Brevet FR2686970A1 — publié le 19930806

D DOUILLE DE CARTOUCHE COMBUSTIBLE L'objet de la présente invention est une douille de cartouche pour munitions, combustible ou décomposable, dont la paroi est constituée de un ou plusieurs bobinages de fils textiles qui sont liés avec un agent liant. Des douilles de cartouches combustibles ou décomposables dont les parois comportent plusieurs enroulements de fils textiles, sont connues par exemple de la DE-A-24 24 900 Les fils textiles sont nitrés et renforcés par des fils synthétiques Les enroulements individuels sont liés l'un à l'autre par un agent liant et renforcés On utilise, de préférence, à titre d'agent liant, la nitrocellulose, mais on peut également utiliser d'autres plastiques. Ces douilles combustibles ou décomposables connues présentent cependant les inconvénients suivants: il est connu que lors de l'utilisation de cartouches non métalliques, l'énergie qui est développée au cours du tir ne peut être éliminée de façon satisfaisante, de sorte que le magasin des cartouches s'échauffe plus vite que lors de l'utilisation de douilles métalliques Par ailleurs, il se produit également que les douilles combustibles transmettent leur chaleur de combustion à la chambre de cartouches. Il en résulte qu'après plusieurs tirs, le magasin des cartouches est tellement chaud qu'il se produit des allumages anticipés des munitions dans la chambre de cartouches Un tel allumage anticipé se déroule notamment pour des munitions dont la charge propulsive présente une stabilité à la température insuffisante. Les charges propulsives décrites dans la DE-A-24 24 900 présentent une telle insuffisance de stabilité à la température, de sorte que les fibres textiles nitrées se comportent pratiquement comme de la nitrocellulose et se décomposent par explosion à des températures supérieures à 1500 C à la suite d'une autocatalyse Une telle température est atteinte très rapidement après le tir avec des douilles non métalliques. Il existait donc le problème d'obtenir des douilles de cartouches combustibles qui soient stables thermiquement à une température supérieure à 1500 C, intervenant dans le magasin des cartouches et qui présentent une résistance mécanique élevée La résistance mécanique élevée est nécessaire pour protéger la charge explosive d'autres influences mécaniques extérieures lors du stockage et du transport des munitions et pour prendre en charge la fonction d'étanchéité dans la chambre de cartouches lors du début du tir. Ce problème a été résolu par la découverte de douilles de cartouches pour munitions combustibles ou décomposables dont les parois sont réalisées en un ou plusieurs enroulements de fibres textiles qui sont liés par un agent liant et qui est caractérisé par le fait qu'il contient des polymères qui, au cours de leur combustion, ne forment pas de gaz agressifs, en mélange avec les corps explosifs dont la température de décomposition est supérieure à 1800 C et/ou des polymères aromatiques nitrés ayant des températures de décomposition supérieures à 1800 C et qui présentent en moyenne deux ou plus de deux groupes nitro par noyau aromatique. Les agents liants conformes à l'invention peuvent présenter en eux-mêmes des propriétés propulsives dans ce cas-là, ils peuvent être utilisés sans addition de corps explosifs stables à température élevée. Les agents liants qui eux-mêmes ne présentent pas de propriétés propulsives, peuvent être utilisés en mélange avec des explosifs stables à température élevée La partie en explosif dans ces mélanges peut se situer entre 30 et 70 % et de préférence entre 40 et 60 % en poids. Comme agents liants pour ce domaine d'application, sont plus particulièrement appropriés les polymères thermoplastiques, qui se consument sans laisser de résidu et qui ne forment pas lors de leur combustion des gaz agressifs Des corps particulièrement appropriés sont ceux préparés par réaction d'alcool polyvinylique avec des aldéhydes ayant 1 à 6 atomes de carbone qui peuvent également être classés dans la famille des polyvinylacétals On utilise de préférence le polyvinylbutyral. Des agents liants appropriés, conformément à l'invention, sont également constitués par des polymères qui sont introduits sous forme de monomères et qui après mélange et en présence d'un initiateur approprié ou d'un agent réticulant, sont soumis à une condensation radicalaire ou à une réticulation Parmi ces composés, on peut particulièrement citer le méthyl-(meth)-acrylate ou acrylonitrile. A titre d'agents liants, on peut également utiliser