Brevet FR2661739A1 — publié le 19911108

Le secteur technique de la présente invention est celui des projectiles flèches comprenant un pénétrateur et un sabot, et en particulier des moyens pour assurer l'étanchéité entre le sabot et le pénétrateur. Lors du tir d'un projectile flèche, il est important que les gaz de propulsion ne puissent s'insinuer vers l'avant de ce projectile, pouvant provoquer d'éventuels dommages ou une ouverture du sabot par l'arrière, nuisible à la tenue mécanique du projectile Une étanchéité défectueuse entraînerait automatiquement une perte de vitesse initiale du projectile et une altération de la précision. On a donc, par différents moyens, cherché à se prémunir contre ce genre d'inconvénients. Le brevet EP 0183892 décrit un obturateur en élastomère moulé, constitué par un anneau solidaire de bras radiaux. L'anneau prend place dans une gorge commune au sabot et au pénétrateur, les bras étant emprisonnés dans des rainures ménagées au niveau des plans de joints des différents éléments du sabot Les rainures débouchent dans la gorge de la ceinture qui vient ainsi parfaire l'étanchéité du système Cette solution est une variante d'un procédé antérieur, connu de l'homme de l'art, qui consistait à injecter un élastomère dans ces mêmes rainures et gorge. Cette technique présente les inconvénients suivants il faut nécessairement usiner les gorges et les rainures, entraînant des coûts de fabrication supplémentaires, les tolérances d'usinage des gorges et des rainures doivent être serrées, et de même le moulage de l'obturateur particulièrement soigné, entre autres exempt de bavures, les gaz peuvent s'immiscer dans les plans de joint en amont de l'obturateur, tendre à ouvrir le sabot par l'arrière, diminuant ainsi l'efficacité du joint, surtout dans le cas de l'obturateur moulé, l'injection de l'élastomère dans les rainures peut engendrer des bulles, indécelables par la suite, entraînant une rupture d'étanchéité. Il ressort de ce qui précède que l'on a intérêt à réaliser l'étanchéité directement sur la face arrière du sabot, procédé permettant de supprimer les usinages des gorges et des rainures, mais aussi d'assurer un contrôle visuel aisé. Le document Statutory Invention USH 265 décrit un procédé consistant à pulvériser un élastomère silicone sur la partie arrière du sabot ainsi que sur une partie du pénétrateur, adjacente au sabot Les zones à pulvériser sont délimitées au moyen de masques L'inconvénient de cette méthode est qu'elle oblige à pulvériser un élastomère dilué, donc très fluide, capable de s'infiltrer dans les différents éléments du sabot ou entre le pénétrateur et ledit sabot Il en résulte qu'il peut, de manière incontrôlée, servir de lien entre ces différents constituants? d'autant plus que pour assurer l'étanchéité, l'adhésion sur le pénétrateur et le sabot est recherchée, et par suite provoquer une ouverture dissymétrique du sabot, nuisible à la précision du tir De plus, des résidus d'élastomère peuvent subsister sur le pénétrateur après ouverture du sabot, ce qui peut entraîner des perturbations de la balistique extérieure. Le brevet EP 0306615 concerne un procédé consistant, au moyen d'un outillage spécialement conçu, à surmouler à l'arrière du sabot un film d'étanchéité Un joint torique empêche l'agent d'étanchéité de pénétrer entre le sabot et le projectile De cette manière, on évite les inconvénients évoqués précédemment. Néanmoins, on est contraint de réaliser l'étanchéité sur un projectile complet, c'est-à-dire dans lequel pénétrateur et sabot sont assemblés (il en va de même pour les autres procédés) Après ouverture, il demeure un résidu d'élastomère de géométrie aléatoire collé à l'arrière du pénétrateur et qui peut perturber la balistique extérieure. Ceci constitue un inconvénient dans la mesure o il est parfois techniquement ou économiquement avantageux de fabriquer les sabots dans une unité de production et les pénétrateurs dans une autre (en cas de sous-traitance par exemple); dans la mesure aussi o se posent des problèmes de confidentialité, les pénétrateurs faisant actuellement l'objet de nombreuses recherches et pouvant, de ce point de vue, être qualifiés de produits sensibles D'autre part, des contraintes liées à la sécurité et à l'hygiène du travail peuvent surgir du fait que parfois l'on utilise des métaux lourds, comme par exemple de l'uranium, et parfois des éléments pyrotechniques (traceurs ou dispositifs de déstabilisation dans les projectiles d'exercice par exemple) D'o l'intérêt que l'on a à éviter les manipulations de pénétrateurs Tout ceci plaide donc en faveur d'un assemblage final sabot/pénétrateur survenant le plus tard possible au cours de la fabrication de la munition. Le but de la présente invention est de proposer des moyens d'étanchéité permettant l'assemblage ultérieur du sabot et du pénétrateur, tout en