Brevet FR2570485A1 — publié le 19860321

--1 - 2570485 PROJECTILE D 'ARTILLERIE A PORT.E ACCRUE Le secteur technique de la présente invention est celui des projectiles d'artillerie comportant des moyens pour accroftre leur portée. On a déjà proposé divers projectiles ayant une portée accrue. Ainsi le brevet US 3 885 385 décrit un dispositif permettant de réduire la trainée de culot d'un projectile et d'en accroftre sa portée. Il consiste à placer au culot du projectile une composition pyrotechnique donné à vitesse de combustion lente, initiée à un instant /après le lancement. Il en est de même du brevet FR 2 328 938 qui décrit un dispositif similaire et o on précise la pression de combustion qui doit être faible c'est-à- dire proche de la pression ambiante afin d'obtenir un écoulement de faible débit pendant une partie importante de la trajectoire du projectile. On a encore proposé dans le brevet FR 2 479 905 un bloc propulsif assurant une propulsion additionnelle du projectile sur sa trajectoire. Cependant, ce bloc est placé dans l'ogive du projectile entre la fusée et la tête militaire. On a aussi proposé dans le brevet français 2 522 134 un projectile comprenant un dispositif de propulsion additionnelle disposé à son ogive et un dispositif de réduction de trainée de culot disposé à son culot. Les projectiles décrits dans les deux premiers brevets cités donnent généralement satisfaction mais le gain de portée reste toutefois limité. Quant aux projectiles décrits dans les deux autres brevets cités, le gain en portée est très grand mais est acquis au prix d'une modification du projectile, car il doit comporter une ogive susceptible de renfermer un chargement de propulsion. La présente invention vise à fournir un projectile d'artillerie de portée accrue à la fois par rapport au projectile classique et par rapport aux projectiles comportant un dispositif de réduction de trainée sans modifications d'aucune sorte des caractéristiques géométriques du projectile classique. L'invention a donc pour objet un projectile d'artillerie à portée accrue, de calibre quelconque du type comportant à son culot une chambre de combustion prolongée par une ou plusieurs tuyères, caractérisé en ce qu'il comprend dans la chambre de combustion, un bloc cylindrique coulé muni d'un canal central constitué par au moins deux compositions pyrotechniques distinctes, fusionnées au niveau de leur surface de -2 - jonction, l'une étant à vitesse de combustion lente de l'ordre de 3,7 à 2 Iïr/s sous mne pression de 105 Pa engendrant une reduction de trainee ae culot, l'autre étant à vitesse de combustion rapide de l'ordre de 5 a 20 nmvs sous une pression de 106 Pa générant une propulsion additionnelle. Le bloc peut être bi-coposition, la première etant internle mlLlie O nlOi. au canal central et à vitesse de combustion lente et amorcée lors du lancement, la seconde étant donc externe et à vitesse de combustion rapide et amorcée par la première. Les deux caompositions peuvent être concentriques de révolution cylindrique et réalisées sous forme d'un ou plusieurs secteurs annulaires. Le bloc peut être triccmposition, la première étant munie du canal central, à vitesse de combustion lente et amorcée lors du lancement, la seconde étant à vitesse de combustion rapide et amorcée par la première, la troisième étant à vitesse de combustion lente et amorcée par la seconde. Un avantage de la présente invention réside dans le fait que l'on peut intégrer dans une même chambre de combustion un bloc au moins biccmposition tout en resixDcant leurs spécificités; en effet, les conditions d'amorçage ou de non-amorçage, de vitesse d'écoulement et de débit- masse des gaz, de vitesse de combustion sont respectées quelle que soit la composition initiée. Un autre avantage de l'invention réside dans l'utilisation d'un bloc unique, de fabrication aisée, doué des deux fonctions de réduction de trainée et de propulsion additionnelle. Un autre avantage de l'invention réside dans la grande simplicité de conception et dans e1 encmbrement du bloc permettant de conserver une tête militaire hautement performante. D'autres avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple en référence au dessin schématique annexé dans lequel: - la figure 1 est une coupe d'un projectile selon l'invention;- -3 - - la figure 2 représente une coupe détaillée du culot du projectile; - la figure 3 représente