin afin d'augmenter la sécurité contre la fuite des gaz et d'éviter simultanément que des segments en matière plastique ne se déplacent axialement les uns par rapport aux autres. La Fig. 2 montre en outre de façon dont le cône métallique 2 est intégralement enrobé dans l'enveloppe en matière plastique 1. La Fig. 3 montre une deuxième version. Sa représentation étant analogue à celle de la Fig. la, les éléments de structure qui concordent pour les deux versions ne seront plus spécialement décrits ou mentionnés. Le cône métallique 2 est conformé en escaliers, son enveloppe extérieure étant composée de plusieurs parties cylindriques 10 raccordée par des parties tronconiques dont le diamètre augmente à partir de l'extrémité du sabot, côté tonnerre, jusqu'à l'extrémité du sabot, côté bouche-du tube. Les parties cylindriques 10 présentent en principe une même longueur axiale. Dans la réalisation représentée, cinq parties cylindriques 10 sont disposées axialement les unes derrière les autres, le diamètre extérieur de la partie la plus grande correspondant à peu près à celui de la surface de base du cône métallique de la version selon la figure la. Les parties cylindriques 10 sont reliées par des surfaces de contact ou gradins de forme tronconique 5, l'angle d'ouverture du cône de ces derniers étant obtus et choisi de façon à obtenir lors du passage dans le tube une influence favorable sur les contraintes radiales engendrées dans le sabot annulaire. La Fig. 4 montre une autre version d'un sabot annulaire 1. Cet exemple aussi met nettement en évidence les surfaces dentées des joints compris entre les éléments répartis autour de l'axe. Contrairement aux exemples précédents, l'enveloppe du sabot annulaire 1 ne présente pas de surface extérieure cylindrique s'étendant sur toute sa longueur mais uniquement sur sa partie avant. La partie arrière'7 de l'enveloppe présente un amincissement conique qui atteint presque le diamètre de l'alésage pratiqué dans le cône métallique (non représenté sur la Fig. 4). Afin d'assurer le guidage du sabot annulaire dans le tube, au moins trois cloisons 8 de guidage (quatre dans la version représentée) sont prévues sur cette partie conique arrière 7. Les contours extérieurs de ces cloisons sont situés dans le prolongement de la partie avant de l'enveloppe. Dans la version représentée sur cette figure 4, les joints dentés sont disposés parallèlement à la direction axiale et passent par le milieu des cloisons de guidage 8 qui sont également orientées suivant la direction axiale. La matière plastique du sabot annulaire peut être thermodurcissable ou bien en une matière thermoplastique de résistance suffisante. Des essais ont montré qu'un polyamide renforcé par exemple par des fibres de verre s'est avéré également utilisable. D'une manière générale,la préférence est donnée à un renforcement par des fibres très résistantes, telles que les fibres de verre ou de carbone. Pour le cône métallique, lton préfère un alliage léger de résistance élevée. REVENDICATIONS 1. Projectile sous-calibré comprenant un sabot annulaire (1,2) présentant plusieurs éléments répartis autour de son axe, caractérisé en ce que ce sabot annulaire comporte une enveloppe (1), constituée par plusieurs éléments en une matière non métallique, telle qu'une matière plastique, et contenant, dans son centre, un cône métallique (2) en plusieurs éléments qui entoure le projectile (4) et dont le diamètre augmente vers l'avant de ce dernier, le diamètre maximal du cône métallique (2) restant sensiblement inférieur au calibre du tube, destiné au lancement du projectile. 2. Projectile sous-calibré conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que son enveloppe (1) est réalisée en une matière plastique ayant un comportement élastique adapté pour compenser les différences de calibre du tube dues à l'effet des contraintes de compression engendrées lors de la mise en accélération du projectile (4). 3. Projectile sous-calibré conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) présente des éléments (3)distinctset rendus solidaires par encastrement. 4. Projectile sous-calibré conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cône métallique (2) et le projectile sous-calibré (4) comprennent des moyens pour les rendre solidaires sous l'effet des contraintes de compression engendrées dans l'enveloppe (1), lors de la mise en accélération du projectile(4). 5. Projectile sous-calibré conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'en vue d'assurer la liaison entre le cône métallique (2) et le projectile sous-calibré (4) déjà avant la mise en accélération, une bague de précontrainte destructible (9), réalisée en une seule pièce, est prévue sur la face extérieure de l'enveloppe (1). 6. Projectile sous-calibré conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'en vue de permettre une accélération supplémentaire du projectile sous-calibré (4), l'enveloppe (1) est constituée au moins partiellement d'une matière énergétique, combustible lors du passage dans le tube. 7. Projectile sous-calibré conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cône métallique (2) est conformé en escalier et comporte plusieurs éléments cylindriques (10), raccordés par des gradins (5) tronconiques ou plans. 8. Projectile sous-calibré conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) présente sur son pourtour une bague (6), réalisée d'une seule pièce avec cette enveloppe. 9. Projectile sous-calibré conforme à la revendication 8, caractérisé en ce qu'à côté de la bague (6) est disposée une rainure obtenue lors du moulage sur l'enveloppe (1) dans laquelle est injectée sous pression la bague de précontrainte (9), le diamètre extérieur de celle-ci étant supérieur au calibre du tube. 10. Projectile sous-calibré conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) présente sur sa partie avant, suivant la direction du tir, une partie cylindrique et, sur sa partie arrière, une partie conique (3), cette dernière étant pourvue de cloisons de guidage (8), réalisées lors du moulage de l'enveloppe ou rapportées sur celle-ci.