Brevet FR2672589A1 — publié le 19920814

L'invention a pour objet une charge propulsive du type à feuille de poudre, son procédé de fabrication et une munition incorporant une telle charge. Pour tenter d'accroître les caractéristiques des charges propulsives à base de poudre, en ce qui concerne, par exemple, la rapidité de combustion ou l'augmentation du coefficient de remplissage, on a déjà proposé de former de telles charges à partir d'une feuille de poudre fabriquée par calandrage et qui est ensuite, comme décrit dans US-A-4 615 270, enroulée sur elle-même pour former un cylindre plein, ou bien est associée avec d'autres feuilles à base de nitrocellulose suivant une structure analogue à une feuille de carton ondulé, ladite structure étant ensuite enroulée en cylindres coaxiaux, comme décrit dans FR-A-2 106 892. Aussi bien les réalisations selon les deux documents cités, que celles constituées par une feuille de poudre relativement épaisse, non ondulée, enroulée sur ellemême, ne donnent cependant pas entièrement satisfaction en ce qui concerne leur régularité et/ou leur résistance mécanique en réponse à une sollicitation transversale ou à une sollicitation axiale, de sorte qu'elles ne peuvent pas être mises en oeuvre, notamment, pour la fabrication de cartouches sans douille pour munitions de petit calibre. C'est, par conséquent, un but général de l'invention de fournir une charge propulsive du type à feuille de poudre enroulée sur elle-même, avec ou sans noyau, qui ne présente pas les inconvénients des charges propulsives connues. C'est, à cet égard, un but de l'invention de fournir une telle charge qui possède une résistance aux efforts transversaux et aux efforts axiaux suffisante pour entrer dans la constitution d'une cartouche sans douille d'une munition de petit calibre destinée à l'alimentation d'une arme automatique. C'est, également, un but de l'invention de fournir un procédé de fabrication d'une telle charge propulsive qui confère à cette dernière la résistance mécanique souhaitée, mais aussi une uniformité des caractéristiques dimensionnelles sans laquelle la fabrication de munitions sans douille est impossible. C'est, encore, un but de l'invention de fournir un procédé de fabrication de charges propulsives du type à feuille de poudre qui permette la réalisation de douilles combustibles ou de chargements propulsifs de formes les plus diverses, régulières ou irrégulières, et cela en fonction des desiderata des utilisateurs. C'est, enfin, un but de l'invention de fournir des munitions perfectionnées ne comportant pas d'étui ou de douille métallique. Pour atteindre ces différents buts, l'invention propose une charge propulsive du type à feuille de poudre enroulée sur elle-même, -avec ou sans noyau axial-, et qui est caractérisée en ce qu'après enroulement sur elle-même de la feuille qui la constitue la charge est mise à sa forme définitive par un thermoformage sous contrainte. Le procédé de fabrication d'une telle charge est alors caractérisé par une étape de thermoformage sous contrainte de la feuille de poudre enroulée sur ellemême, avec ou sans noyau axial. Dans un mode d'exécution préféré du procédé, l'étape de thermoformage sous contrainte est conduite dans un moule dont la température est comprise entre 60 et 120"C. Dans une forme de réalisation également préférée, la feuille de poudre est du type nitrocellulo-sique et la température de thermoformage est de l'ordre de 80"C. Selon une autre caractéristique de l'invention, la contrainte mise en oeuvre lors du thermoformage est engendrée par un poinçon exerçant une poussée axiale sur la feuille de poudre enroulée sur elle-même et qui est logée dans une cavité cylindrique du moule rigide chauffé, ladite cavité étant fermée à son extrémité opposée à celle de déplacement du poinçon par un contrepoinçon. Une charge propulsive selon l'invention est particulièrement bien appropriée pour former la partie active d'une munition démunie d'étui métallique. Dans une première réalisation d'une telle munition, celle-ci est caractérisée en ce que la charge propulsive du type à feuille de poudre est conformée suivant un corps plein ou creux à paroi latérale cylindrique et dont une paroi transversale formant fond ou culot est propre à recevoir une amorce de mise à feu. Lorsque le corps destiné au maintien du projectile, comme une balle, est un corps plein, l'invention prévoit, dans un mode d'exécution, que ledit projectile soit logé avec interposition d'un noyau dans un évidement ménagé dans la charge propulsive à l'opposé d'une cavité portant l'amorce. Dans une autre réalisation, la charge du type à feuille de poudre est conformée suivant un corps creux limité par une enveloppe et un fond porte-amorce et l'enveloppe est remplie intérieurement de poudre en vrac, une balle étant associée à l'ensemble de propulsion formé par la charge en feuille et la poudre en vrac. Dans encore une autre réalisation d'une munition sans douille selon l'invention, la balle ou projectile est entièrement logé à l'intérieur de la charge propulsive, laquelle est alors constituée par un enroulement de feuille de poudre thermoformée en un corps évidé axialement suivant un forage borgne fermé par une paroi transversale évidée en son centre pour recevoir une amorce de mise à feu, un booster à base de poudre ou une composition pyrotechnique étant interposé entre ladite paroi transversale et le projectile. