Brevet FR2540239A1 — publié le 19840803

La présente invention concerne un projectile pour arme à feu à canon rayé, ce projectile étant du genre comportant un noyau en métal relativement dur et un revêtement en métal ductile qui enveloppe au moins en partie ce noyau. L'invention s'applique, en particulier, mais non limitativement aux projectiles à noyau traité de haute dureté appelés projectiles perforants". La présente invention concerne également les cartouches comportant un tel projectile. Lors de la mise à feu de la charge de poudre contenue dans la douille d'une cartouche, le projectile est expulsé de la chambre de combustion de la poudre vers le tube du canon qui comporte des nervures en relief définissant les rayures destinées à donner au projectile une grande vitesse de rotation. Dans les projectiles connus le noyau en métal traité de haute dureté est en contact direct avec le revêtement en métal ductile. Ce revêtement en métal ductile ne possède ainsi aucune possibilité de déformation par compression radiale, mais seulement des possibilités de déformation par ductilité sans variation de son volume total. De ce fait lors de la pénétration du projectile dans le tube du canon comportant des nervures en relief, le revêtement en métal ductile se déforme par étirement de façon que la section extérieure totale du projectile prenne la forme de la section intérieure totale du tube du canon y compris les nervures. Cette déformation entrain une modification de la surface extérieure du revêtement et un étirement du revêtement ductile sur toute la longueur située en regard du noyau. I1 en résulte un effort initial très important de déformation et de frottement qui provoque une usure rapide de la surface interne rayée du tube du canon. De ce fait, le tube du canon doit être remplacé très souvent. On considère, par exemple, que pour la mitraillèuse de 12,7 mm le tube du canon tirant de tels projectiles en rafales doit être remplacé au bout de quelques milliers de coups seulement. Le remplacement du tube d'un canon présente les inconvénients de rendre l'arme inactive pendant une longue durée, ce qui peut etre extrêmement grave lors d'un combat et de nécessiter un stock important de tubes de rechange ce qui pose à la fois des pro blèmes de codt et de gestion de ce stock. Par ailleurs, le projectile lui-même perd une fraction importante de son énergie cinétique du fait de l'importance des frottements entre le revêtement extérieur et le tube ce qui provoque une perte de précision dans le tir et une réduction de l'effet perforant recherché à l'impact. Ces inconvénients ne sont que très imparfaitement réduits par le procédé couramment utilisé qui consiste à alterner les tirs de projectiles à noyau avec d'autres projectiles possédant des propriétés lubrifiantes, méthode qui, par ailleurs altère la cadence de tir de projectiles à noyau et par suite leur efficacité. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités en créant un projectile à noyau dur possédant toutes les qualités des projectiles perforants actuels tout en réduisant considérablement l'usure des tubes de canon et dont la vitesse initiale est notablement augmentée ce qui accroet son efficacité à l'impact. Suivant l'invention, le projectile pour arme à feu à canon rayé comprenant un noyau relativement dur enveloppé au moins en partie par un revêtement en métal ductile destiné à venir en contact avec les nervures en relief séparant les rayures du canon, est caractérisé en ce que ledit revêtement est en contact avec ledit noyau par des moyens déformables permettant une compression radiale du revêtement lors du passage du projectile dans le tube du canon. Ainsi, lors du tir, lorsque le projectile est propulsé depuis la chambre de combustion vers le tube du canon comportant des nervures en relief définissant les rayures de ce canon, l'empreinte effectuée par ces nervures lors de leur pénétration dans le revêtement,que les armuriers appellent "prise de rayures", est obtenue grace à la possibilité de compression radiale de ce revêtement et non plus par étirement de celui-ci. Cette compression radiale n'absorbe qu'une énergie très faible comparée à celle qui est nécessaire aux projectiles actuels pour étirer le revêtement sur