des exemples de réalisation de blocs selon l'invention. Le projectile schématisé sur la figure 1 comprend classiquement un corps 1 creux dans lequel est placée une charge militaire 2, par exemple du type explosive, une fusée 3 de tête nécessaire a l'allumage de la charge 2, un culot 4 au niveau duquel est prévue une ceinture de forcement 5. Le culot 4 est creux et délimite la chambre de combustion 4a. Celle-ci renferme le bloc 6 de révolution cylindre, et un allumeur pyrotechnique 7 vissé dans un alésage fileté 8. Le bloc 6, délimite un canal central 9 par l'intermédiaire duquel la combustion du bloc 6 progresse. Le culot 4 est fermé par une partie terminale 10 vissée sur un épaulement 11 du culot, ajustée au profil du corps 1 et délimitant une ou plusieurs tuyères 12 présentant un convergent 12a et un divergent 12b, séparés par un col 12c. Sur la figure 2, on voit que le bloc 6 est constitué de deux couches concentriques d'une composition 13 délimitant le canal central 9 et d'une composition 14 dont le diamètre externe est adapté au diamètre intérieur de la chambre de combustion 4a. Chaque composition est constituée de plusieurs secteurs (13a, 14a). La composition 13 est une composition pyrotechnique à vitesse de combustion lente de l'ordre de 0,7 à 2 mm/s. Elle est constituée par exemple de 75 à 85 % en masse d'un perchlorate du type perchlorate d'anmmnium et de 15 à 25 % de liant du type polybutadienne. La composition 14 est une composition pyrotech- nique à vitesse de combustion rapide de l'ordre de 15 mm/s et est constituée par exemple par 55 à 65 % en masse d'un perchlorate tel le perchlorate d'anmmnium, 15 à 25 % en masse de poudre métallique telle l'aluminium, le reste étant constitué par un liant du type polybutadienne. Le bloc peut être réalisé de manière connue, avantageusement,il peut être réalisé par coulée successive de chacune des compositions, suivie à chaque fois d'une cuisson à température modérée. La masse du bloc 6 est adaptée en fonction du calibre de la munition et de la portée maximale recherchée. -4 - Le fonctionnement est le suivant: la composition 13 est d'abord allumée, soit par les gaz de combustion très chauds dans le tube de l'arme, soit par l'allumeur 7 si celle-ci est éteinte par la dépression engendrée lors du passage à la bouche de l'arme. L'écoulement des gaz de combustion s'effectue au travers de la tuyère 12. La pression dans la chambre de combustion étant très peu supérieure à la pression extérieure, le col 12c de la tuyère n'est pas amorcé. La présence du divergent 12b permet de ralentir la vitesse des gaz, qui doit être la plus faible possible, et donc d'obtenir un rendement supérieur à celui d'un orifice calibré. Il en résulte que dès les premiers instants de la trajectoire du projectile, on réduit la trainée de culot, de la bouche de l'arme jusqu'à un instant t optimal caompris par 'exemple entre 5 et 25 s. En effet, c'est dans ces premiers instants de la trajectoire que la trainée de culot d'une munition est maximale en raison de la densité des couches d'air. A l'instant. o le front de flanmoe de la composition 13 atteint la composition 14, il allume cette dernière. En raison de la vitesse de combustion élevée, le débit des gaz fournis augmente et comme ces gaz passent par la (ou les) meoe (s) tuyère- (s) 12 que précédemment, il en résulte une augmentation de la pression à l'intérieur de la chambre de combustion 4a qui permet d'amorcer la (ou les) tuyère (s) et obtenir ainsi l'effet propulsif recherché. La réduction de trainée de culot est donc suivie à partir de l'instant optimal t par une propulsion addition- nelle de durée brève comprise entre 0,2 et 5s. Bien entendu, les caractéristiques de la tuyère sont adaptées, compte tenu des propriétés des compositions 13 et 14 pour obtenir les effets recherchés. Ainsi, le diamètre au col 12c de la (ou des) tuyère (s) doit être compris entre 19 et 32 % de la valeur du calibre, le calibre du projectile étant exprimé en mrm/d'une part, et le rapport de détente représenté par le quotient du diamètre de sortie 12d de la tuyère par le diamètre au col doit être compris entre 1,5 et 3/d'autre part. La répartition de masse entre les deux compositions (13,14) peut varier dans une large mesure; à titre d'exemple, la masse de la composition 13 peut être comprise entre 10 et 50 % de la masse totale du bloc 6, le reste étant constitué par celle