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront de la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue extrêmement schématique illustrant un procédé selon l'invention ; - les figures 1A et 1B illustrent des inconvénients de réalisations selon la technique antérieure ; - les figures 2A, 2B et 2C montrent des étapes d'un procédé selon l'invention; - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une munition selon l'invention ; - les figures 4A, 4B et 4C illustrent la fabrication de la munit ion montrée sur la figure 3 ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une autre douille de munition selon l'invention;; - la figure 6 est une vue d'encore une autre munition selon l'invention, en coupe longitudinale schématique et comme logée dans une chambre de tir. On se réfère d'abord aux figures 1, 1A et 1B qui illustrent de façon extrêmement schématique un procédé de fabrication d'une charge propulsive du type à feuille de poudre selon l'invention, d'une part et, la technique antérieure, d'autre part. Comme montré sur la figure 1, une feuille de poudre 10, par exemple, mais sans que cette indication ait quelque caractère limitatif que ce soit, du type nitrocellulosique, et qui peut être fabriquée par calandrage est enroulée sur elle-même, -avec ou sans noyau 11-, pour former un corps cylindrique 12 qui, selon l'invention, est ensuite thermoformé sous contrainte pour fournir la charge propulsive 13 dans sa forme définitive. Dans la réalisation décrite et représentée, le thermoformage sous contrainte est conduit dans un moule rigide chauffé à une température comprise entre 60 et 120"C avec application simultanée d'une force réglable, prédéterminée, pour obtenir après extraction du moule une charge 13 à paroi latérale 14 cylindrique et paroi transversale 15 comportant en son centre une cavité 16 dont le rôle sera précisé ci-après.La charge 13 ainsi obtenue est mécaniquement résistante à l'encontre d'efforts de sollicitation transversale (schématisés par la flèche T) ou d'efforts axiaux (schématisés par la flèche A) alors que l'application de tels efforts conduit, en l'absence de thermoformage sous contrainte, à un aplatissement de la charge (dans le cas d'une sollicitation transversale, figure 1A) ou bien à un allongement important par délaminage des couches (dans le cas d'une sollicitation axiale, figure lB), ces déformations plaçant la munition comportant une telle charge en dehors des tolérances de fabrication et interdisant sa mise en place dans une chambre de tir. Complémentairement, de telles déformations risquent de provoquer la désolidarisation de la charge d'avec le projectile et/ou l'amorce qui lui est associé. Les charges obtenues par mise en oeuvre du procédé selon l'invention ont des caractéristiques stables et reproductibles eu égard à leurs formes et dimensions. Elles permettent d'obtenir, lors de leur utilisation, les mêmes effets balistiques que ceux attachés aux charges à feuille de poudre simplement enroulée, la jonction entre elles des couches successives de la feuille, -qui est obtenue lors du thermoformage sous contrainte-, ne résistant pas outre mesure lors de la montée en pression après allumage de la charge, de sorte que les couches qui se désolidarisent en partie les unes des autres permettent l'inflammation complète de l'ensemble de la charge propulsive. Le procédé selon l'invention, explicité ciaprès, permet en outre d'obtenir de façon simple des formes intérieures et/ou extérieures de la charge bien appropriées aux desiderata des utilisateurs, qu'il s'agisse de cônes, chanfreins, décrochements, empreintes pour le logement de compositions d'amorçage ou analogues. I - EXEMPLE A - REALISATION D'UNE CHARGE Une feuille de poudre à base de nitrocellulose d'une épaisseur de 0,2 mm est enroulée sur elle-même suivant un cylindre 12 qui est introduit dans l'alésage axial 20 d'un moule 21, figure 2A, fermé à sa partie supérieure par un poinçon 22 et à sa partie inférieure par un contre-poinçon 23. Le moule 21 est maintenu à une température d'environ 80"C, tandis qu'une force d'environ 650 daN schématisée par la flèche F (figure 2B) est appliquée pendant un temps t sur le poinçon 22.Lorsque, après la phase de thermoformage sous contrainte, le contre-poinçon 23 est retiré et que, par appui sur le poinçon 22, on procède au démoulage, on obtient une charge, 13, cylindrique, d'un diamètre d'environ 10 mm, d'une hauteur d'environ 19 mm et qui résiste à des contraintes maximales de compression de l'ordre de 25 MPa, c'est-à-dire à des forces supérieures à 200 daN. Le