toute sa longueur. Grâce à cette possibilité de compression radiale du revêtement, l'usure du canon est fortement diminuée en particulier dans la zone de prise des rayures. En même temps, on réduit considérablement la perte d'énergie cinétique du projectile nécessaire pour cette prise de rayures, ce qui augmente sa vitesse initiale et par conséquent la précision du tir et le pouvoir de perforation du projectile à l'impact. Selon une version avantageuse de la présente invention, ces moyens déformables sont réalisés par une série d'évidements s'étendant sur toute la face interne du revêtement adjacente au noyau. Ces évidements sont séparés par des volumes de métal ductile de faible épaisseur. Lors de la pénétration du projectile dans le tube rayé du canon, les nervures en relief de ce dernier s'enfoncent dans la partie externe du revêtement en métal ductile, puis par transmission des fortes pressions à l'intérieur du métal ductile, les volumes de faible épaisseur qui séparent les évidements sont écrasés contre le noyau et la matière ainsi repoussée vient combler en partie les évidements adjacents. Ces évidements permettent ainsi d'obtenir d'une manière simple une déformation par compression radiale de l'enveloppe du projectile qui n'absorbe qu'une faible énergie, et réduit considérablement l'usure des rayures du tube de l'arme. Dans le cas du projectile de petit calibre (calibre inférieur à 20 mm) le revêtement en métal ductile peut envelopper complètement le noyau, à l'exception quelquefois pour des raisons de réalisation industrielle de sa partie arrière. Ces projectiles sont appelés par les armuriers des "balles". Ce revêtement est mis en place selon un procédé industriel automatique comportant des opérations d'emboutissage et de sertissage à partir d'une ébauche de revêtement en métal ductile en forme de tube cylindrique. I1 est aisé d'introduire dans ce procédé soit une opération de rainurage intérieur de l'ébauche, soit une opération de brochage intérieure, soit une opération de poinçonnage, l'une ou l'autre de ces opérations réalisant sur la face intérieure de l'ébauche des évidements ou cannelures ayant un profil approprié à la déformation radiale. Le coût de la réalisation de ces évidements ou cannelures est ainsi, particulièrement faible car ils ne nécessitent aucune modification substantielle des ébauches de revêtement actuellement utilisées en grandes quantités, ni des outillages différents avant et après l'opération de rainurage, de brochage ou de poinçonnage pour réaliser les évidements. Selon une version avantageuse de la présente invention, le volume des évidements est au moins égal au volume des nervures en relief des rayures du canon situées en regard du revêtement. Ainsi, ces évidements confèrent une possibilité de compression radiale au moins égale au volume des nervures en regard du revêtement. De préférence les évidements ou les cannelures présentent une section perpendiculaire à l'axe des projectiles sensiblement triangulaire, la base du triangle étant adjacente au noyau. De ce fait le revêtement est en contact avec le noyau par des parties pointues n'offrant qu'une faible résistance à la compression radiale, ce qui augmente ainsi la déformation radiale et réduit l'énergie absorbée lors de cette déformation. Pour faciliter la réalisation industrielle des projectiles il est avantageux de prévoir que lesdites sections triangulaires des évidements présentent aux angles de leur ba & adjacente au noyau un arrondi donnant aux évidements une forme festonnée. Cette disposition conserve tous les avantages de la disposition précédente mais possède en outre l'avantage de pouvoir être réalisée par une opération de poinçonnage en une seule passe incorporée dans le procédé automatique de fabrication des ébauches cylindriques du revêtement. La présente invention peut comporter un grand nombre de variantes relatives à la réalisation des moyens déformables en compression radiale du revêtement. Ces moyens peuvent également être constitués par des évidements ménagés à la surface externe du noyau ou par un élément compressible intercalé entre le revêtement et le noyau. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront encore dans la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un projectile conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant le plan II-II de la figure 1 montrant que le revêtement présente des évidements à section triangulaire, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, le revêtement comportant des évidements de section différente, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, le revêtement comportant des évidements d'une autre section, - la figure 5 est une vue partielle en coupe transversale et à grande échelle du projectile en position dans le tube du canon et,avant déformation par les rayures du canon, - la figure 6 est une vue correspondant à la figure 5 après déformation du revêtement par les rayures du canon, - la figure 7 est une vue en coupe transversale du projectile comportant un élément intercalaire. - la figure 8 est une vue en élévation et coupelongitudinale partielles d' un projectile dont le noyau présente des évidements, - la figure 9 est vue en coupe suivant le plan IX-IX de la figure 8. Dans la réalisation de la figure 1 le projectile représenté en coupe longitudinale comporte un revêtement en métal ductile 1 enveloppant complètement le noyau 3 en métal traité de haute dureté à l'exception de sa partie arrière. La pointe 3a du noyau 3 est recouverte par une coiffe 2 en alliage léger. Comme on le voit sur les figures 2 et 5, le revêtement 1 du projectile comporte sur sa face interne adjacente au npyau dur 3 une série d'évidements 5 dont la section perpendiculaire à l'axe du projectile est triangulaire. Les évidements 5 s'étendant sur une longueur qui est supérieure à celle de la surface du revêtement en contact avec le noyau 3. Les évidements 5 sont dans cette version (figure 5) séparés par des volumes 5a de métal ductile de section également triangulaire dont les pointes sont en contact avec le noyau 3. La figure 5 montre également en pointillé la position des rayures 9 séparées par des nervures en relief 8 ménagées à l'intérieur du tube du canon, le projectile étant en position dans la chambre de combustion avant le tir. On voit sur cette figure 5 que la section intérieure du tube 6 est inférieure à la section extérieure du projectile. Ainsi, lors du tir, le revêtement 1 est forcé à travers le tube 6, ce qui provoque une compression radiale de ce revêtement. Lors de cette compression les pointes des volumes triangulaires Sa de métal ductile sont écrasées comme le montre la figure 6, la masse métallique excédentaire étant repoussée vers les évidements 5 qui sont ainsi partiellement comblés. Un tel revêtement 1 présente donc une possibilité de compression radiale que ne possède pas le revêtement des projectiles à noyau dur connus. Cette possibilité facilite, comme on l'a vu plus haut, considérablement le passage du projectile dans le tube rayé du canon et diminue fortement l'usure de ce dernier. Exemple numirisue. La présente invention a été expérimentée sur le projectile à noyau dur "perforant" utilisé pour la mitrailleuse dite 12,7. Dans cette arme, le diamètre intérieur du tube du canon mesuré entre les plats des nervures en relief 8 du tube est de 12,7 mm Le diamètre mesuré au plat des fonds de rayures 9 est de 13 mm. La hauteur des nervures 8 est de 0, 15mm. Les projectiles perforants courants comportent un noyau dur de diamètre pouvant varier de 11 mm à 9 mm. L'épaisseur du revêtement 1 du projectile avant le départ du coup est habituellement comprise entre 1 et 2 mm. Le revêtement 1, dans la plupart des versions est réalisé au moyen d'un alliage connu sous la dénomination de Tombac comportant 93% de cuivre, le reste étant principalement du zinc. Le noyau dur 3 est constitué d'un acier traité de très haute dureté. La présente invention a été appliquée en utilisant un noyau 3 de 9 mm de diamètre et un revêtement 1 de Tombac de 2 mm d'épaisseur dans lequel des évidements 5 de section triangulaire ont été ménagés sur la face interne en contact avec le noyau, ces évidements ayant une hauteur de 0,7 mm. Les tubes de mitrailleuse de 12.7 tirant des rafales de projectiles perforants actuels doivent être remplacés environ tous les 2 oeo coups. Les nervures 8 présentent alors une usure considérable, accompagnée d'arrachement de particules de surface rendant le tir de plus en