supprimant les reliquats d'élastomère sur le pénétrateur permettant d'éviter des perturbations de la trajectoire du pénétrateur. L'invention a donc pour l'objet un dispositif pour assurer l'étanchéité d'un projectile flèche entre un sabot muni d'un taraudage et un pénétrateur fileté monté dans le taraudage, vis-à-vis des gaz de combustion, caractérisé en ce qu'il est constitué par un élément élastomère appliqué sur la partie arrière du sabot et comportant une lèvre en appui élastique sur le pénétrateur. L'élément élastomère peut être obtenu par surmoulage sur le sabot et un insert engagé dans celui-ci. L'élément élastomère peut avoir une dureté Shore supérieure ou égale à 70 et un allongement avant rupture inférieur ou égal à 250 %. Une couronne d'élastomère peut remplir partiellement le profil du taraudage du sabot. Des rainures radiales peuvent être disposées dans le taraudage au niveau des plans de joint du sabot, ces rainures étant remplies par l'élément élastomère. L'élément élastomère peut se présenter sous la forme d'une pièce moulée en silicone. La lèvre de l'élément élastomère peut présenter un bord d'épaisseur H comprise entre 10 et 15 % du diamètre du pénétrateur. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif d'étanchéité, caractérisé en ce que on introduit dans le sabot au niveau de sa partie arrière un insert présentant une partie cylindrique filetée en contact avec le sabot et une partie lisse tronconique ou cylindrique en saillie à l'arrière du sabot, on réalise dans un moule un surmoulage partiellement sur l'insert en une lèvre et sur la partie arrière du sabot, à l'aide d'une matière élastomère, on réalise une vulcanisation dans le moule pour obtenir l'élément élastomère, on enlève l'insert et on replace ultérieurement le pénétrateur. La longueur de la partie cylindrique de l'insert est sensiblement supérieure ou égale au diamètre du pénétrateur. La partie tronconique peut présenter un angle au sommet compris entre 6 et 10 et une longueur supérieure ou égale au diamètre. Un résultat de la présente invention réside dans le fait que l'étanchéité est réalisée à la partie arrière du sabot, par déformation de la lèvre d'élastomère et appui élastique de celle-ci sur le pénétrateur. Un autre résultat réside dans l'utilisation de la pression des gaz de propulsion pour augmenter le contact de l'élément élastomère sur le pénétrateur. Un autre résultat réside dans l'absence de résidus de déchirement adhérents au pénétrateur, source de perturbation de sa trajectoire. D'autres avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description donné ci-après à titre d'exemple en relation avec un dessin sur lequel: la figure 1 est une coupe partielle d'une munition flèche montrant l'assemblage final, la figure 2 est une coupe partielle du sabot montrant la mise en place de l'insert, la figure 3 est une vue de i'insert, la figure 4 est une coupe agrandie de la lèvre de l'élément élastomère, les figures 5 et 6 illustrent une variante de réalisation de l'élément élastomère associé à un sabot particulier. Une munition flèche comprend, comme montré sur la figure 1, un pénétrateur 1, en uranium par exemple, équipé d'un sabot 2. Le sabot et le pénétrateur sont liés de manière connue par un filetage 3 La partie arrière du sabot porte un élément élastomère 4 qui s'étend du pénétrateur 1 à la ceinture 5 du sabot L'élément élastomère 4 comporte une lèvre 6 en appui élastique sur le pénétrateur 1 Ainsi, l'élément élastomère n'adhère pas au pénétrateur et ne reste pas attaché à ce dernier au moment de la séparation sabot-pénétrateur Le diamètre de la partie cylindrique arrière du pénétrateur est légèrement inférieure au diamètre du filetage, ce qui permet la mise en place du pénétrateur dans le sabot par vissage en introduisant le pénétrateur par la partie avant du sabot. Ainsi, la lèvre 6 ne se trouve pas détériorée par le filetage et se déforme élastiquement de façon à s'appliquer sur la partie cylindrique arrière du pénétrateur L'élément élastomère est obtenu de la façon suivante. La figure 2 montre une étape du procédé de fabrication o on a remplacé le pénétrateur par un insert 7 pour réaliser le surmoulage Le moule dans lequel se fait la vulcanisation n'est pas représenté et vient épouser la forme arrière du sabot 2 On retire ultérieurement cet insert pour permettre la mise en place du pénétrateur 1 Le profil de la lèvre 6 au niveau du pénétrateur doit être tel que la pression des gaz de propulsion du projectile tende à plaquer ladite lèvre 6 sur le pénétrateur 1 Il faut aussi réaliser un serrage de cette lèvre 6 sur le pénétrateur 1 A cet effet, afin de réaliser un serrage aussi homogène que possible, compte tenu du profil extérieur du sabot 2 et de celui du surmoulage qui en découle, l'insert 7 doit présenter une conicité au droit de la lèvre 6. La figure 3 