de la composition 14. A titre d'illustration, et pour un projectile de 155 nrn les caractéristiques peuvent être les suivantes: - masse totale de la composition 6: 2 Kg - masse de la composition 13: 0,8 Kg - masse de la composition 14: 1,2 Kg - diamètre au col 1 2c: 40 mm - rapport de détente: 2,5 - nature de la composition 13: 80 % perchlorate d'ammonium % polybutadienne - nature de la composition 14: 60 % perchlorate d'ammonium % de poudre d'aluminium % de polybutadienne La durée de combustion de la composition 13 est alors de 12 s et celle de la composition 14 de ls. On voit que les caractéristiques du bloc 6, de la tuyère peuvent être facilement adaptées en fonction du calibre du projectile. Sur la figure 3 a/on a représenté une variante de réali- sation du bloc 6 qui est constitué de trois compositions: les compositions 13 et 14 et une troisième composition 15 de nature identique à celle de la composition 13 et dont le rôle est d'engendrctune diminution de trainée de culot immédiatement après la propulsion additionnelle. Sur cette figure/les compositions 13,14 et 15 sont réalisées sous forme de tube dont l'épaisseur est déterminée en fonction de la durée d'émission de gaz. Sur la figure 3b, on retrouve les trois compositions 13,14, et 15 produisant les effets signalés précédemment mais dont la géométrie est différente. -6 - RLVRLDICATIONS 2570485 I - Projectile d'artillerie à portée accrue, de calibre quelconque du type carportant à son culot (4) une chambre de coabustion (4a) prolongée par une ou plusieurs tuyères (12), caractérisé en ce qu'il comprend dans la chambre de cambustion, un bloc cylindrique (6) coulé muni ou non d'un canal central (9) constitué par au moins deux compositions pyrotechniques distinctes (13,14), fusionnées au niveau de leur surface de jonction, l'une (13) étant à vitesse de cctmbustion lente de l'ordre de 0,7 à 2 mm/s sous une pression de 105 Pa engendrant une réduction de trainée de culot, l'autre (14) étant à vitesse de combustion rapide de l'ordre de 5 à 2Cmm/s sous une pression de 10 pa générant une propulsion additionnelle. 2 Projectile d'artillerie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc (6) est bicamposition, la première (13) étant interne, munie du canal central (9) et à vitesse de cambustion lente et amorcée lors du larncement, la seconde (14) étant donc externe et à vitesse de combustion rapide et amorcée par la première. 3 - Projectile d'artillerie selon la revendication 2 caractérisé en ce que les deux ccapositions (13,14) sont concentriques de révolution cylin- drique et réalisées sous forme d'un ou plusieurs secteurs annulaires. 4 - Projectile d'artillerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc est tricappositdon (13,14,15), la première (13) étant munie du canal central, à vitesse de combustion &ente et amorcée lors du lancement, la seconde (14) étant à vitesse de canbustion rapide et amorcée par la première, la troisième (15) étant à vitesse de coibustion lente et amorcée par la seconde. - Projectile d'artillerie selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la masse de composition à vitesse de carbustion lente représente entre 10 et 50 % de la masse totale du bloc, le reste étant constitué par la caomposition à vitesse de ccambustion rapide. 6 - Projectile d'artillerie selon l'une quelconque des revendications précédentes/caractérisé en ce que le diamètre au col (12c) de la (ou des) tuyère (s) est compris entre 19 et 32 % de la valeur du calibre. 7 - Projectile d'artillerie selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport de détente est compris entre 1,5 et 3. -7 - 8 - Projectile d'artillerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la composition à combustion lente (13) comprend 75 à 85 % en masse d'une perchlorate par exemple le perchlorate d'ammonium, le reste étant constitué par un liant du type polybutadierine et en ce que la composition à combustion rapide (14) comprend 55 à 65 % en masse d'un perchlorate tel le perchlorate d'ammonium! 15 à 25 % en masse de poudre métallique telle l'aluminium, le reste étant constitué par un liant du type polybutadienne. 8 -Projectile d'artillerie selon la revendication 3, caractérisé en ce que la durée de combustion de la composition lente (13) est comprise entre 5 et 25 s à partir de l'instant de lancement et celle consécutive de la composition rapide (14) entre 0,2 et 5s.