des polyuréthanes, des polyesters, des résines époxy ou du caoutchouc, éventuellement sous forme de solutions ou d'émulsions aqueuses. En ce qui concerne les corps explosifs, stables à température élevée, qui conformément à l'invention peuvent être utilisés avec des agents liants, on peut citer les corps explosifs connus en eux-mêmes, stables thermiquement au-dessus de 180 C et donnant lieu à formation de gaz, des dérivés nitrés organiques, des nitroamines, ainsi que les esters d'acide nitrique Les dérivés nitrés organiques sont par exemple des produits aromatiques à un ou deux noyaux, tels que les dérivés di ou triamino du trinitrobenzéne symétrique, leurs produits d'acylation, tels que par exemple le s-hexanitro-oxanilide ou la s-hexanitro- diphénylurée, ainsi que les sels d'acides picriques, tels que les picrates d'ammonium ou de guanidine Dans ce groupe, sont également prévus les produits aromatiques nitrés à deux noyaux, qui sont éventuellement reliés l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'un atome de carbone, tel que par exemple les diphényl nitrés, son dérivé 3,3 '-diamino et le shexanitrostilbéne ou des produits aromatiques nitrés à deux noyaux qui sont reliés par l'intermédiaire d'un atome d'oxygène, de soufre ou d'azote Des exemples sont l'hexanitrodiphényloxyde, l'hexanitrodiphényl- sulfure, l'hexanitrodiphénylsulfone et l'hexanitro- diphénylamine Par ailleurs, appartiennent également à ces groupes les hétérocyles contenant des restes picryle, tels que le thiophène, le 1,3thiazole, la triazine ou la pyrimidine, des hétérocycles nitrés, tels que le tétranitrocarbazole, le tétranitroacridone ou tacot, un produit explosif particulièrement sûr est constitué par le tétranitro-2,3:5,6-dibenzo-1,3 a, 4,6 a- tétraazapentalène. Les esters d'acide nitrique stables thermiquement utilisables comme explosif, conformément à l'invention, tel que les nitroamines, sont moins nombreux On peut citer, à titre d'exemple, l'hexanitrodiphénylaminoéthylnitrate qui, par rapport à l'hexanitrodiphénylamine, a gagné en stabilité par substitution de l'atome d'hydrogène du groupement N-H A titre de dérivé nitro aminé, l'octogène sous ses deux formes isomères o( et B, plus particulièrement la dernière, présente une grande valeur. Des agents liants à base de produits aromatiques nitrés polymères qui possèdent des propriétés propulsives, sont essentiellement des produits de polymérisation de dichloropolynitrobenzène ou de dichloropolynitrodiphényle Les polymères sont des homopolymères de ces produits qui, en présente de poudre de cuivre, sont obtenus selon une réaction d'Ullmann ou des produits de réaction de ces produits aromatiques avec des hydroquinones nitrés Les composés sont par exemple décrits dans la DE-C-27 52 166 et la DE-A- 30 23 462, auxquelles il est plus particulièrement fait référence. Les polymères aromatiques nitrés peuvent être utilisés seuls ou en mélange avec les agents liants mentionnés ci-dessus, à titre d'agents liants conformes à l'invention. En plus des corps explosifs, peuvent également être présents dans les agents liants, des donneurs d'oxygène, soit seuls ou en mélange avec de la poudre métallique, sous forme de solution ou de dispersion A titre de donneurs d'oxygène, on peut citer des agents oxydants du groupe des peroxydes de métal, des nitrates de métaux alcalins ou alcalino-terreux, ou des disulfates de peroxyde Les agents oxydants préférés sont le peroxyde de zinc A titre de métal, on peut citer plus particulièrement le titane, le zirconium, le magnésium, le cermagnésium, le cersilicium, des alliages aluminium-magnésium. Les agents oxydants utilisés dans des quantités de O à 50 % en poids, par rapport au mélange d'agents liants et les métaux, sont présents dans des proportions de O à 20 % par rapport au mélange d'agents liants Lorsqu'on utilise conjointement des agents oxydants ou des métaux, on préfère utiliser les groupes de substances présents dans des proportions telles qu'ils se consument comme un mélange pyrotechnique. Les fibres qui peuvent être utilisées conformément à l'invention, sont des fibres textiles facilement combustibles qui sont connues en elles-mêmes pour la réalisation de parois de douilles de cartouches à titre de fibres renforçatrices On peut utiliser, à cet effet, soit des fibres totalement synthétiques ou alors des fibres naturelles qui, aux températures de combustion de la poudre à charge explosive, sont combustibles ou décomposables Parmi les fibres qui peuvent être décomposées, on peut citer des fibres