cycle de fabrication, d'une durée inférieure à 1 minute (mise en place de l'enroulement dans le moule et descente du poinçon 22 environ 20 sec; application de la contrainte pendant un temps t d'environ 10 sec ; démoulage environ 20 sec) permet de réaliser une charge d'environ 1,57 g avec laquelle on a lancé un projectile de calibre 5,56, d'une masse de 3,55 g, à une vitesse initiale VO de 940 m/sec, pour une pression en chambre de combustion inférieure à 365 MPa. Le procédé tel que décrit ci-dessus permet aussi de réaliser l'assemblage de la charge propulsive avec d'autres éléments d'une munition, par exemple la balle, un sabot porte-projectile, etc... et, à cet égard, l'invention prévoit également dans son cadre la réalisation de munitions de petit calibre, sans douille métallique, notamment de munitions incorporant une telle charge. Dans une première réalisation d'une munition selon l'invention, M, figure 3, la charge propulsive à feuille de poudre est conformée suivant un corps plein, 25, à paroi latérale externe 26 cylindrique et face transversale 27 comportant une cavité 28 ménagée lors du thermoformage sous contrainte et qui est destinée à recevoir une amorce d'allumage. Dans cette réalisation, le corps 25 est également percé, à l'opposé de la cavité 28, suivant un forage borgne 29 dans lequel est logé un noyau en matière plastique 30 de maintien d'une balle ou projectile 31. L'invention fait application, pour la fabrication d'une telle munition, du même moule 21 que celui montré sur les figures 2A à 2C et du même poinçon 22, alors que le contre-poinçon 23', -qui joue le rôle du contre-poinçon 23 de la réalisation précédente-, est, quant à lui, percé d'un canal 24 qui reçoit, avant la phase de thermoformage sous contrainte, la balle ou projectile 31 solidaire du noyau 30. II - EXEMPLE B - FABRICATION D'UNE MUNITION SANS DOUILLE Une feuille de poudre d'une épaisseur de 0,2 mm, d'une largeur d'environ 23 mm et d'une longueur d'environ 325 mm est enroulée sur elle-même préalablement à une opération de thermoformage sous contrainte. Cette dernière est conduite dans un moule métallique rigide dont la température est maintenue à 80"C et en procédant comme décrit en référence à l'exemple A, sous réserve que le contre-poinçon 23' reçoit d'abord un sabot constitué par le noyau de matière plastique 30 et la balle ou projectile 31. Après démoulage de l'ensemble charge propulsive/sabot, on obtient une munition comme montrée sur la figure 3, dont la charge propulsive a une longueur d'environ 23,4 mm, un diamètre externe de 9,96 mm, un diamètre de la cavité 28 de réception de l'amorce d'environ 4,4 mm et une profondeur de ladite cavité d'environ 2,2 mm. Lorsqu'une telle munition est garnie d'une composition d'amorçage de type connu et qu'elle est tirée par une arme de calibre 5,56 mm, les caractéristiques balistiques du tir sont les suivantes -pression piezo dans la chambre de combustion de l'ordre de 260MPa, -vitesse initiale Vo de l'ordre de 1100 m/sec. Le procédé selon l'invention n'est nullement limité à la fabrication de munitions du type de celle décrite en référence à la figure 3 et dans l'exemple B, mais peut être mis en oeuvre, pour la fabrication d'autres munitions, par exemple du type de celles montrées sur les figures 5 et 6. Dans la première de ces figures, une balle ou projectile 40 est associé à une douille constituée par un corps creux 41 dont l'enveloppe cylindrique 42 est fermée par un fond 43, l'enveloppe et le fond étant conformés, comme indiqué précédemment, à partir d'une feuille de poudre enroulée sur elle-même puis soumise à un thermoformage sous contrainte qui ménage simultanément, dans le fond 43, une cavité 44 destinée à recevoir une amorce de mise à feu. Dans cette réalisation, l'enveloppe 42 est remplie de poudre en vrac, 45, cette dernière formant avec le corps creux 41 la charge propulsive de la munition, M'. Dans la réalisation selon la figure 6, la balle ou projectile 50 est entièrement logé dans la charge propulsive 51, laquelle est obtenue par le procédé décrit ci-dessus, à savoir d'enroulement d'une feuille de poudre thermoformée sous contrainte pour lui donner sa forme définitive. Cette dernière est à paroi latérale externe 52 cylindrique et à face transversale d'extrémité 53 présentant une cavité 54 dans laquelle est logée une amorce 55.Celle-ci est séparée de la balle 50 (qui est entièrement logée dans un canal axial 56 de la charge 51) par un bouchon cylindrique 57, lui aussi formé à partir d'une feuille de poudre enroulée sur elle-même mais qui, contrairement à la charge 51, est percé de canaux évents 58 réalisés lors du thermoformage sous contrainte, lesdits canaux évents étant, le cas échéant, obturés à leurs extrémités par des paillets combustibles montrés schématiquement en 59 et 60 et qui peuvent être à base de papier, de nitrofilm, de feuille de poudre très fine, etc... Entre le bouchon 57 et la balle 50 est interposé un booster 61 à base de poudre ou de composition