plus imprécis. Grâce à la présente invention, ces mêmes tubes de mitrailleuse 12.7 peuvent tirer des rafales de projectiles perforants de plus de 20 000 coups avant de nécessiter leur remplacement. A l'aide de cet exemple on comprend que la présente invention apporte les avantages les plus significatifs lorsque le volume des évidements 5,5b,5c,5d, calculés pour une longueur donnée du projectile est au moins égal au volume des nervures en relief du tube du canon situées en regard de la même longueur du revêtement. Dans ces conditions, la déformation en compression du revêtement ductile 1, lb, lc, îd n'entraîne aucune déformation par étirement en longueur de ce dernier puisque le volume du métal repoussé lors de cette compression trouve naturellement sa place dans le volume des évidements 5 adjacents qui lui est au moins égal. La réalisation industrielle automatique de ces évidements 5 est avantageusement réalisée par brochage ou par poinçonnage dela face interne du revêtement 1. Dans la réalisation de la figure 2, les évidements 5b du revêtement lb ont une section de forme triangulaire à bords arrondis ou festonnés. Les évidements 5b sont plus aisés à réaliser que ceux à bords pointus de la réalisation selon la figure 1. Pour des raisons analogues de facilité de réalisation industrielle il peut être avantageux de prévoir dans le revêtement lc (voir figure 4) des évidements 5c dont le profil présente une section trapézoidale, la grande base des trapèzes étant adjacente au noyau dur 3. Cette section trapézoldale peut également être réalisée de manière plus économique si l'on prévoit à la base des angles arrondis plutôt que des angles vifs. Les évidements ou cannelures 5, 5b, 5c des revêtements 1, lb, lc peuvent s'étendre parallèlement à l'axe du projectile. Toutefois dans une version avantageuse de la présente invention, les évidements de section triangulaire 5, festonnée 5b ou trapézoidale 5c ne sont pas dirigés suivant l'axe du projectile mais suivant des directions hélicotdales, dont le pas est en sens inverse de celui des rayures 9 hélicoidales du canon. Lors de la pénétration du projectile dans le tube 6 du canon les évidements 5, 5b ou 5c sont également partiellement comblés de métal ductile repoussé. En outre, le projectile prend lors du passage dans le tube du canon une vitesse de rotation élevée par une accélération en rotation très forte provoquée par les rayures 9 du tube du canon au profil hélicoidal. Cette vitesse de rotation à la sortie du tube du canon peut dépasser 200 000 t/mn. L'avantage de cette version est d'assurer un meilleur maintien du noyau 3 lors de l'accélération en rotation, les évidements hélicoidaux du revêtement 1, lb, lc dirigés en sens inverse des rayures hélicoidales du canon présentant ainsi un angle plus élevé par rap port à la direction de 1'accélération et donc une meilfleure tenue du noyau que dans le cas des réalisations à évidements rectilignes. Tout glissement interne du noyau 3 est ainsi considérablement diminué, et la mise en rotation du projectile est ainsi plus efficace. Une disposition intéressante de l'invention, ainsi qu'on peut le comprendre à l'aide des figures 5 et 6, consiste en ce que la distance maximale séparant deux évidements 5 adjacents mesurés sur la circonférence du noyau 3 est au plus égale à la largeur d'une nervure 8 en relief du canon 6. Une telle disposition implique que chaque nervure 8 en relief soit située en regard d'au moins un évidement 5, 5b, 5c, 5d. Lors de r écrasement du revêtement 1 par une nervure 8 du canon 6, selon la présente disposition, le volume de métal repoussé du revêtement 1 trouvera aisément sa place dans au moins un évidement 5, 5a, 5c,6u 5d situé en regard, l'effort nécessité par le repoussement de ce métal étant ainsi réduit. Dans la réalisation des figures 8 et 9, on a décrit un projectile comportant un noyau 3 et un revêtement le qui recouvre seulement la partie centrale et la partie arrière du projectile, seule ladite partie centrale étant destinée à venir en contact avec les nervures en relief 8 séparant les rayures 9 du tube du canon. Ce revêtement est engagé dans un rétrécissement 1 1 ménagé dans la surface extérieure du noyau 3 de telle sorte que la surface extérieure du revêtement 1 