qui, aux températures de combustion de la poudre de la charge, se transforment essentiellement en produit gazeux et/ou en particules finement divisées Les fibres qui, au cours de leur combustion ou de leur décomposition, augmentent l'indice d'oxygène de la poudre de la charge, sont particulièrement préférées. Des fibres qui sont également particulièrement préférées sont des fibres organiques facilement combustibles, comme les fibres de polyester ou de polyamide Par fibres de polyester, on peut citer des fibres qui résultent de produits de condensation d'acide dicarboxylique aromatique, en particulier l'acide térèphtalique ou leurs esters avec des diols Des exemples de fibres de polyamide sont les différentes sortes de Nylon. En plus des fibres totalement ou semi- synthétiques, on peut également utiliser d'autres fibres totalement ou semi-synthétiques, telles que par exemple les fibres de polyoléfine (comme les fibres de polyéthylène ou de polypropylène), des fibres polyacryliques telles que par exemple les fibres poly (meth)acryliques ou des fibres de polymères qui résultent de l'addition de polyglycols sur les diiso- cyanates tels que des fibres de polyuréthane Des exemples d'autres fibres semi-synthétiques sont ceux dérivés de polymères naturels, tel que par exemple à base de cellulose On peut citer à cet les fibres d'acétate de cellulose ayant une teneur en groupement acétyle comprise entre 74 et 92 % et dans lesquelles les groupements acétyle peuvent également être, par saponification totale ou partielle, hydrolysés ou alors des fibres de cellulose qui selon le procédé cuivre- ammoniaque, sont préparées à partir de cellulose régénérée ou à partir du procédé viscose On peut également citer les fibres qu'on appelle soie synthétique. Il est également possible d'utiliser des fibres de produits inorganiques qui peuvent être décomposés aux températures de combustion de la charge explosive/mélange liant et qui forment des produits de combustion se transformant en poussière On peut mentionner à ce sujet des fibres métalliques ou des fibres de verre. Parmi les fibres également utilisables, on peut citer les fibres de graphite ou les fibres de carbone. A titre d'exemple de fibres naturelles, on peut citer la caséine, le coton, le chanvre ou le jute. La fabrication des douilles de cartouches, conforme à l'invention, s'effectue de façon connue en elle-même: les fibres sont tout d'abord enroulées sur un manchon, on applique de préférence plusieurs enroulements avec une tension de fil définie. L'enroulement de plusieurs couches peut être effectué pour chacune des couches selon une direction et un pas différents par rapport aux couches précédentes ou appliquées postérieurement, de sorte que les fils d'une couche croisent les fils de la couche inférieure ou supérieure Il est également possible qu'une ou plusieurs couches de fils soient appliquées de façon longitudinale sur la douille. Les fils individuels peuvent avoir des sections différentes; de préférence ils ont une section circulaire, d'un diamètre de l'ordre de 15 à 25 pum Ces fils peuvent être constitués d'un grand nombre de filaments plus fins, individuels, qui peuvent être retordus avant enroulement. L'application de l'agent liant conforme à l'invention, s'effectue de préférence avant l'enroulement des fils sur le manchon Dans l'agent liant, sont également sous forme de solution ou de dispersion homogènes, en plus des produits explosifs éventuellement des agents oxydants et de la poudre métallique, d'autres additifs connus en eux-mêmes pour les explosifs, tels que des modérateurs de combustion, des agents de porosité Il est également possible d'appliquer l'agent liant pendant le déroulement de l'enroulement, par exemple par aspersion des fibres ou même sur l'enroulement fini, par exemple par immersion du paquet de fibres enroulées dans l'agent liant. Après obtention de l'enroulement revêtu de l'agent liant et des additifs, on laisse durcir l'agent liant, par exemple à température élevée Si nécessaire, il est libéré des solvants. Après le durcissement, l'enroulement obtenu est transformé de façon connue dans la douille de cartouche présentant la géométrie voulue. Eventuellement, il est encore soumis à un revêtement de surface pour obtenir de meilleures propriétés de glisse dans l'arme. Les douilles de cartouches revendiquées ont de préférence un diamètre externe supérieur à 20 mm Elles sont stables à l'encontre de la décomposition thermique à des températures supérieures à 1500 C et jusqu'à 2500 C Elles présentent