représente l'insert 7 seul, constitué d'une partie cylindrique 8 filetée et d'une partie tronconique 9 La partie 8 a un diamètre extérieur identique à celui du pénétrateur 2 et une longueur Li supérieure ou égale au diamètre extérieur, soit 10 à 20 fois le pas du filetage La partie 9 a une longueur L 2 au moins égale à la largeur de la lèvre 6 que l'on veut obtenir, un angle au sommet compris entre 6 et 10 et un diamètre D, au droit de l'extrémité de la lèvre, égal à 8 à 13 % du diamètre extérieur de la partie 8 Le filetage de l'insert présente un profil identique à celui du pénétrateur, mais la tolérance de réalisation du filetage est de préférence comprise entre la tolérance moyenne et le minimum de matière du filetage du pénétrateur De cette manière, on ménage un jeu entre l'insert et le sabot qui permet une légère pénétration de l'élastomère entre le filetage et le taraudage, ce qui permet d'obtenir une amélioration de l'étanchéité Lorsque la partie 9 est cylindrique, son diamètre est égal à 8 à 13 % du diamètre de la partie 8. L'utilisation de l'insert défini précédemment permet d'obtenir une lèvre 6 représentée au repos sur la figure 4, l'insert étant enlevé Elle présente un longueur L 3 projetée sur l'axe X'X de la munition supérieure ou égale au diamètre extérieur du pénétrateur, un bord 10 d'épaisseur H comprise entre et 15 % du diamètre du pénétrateur et dont la paroi terminale délimite par rapport à une perpendiculaire à l'axe X'X un angle a 3 de l'ordre de 15 ' La surface externe Il de la lèvre 6 délimite avec l'axe X'X un angle ai inférieur ou égal à 30 et la surface interne 12 un angle a 2 compris entre 5 et 25 '. Le jeu entre l'insert et le sabot a permi la pénétration d'élastomère au niveau du taraudage 14 du sabot Il subsiste ainsi après retrait de l'insert une couronne 13 d'élastomère remplissant partiellement le profil du taraudage 14. Le choix de la longueur Ll de l'insert supérieure ou égale au diamètre du pénétrateur est importante car elle créée une distance de parcours de l'élastomère lors du moulage telle qu'il ne s'étend pas au-delà de l'insert et ne vient pas remplir le taraudage du sabot. Concernant l'élastomère, il devra avoir les caractéris- tiques mécaniques suivantes: dureté Shore > 70 et allongement avant rupture ' 250 % En outre, les conditions de vulcanisation ne doivent pas excéder 135 'C pendant 20 minutes afin de ne pas entraîner de recuit du sabot (généralement en 7049 A suivant la désignation normalisée US MIL) On peut par exemple utiliser un polymère vulcanisable à haute température (de 120 à 135 -C) Le produit vendu sous la marque 'ALCANSYL 538 " commercialisé par la société SAFIC ALKAN donne de bons résultats. Par ailleurs, l'élastomère doit adhérer parfaitement au sabot et au matériau de la ceinture, sur toute la surface de contact En revanche, il ne doit en aucune façon rester collé à l'insert de manière à ne pas provoquer de dégradation lors du démoulage A cet effet, il convient de procéder à l'enduction des surfaces concernées à l'aide de produits appropriés, à savoir un agent d'accrochage pour le sabot et un agent de démoulage pour l'insert La nature de ces produits est à définir en fonction de l'élastomère, et relève du domaine du savoir faire de l'homme de l'art chargé de l'opération de surmoulage A titre d'exemple, pour l'élastomère précédemment cité, l'agent d'adhésion vendu sous la marque THIXON 305 commercialisé par WHITTAKER CORPORATION et l'agent de démoulage vendu sous la marque SIPIOL C ont donné satisfaction. L'invention apporte d'indéniables avantages qui sont plus de résidus de déchirement (de géométrie aléatoire) sur le pénétrateur à l'issue de la phase de largage du sous-projectile lors du tir, résidus qui par leur géométrie et leur entrée en combustion pourraient altérer la trajectoire d'un obus flèche tiré à grande vitesse ( 2 1650 m/s) et à grande distance ( 2 2000 m); fabrication plus souple, permettant de sous-traiter la vulcanisation et d'éviter d'acquérir des moyens lourds en machines et en outillage pour un seul type de fabrication, avantage au niveau de l'hygiène et de la sécurité du fait que l'on manipule au minimum les pénétrateurs qui, comme indiqué précédemment peuvent présenter des risques de toxicité ou pyrotechniques, préservation de la confidentialité rattachée à certaines fabrications, démontabilité du pénétrateur possible à un coût minimum en vue de son remplacement par une autre génération de pénétrateur ou de moulage sur un autre sabot. Les figures 5 et 6 illustrent une variante de réalisation selon laquelle le sabot présente des rainures radiales 15 disposées dans le taraudage au niveau des plans de joint des différents secteurs du sabot Ces rainures auront une longueur inférieure ou égale à une fraction de L 3, et une profondeur de l'ordre du millimètre. Au moment de surmoulage de l'élastomère, ce dernier pénétrera dans les rainures tout comme il pénètre entre l'insert et le sabot pour former la couronne 13 L'agent d'adhésion aura été déposé au préalable dans les rainures et assurera la tenue de l'élastomère sur le matériau constitutif du sabot à ce niveau. L'avantage d'une telle configuration est d'une part d'améliorer la tenue mécanique de la lèvre 6 relativement au sabot en lui apportant des points d'accrochage supplémentaires sur le sabot au niveau du taraudage, et d'autre part d'améliorer l'étanchéité au niveau des plans de joint des segments du sabot. Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, on procède de la manière suivante: on visse l'insert 7 dans le sabot 2 de façon à faire apparaître la partie tronconique 9, on place le sabot ainsi équipé dans un moule ayant un profil interne conforme au profil externe de l'élément 4, on injecte la matière élastomère pour obtenir par vulcanisation l'élément élastomère 4, on enlève l'insert 7, on replace ultérieurement le pénétrateur. L'insert peut être mis en place de façon indifférente par l'avant ou bien par l'arrière du sabot; de même, il peut être retiré après vulcanisation par l'avant du sabot ce qui présente l'avantage de ne pas faire passer la partie filetée de l'insert sur la lèvre 6. Cependant, il peut être préféré de faire sortir l'insert 3 O par l'arrière cela afin de réduire le temps de dévissage; cela sera possible à condition que la déformation de la lèvre provoquée par le passage de la partie filetée de l'insert reste une déformation élastique, c'est-à-dire inférieure à 250 % avec l'élastomère proposé selon l'invention. Ces conditions sont remplies dans la plupart des cas et en particulier avec les dimensions des lèvres données précédemment Le pénétrateur sera mis en place par l'avant du sabot afin d'éviter un retournement de la lèvre risquant de la déchirer. En variante, il est possible de prévoir une pièce en silicone moulé présentant le profil fini de l'élément élastomère 4 avec la lèvre 6 et de coller cette pièce sur le sabot assemblé. Ce procédé permet de s'affranchir des contraintes liées à la vulcanisation. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour assurer l'étanchéité d'un projectile flèche entre un sabot ( 2) muni d'un taraudage ( 14) et un pénétrateur fileté ( 1) monté dans le taraudage, vis-à-vis des gaz de combustion, caractérisé en ce qu'il est constitué par un élément élastomère ( 4) appliqué sur la partie arrière du sabot et comportant une lèvre ( 6) en appui élastique sur le pénétrateur. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastomère ( 4) est obtenu par surmoulage sur le sabot ( 2) et un insert ( 7) engagé dans celui-ci. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément élastomère ( 4) a une dureté Shore supérieure ou égale à 70 et un allongement avant rupture inférieur ou égal à 250 %. 4 Disoositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastomère ( 4) se présente sous la forme d'une pièce en silicone moulée. 5 Dispositif selon l'une des quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que la lèvre ( 6) de l'élément élastomère présente un bord d'épaisseur H comprise entre 10 et % du diamètre du pénétrateur. 6 Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'une couronne ( 13) d'élastomère remplit partiellement le profil du taraudage ( 14) du sabot. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que des rainures radiales ( 15) sont disposées dans le taraudage au niveau des plans de joint du sabot, ces rainures étant remplies par l'élément élastomère. 8 Procédé de fabrication du dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que: on introduit dans le sabot ( 2) au niveau de sa partie arrière un insert ( 7) présentant une partie cylindrique filetée ( 8) vissée dans le taraudage ( 14) du sabot et une partie lisse tronconique ( 9) ou cylindrique en saillie à l'arrière du sabot, 1 1 on réalise dans un moule un surmoulage partiellement sur l'insert en une lèvre ( 6) et sur la partie arrière du sabot, à l'aide d'une matière élastomère, on réalise une vulcanisation dans le moule pour obtenir l'élément élastomère ( 4), on enlève l'insert ( 7) et on replace ultérieurement le pénétrateur ( 1). 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la longueur L 1 de la partie cylindrique ( 8) de l'insert est sensiblement supérieure ou égale au diamètre du pénétrateur ( 1). Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la partie tronconique ( 9) présente un angle au sommet compris entre 6 et 100 et une longueur L 2 supérieure ou égale au diamètre du pénétrateur ( 1). 11 Procédé selon une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la partie cylindrique ( 8) filetée de l'insert présente une tolérance de réalisation comprise entre la tolérance moyenne et le minimum de matière du filetage du pénétrateur.