e est située sensiblement dans le prolongement de la surface extérieure du noyau 3. Dans cette réalisation, le noyau présente en regard du revêtement des cannelures 5d dont la section est sensiblement triangulaire (voir figure 9). On voit d'autre part que ces cannelures 5d s'étendent dans une direction qui est légèrement inclinée par rapport à l'axe du projectile. Grâce à ces évidements 5d, le revêtement le ductile a la possibilité d'être pénétré par les pointes dures des cannelures du noyau 3, de se déformer par compression radiale, les volumes excédentaires de ce revêtement, lors de la prise de rayures, pouvant trouver leur place dans les évidements 5d, ce qui permet d'obtenir les mêmes avantages que ceux obtenus grâce aux évidements Sa, 5b, 5c,ménagés à l'intérieur du revêtement. De plus, dans de nombreuses applications, il pourra être avantageux industriellement de réaliser de tels évidements plutôt sur la face extérieure de la partie cylindrique du noyau 3 avant le traitement durcissant, que sur la face intérieure du cylindre en métal ductile constituant l'ébauche de revêtement avant sertissage sur le noyau. D'une manière analogue à celle décrite plus haut, il est avantageux que ces évidements 5d soient inclinés par rapport à l'axe du projectile, réalisant ainsi des stries d'allure hélicoidale, réalisées en sens inverse des rayures du canon. L'angle entre ces stries et ces nervures étant ainsi augmenté, tout risque de glissement du noyau à l'intérieur du revêtement lors de l'accélération en rotation est considérablement réduit. Bien entendu, ces évidements 5d ménagés sur la face extérieure du noyau 3, au lieu de présenter leur grande longueur dans une direction voisine de l'axe du projectile, peuvent avoir toute autre direction et en particulier être dirigés dans une direction voisine d'une droite perpendiculaire à cet axe, présentant ainsi l'allure de stries, d'anneaux ou de filetages sur cette surface extérieure. De plus, il n'est pas indispensable que ces évidements soient des volumes très longs et continus, d'autres évidements disposés en très grand nombre et séparés par des parois de métal dur minces et pointues, permettraient d'obtenir le même fonctionnement et les mêmes avantages que ci-dessus. Une autre version de l'invention (voir figure 7) consiste à inserer entre le revêtement ld et le noyau 3 dans un espace cylindrique ménagé à cet effet un élément intercalaire compressible 10. Dans cet exemple, cet élément intercalaire 10 est oonstitué par un ressort présentant des ondulations en contact avec le revêtement la et le noyau 3. Le revêtement ld étant comprime et déformé radialement lors du passage du projectile dans le tube du canon 6, le métal repoussé écrase l'élément intercalaire 10. Il est toutefois indispensable que cet élément intercalaire 10 maintienne fermement le noyau 3, pour lui permettre de subir la forte accélération en rotation appliquée par le revêtement ld, permettant au projectile d'atteindre en un temps extrêmement bref une vitesse en rotation de plusieurs centaines de milliers de tours par minute. I1 est également indispensable que cet élément intercalaire 10 ne soit pas trop souple et qu'il oppose une certaine résistance à l'écrasement. En effet, le fonctionnement correct des armes à feu nécessite un temps pendant lequel la poudre combustible de la cartouche mise à feu se consume et monte les gaz à une forte pression, ce qui n'est possible que si le projectile freine de façon notable sa progression dans le tube du canon 6. Si le revêtement ld et l'élément compressible 10 sont trop souples, le projectile sera propulsé trop tôt dans le tube du canon 6 avant que la pression des gaz de la poudre combustible de la cartouche ait pu atteindre la valeur élevée pour laquelle elle a été conçue. Le fonctionnement correct de l'arme serait ainsi fortement compromis. Un tel élément intercalaire 10 devra donc tout à la fois être compressible, maintenir fortement le noyau 3 après écrasement et opposer une certaine résistance à cette compression radiale. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de dQcrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, les évidements du revêtement du projectile selon l'invention peuvent présenter toutes les formes compatibles avec une réalisation industrielle économique. En effet des évidements ayant des sections diverses en ondulations sinusoldales tout autour de la face interne du revêtement conviendraient également dans le cadre de la présente invention. Par ailleurs, les évidements du revêtement ou du noyau au lieu d'être continus pourraient être discontinus, c'est-à-dire constitués par des alvéoles séparés par des parties de métal suffisamment étroites pour qu'elles puissent s'écraser lors du passage du projectile dans le tube du canon. REVENDICATIONS 1. Projectile pour arme à feu à canon rayé comprenant un noyau (3 ) en métal relativement dur enveloppé au moins en partie par un revêtement (1, lb, lc, ld, le) enmétal ductile destiné à venir en contact avec les nervures en relief (8) séparant les rayures (9) du canon, caractérisé en ce que ledit revêtement est en contact avec ledit noyau (3) par des moyens doformables (5, 5b, 5c,5d, 10) permettant une compression radiale du revêtement (l, lb, lc, ld, le) lors du passage du projectile dans le tube du canon. 2. Projectile conforme à la revendication l, caractérisé en ce (ue lesdits moyens sont constitués par une série d'évidements (5, 5b, 5c) s'étendant sensiblement sur toute la face interne du revêtement (l, lb, lc) adja cente au noyau (3). 3. Projectile conforme à la revendication l, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par une série d'évidements la face externe du noyau (3) adjacente au revêtement(le). 4. Projectile conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le revêtement (le) recouvre au moins la partie du projectile qui est destinée à venir en contact avec les nervures (8) du tube du canon. 5. Projectile conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le revêtement (le) est engagé dans un rétrécissement (11) ménagé dans la surface extérieure du noyau (3), de telle sorte que la surface extérieure du revêtement (le) est située sensiblement dans le prolongement de la surface extérieure du noyau (3). 6. Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le volume des évidements (5, 5b, 5c, 5d) est au moins égal au volume des nervures en relief (8) séparant les rayures du canon situées en regard du revêtement (1, lb, lc, le) lors du passage du projectile dans le tube du canon. 7. Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ces évidements sont des cannelures. 8. Projectile conforme à l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la section des évidements (5) perpendiculaire à l'axe du projectile est triangulaire, la base du triangle étant située sur la surface cylindrique de contact entre le revêtement (1) et le noyau (3). 9. Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la section desdits évidements (5) perpendiculaire à l'axe du projectile est trapézoidale, la grande base du trapèze étant située sur la surface cylindrique de contact entre le revêtement (1) et le noyau (3). 10. Projectile conforme à l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdits triangles ou lesdits trapèzes présentent un ou plusieurs angles arrondis. 11. Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 10,caractérisé en ce que lesdits évidements sont sensiblement parallèles à l'axe du projectile. 12. Projectile conforme à l'une des revendications l à 11, caractérisé en ce que lesdits évidements s'étendent suivant des lignes hélicoldales dirigées en sens inverse des rayures hélicordales du tube du canon. 13. Projectile conforme à l'une des revendications l à 12, caractérisé en ce que la distance maximale séparant deux évidements (5, 5b, 5c,5e)adjacentsmesurée sur la circonférence du noyau (3) est au plus égale à la largeur d'une nervure (8) du canon. 14. Projectile conforme à la revendication l, caractérisé en ce que lesdits moyens déformables sont constitués par un élément compressible (10) intercalé entre le revêtement (ld) et le noyau (3). 15. Projectile conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que cet élément compressible (10) est constitué par un ressort présentant des ondulations dont les sommets sont en contact avec le revêtement (id) et le noyau (3). 16. Cartouche comprenant une douille dans laquelle est monté un projectile conforme à l'une des revendicatiais ci-dessus.