également une stabilité de forme et une résistance mécanique suffisantes pour les protéger contre les influences externes lors du stockage et de la manipulation et pour la fonction d'étanchéification dans la chambre de cartouches lors du début du tir. Par ailleurs, les douilles se consument pratiquement sans laisser de résidu lors du tir ou se décomposent par formation des produits de décomposition sous forme de particules, facilement éliminables du magasin de cartouches, de sorte qu'il est possible de procéder à une suite de tirs rapides. EXEMPLE 1 Sur un tuyau de verre en rotation ayant un diamètre de 15 mm, on procède à un enroulement de fibre de viscose dans un angle allant de l'angle droit par rapport à l'axe longitudinal jusqu'à 10 , sur une couche, jusqu'à une largeur d'environ 10 cm. Ce produit a ensuite été peint par un mélange d'une émulsion résine acrylique dans l'eau, contenant 50 % de matière solide et de l'octogène ( 1:1, par rapport à la teneur en matière solide) et l'ensemble a été légèrement séché à l'air chaud Sur la couche encore souple, on a appliqué une nouvelle couche de fibres de viscose, comme indiqué ci-dessus, selon une direction inverse On a revêtu à nouveau la seconde couche comme indiqué ci-dessus On a procédé ainsi jusqu'à obtenir six couches de fibres L'enroulement fini a ensuite été durci dans un four à 1500 C pendant 30 minutes Après ces procédures, on a obtenu après séparation du tuyau de verre, un tuyau solide ayant une épaisseur de paroi de 0,8 mm qui comprenait environ 20 % en poids de fibres et le reste étant constitué par de l'octogène et le liant dans un rapport en poids de 1:1. L'échantillon du tuyau a été coupé en un petit morceau et introduit dans un tuyau de verre qui a été chauffé dans un alliage Wood-scher avec 20 K/min A 244 a C, on a constaté un développement important de fumée par décomposition des composants L'allumage de l'échantillon de l'enroulement avec une flamme de gaz a donné lieu spontanément à la combustion avec une destruction totale. EXEMPLE 2 On a préparé un tuyau comme décrit dans l'exemple 1, dans lequel on a appliqué sur les couches d'enroulement un gel constitué d'un mélange comprenant g de polyvinyl-n-butyral et 5 g de polynitropoly phénylène dans 40 g d'un mélange d'agents solvants constituant de l'acétate d'éthyle à 78 V/%, de l'acétate de butyle 15 V/% et d'éthanol 15 V/% Après préparation de six couches, l'épaisseur de la paroi du tuyau est séchée à 1000 C pendant 1 heure et était de 0,4 mm La proportion en fibres était de 11,2 % Le poids de transformation en fumée selon le procédé décrit ci-dessus était de 2350 C La destruction par combustion à pression normale était violente et à conduit à une destruction pratiquement sans résidu. EXEMPLE 3 Un procédé comme dans les exemples 1 et 2 Le produit appliqué était constitué cependant par un mélange d'acétate de cellulose dans un solvant organique ayant une teneur en matière solide de 34 % et de l'octogène, dans des proportions en poids de 1:1 par rapport au fluide Après l'application de six couches d'enroulement, on a chauffé pendant 1 heure à 1000 C Le tuyau ainsi obtenu après extraction du tuyau en verre, avait une épaisseur de paroi de 0,5 mm La teneur en fibres était de 16,1 % en poids Le poids de transformation en fumée était vers 2530 C La destruction par combustion à pression ambiante était violente par formation de suie La formation de suie peut être réduite par addition d'un agent oxydant. REVENDICATIONS 1 Douille de cartouche combustible ou décomposable pour munitions, qui comporte une paroi d'un ou plusieurs enroulements de fibres textiles, qui sont liés par un agent liant, caractérisée par le fait que l'agent liant de la paroi est constitué: a) par des polymères qui, lors de leur combustion, ne forment pas de gaz agressifs, en mélange avec des produits explosifs dont la température de décomposition est au-dessus de 1800 C; et/ou b) des polymères aromatiques nitrés, dont la température de décomposition est supérieure à 1800 C et qui comportent en moyenne deux et plus de groupements nitro par noyau aromatique. 2 Douille de cartouche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le pourcentage de polymères dans la douille est compris entre 10 et 50 %, de préférence entre 10 et 20 % et que le pourcentage de polymères aromatiques nitrés est compris entre 10 et %. 3 Douille de cartouche selon la revendication 1 a) ou 2, caractérisée par le fait que la proportion en corps explosif dans l'agent liant est comprise entre 30 et 70 % en poids.