pyrotechnique. Lorsqu'une telle munition, M", est introduite dans la chambre de tir, fermée à sa partie arrière par une culasse 72, d'une arme 70 à canon 71, la mise à feu de l'amorce 55 allume instantanément le booster 61 qui brûle en un temps t1. Les gaz produits par cette combustion poussent la balle 50 vers l'entrée du canon 71 obturant ainsi totalement l'avant de la chambre de tir. La charge propulsive 51 étant choisie de manière que son temps d'allumage t2 soit supérieur à t1, la montée en pression des gaz dans la chambre de tir, lors de la combustion de la charge propulsive, provoque l'expulsion de la balle ou projectile 50 avec les caractéristiques balistiques requises. L'invention n'est pas, bien entendu, limitée aux formes de réalisation décrites et représentées. Ainsi, les charges propulsives à base d'une feuille de poudre enroulée sur elle-même puis thermoformée sous contrainte peuvent-elles être réalisées dans diverses sections droites et/ou formes prismatiques, régulières ou irrégulières, les feuilles à dessins différents pouvant être munies, le cas échéant, de perforations, striures ou analogues pour obtenir les caractéristiques balistiques requises. REVENDICATIONS 1. Charge propulsive du type à feuille de poudre enroulée sur elle-même, -avec ou sans noyau axial caractérisée en ce qu'après enroulement sur elle-même de la feuille (10) qui la constitue la charge (13) est mise à sa forme définitive par un thermoformage sous contrainte. 2. Charge propulsive selon la revendication 1, caractérisée en ce que la feuille de poudre (10) est du type nitrocellulosique. 3. Charge propulsive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est sous forme d'un corps plein (25) ou creux (41) à paroi latérale externe (14, 52) cylindrique et paroi transversale (15, 27, 43) munie d'une cavité (16, 28, 44, 54) pour le logement d'une amorce de mise à feu. 4. Charge propulsive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la feuille de poudre est perforée ou striée ou munie d'un dessin à creux et reliefs ou d'un motif analogue avant enroulement. 5. Charge propulsive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est de forme générale prismatique. 6. Procédé de fabrication d'une charge propulsive du type à feuille de poudre enroulée sur elle-même, -avec ou sans noyau axial-, caractérisé par une étape de thermoformage sous contrainte. 7. Procédé de fabrication d'une charge propulsive selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de thermoformage sous contrainte est conduite dans un moule (21) dont la température est comprise entre 60 et 120"C. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisée en ce que la feuille de poudre est du type nitrocellulosique et en ce que la température de thermoformage sous contrainte est de l'ordre de 80 C. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la contrainte mise en oeuvre lors du thermoformage est engendrée par un poinçon (22) exerçant une poussée axiale sur la feuille de poudre enroulée sur elle-même, laquelle est logée dans une cavité cylindrique du moule (21), rigide, chauffé, la cavité étant fermée à son extrémité opposée à celle de déplacement du poinçon par un contre-poinçon (23, 23'). 10. Munition (M, M', M"), caractérisée en ce qu'elle comprend une charge propulsive selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ou une charge propulsive obtenue par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9. 11. Munition selon la revendication 10, caractérisée en ce que la charge propulsive (25, 41, 51) comprend un évidement (28, 44, 54) sur la face opposée à celle portant ou abritant la balle ou projectile (31, 40, 50) 12. Munition (M') selon la revendication 11, caractérisée en ce que la charge propulsive (25, 41, 51) comprend un évidement ménagé dans ladite charge à l'opposé de l'amorce et qui reçoit un noyau (30) qui luimême porte la balle (31). 13. Munition selon la revendication 12, caractérisée en ce que la charge du type à feuille de poudre est conformée suivant un corps creux limité par une enveloppe (42) et un fond porte-amorce (43) et en ce que l'enveloppe (42) est remplie intérieurement de poudre en vrac (45) l'ensemble de la charge étant associé à une balle (40) 14. Munition selon la revendication 13, caractérisée en ce que la balle ou projectile (50) est entièrement logée à l'intérieur de la charge propulsive (51) laquelle est constituée par un enroulement de feuille de poudre thermoformée sous contrainte avec interposition d'un booster (61) entre la balle et un bouchon (57) percé de canaux évents (58). 15. Munition (M") selon la Revendication 14, caractérisée en ce que les canaux évents (58) sont obturés à leurs extrémités par des pailles combustibles (59, 60) à base de papier, nitrofilm, feuille de poudre très fine ou analogue. 16. Munition (M") selon l'une quelconque des Revendications 14 et 15, caractérisée en ce que la durée (t1) de combustion du booster (61) est inférieure à celle (t2) de la charge propulsive (51).