Brevet FR2690240A1 — publié le 19931022

L'invention a pour objet un projectile-flêche sous calibré constitué par un élément perforant allongé muni a 7'une des extrémités d'un empennage et par un sabot de lancement en plusieurs éléments assurant 1'étanchéité et le guidage du projectile dans le tube au départ du coup. En vue d'atteindre des vitesses initiales aussi élevées que possible, on cherche, en particulier pour les projectiles-flèches perforants cinétiques, à réduire au maximum la masse du projectile. Pour les vitesses initiales actuellement souhaitables de 1500 m/s et plus, les projectiles perforants cinétiques ne sont pratiquement réalisables qu'en version sous-calibrée avec sabot de lancement. L'ef-ficaclté d'un proJectile perforant cinétique dépendant en premier lieu de sa vitesse à l'impact et de la masse impactante, il y a lieu de rechercher pour une masse totale à accélérer donnée, une masse aussi grande que possible pour l'élément perforant et une masse aussi faible que possible pour tous les éléments servant uniquement au lancement (poids mort constitué par les éléments de guidage et de sabot). Pour les projectiles-flèches perforants cinétiques, par exemple, dont l'élément perforant est de préférence en alliage lourd, en alliage dur ou en acier, cette exigence est d'autant plus difficile à satisfaire que pour obtenir un pouvoir de perforation maximal, on cherche à augmenter le plus possible l'allongement. Compte tenu de la grande longueur que présente le projectile, ceci signifie qu'il faut en diminuer le diamètre et, par voie de conséquence, aggrandir le sabot, puisque celui-ci doit combler l'espace entre le projectile et la paroi du tube. Il en résulte des problèmes d'autant plus difficiles à maîtriser-au niveau-de la-transmission des forces et de la stabilisation du projectile pendant la phase de lancement dans le tube. Etant donné que le sabot est soumis à des contraintes extrêmement élevées,il ne peut être réalisé entièrement en matière plastique et doit comporter au moins des parties essentielles en alliage léger -de -résistance élevée. En outre, le sabot doit présenter une section de guidage sur une longueur d'environ deux calibres afin d'obtenir une bonne précision au tir. Compte tenu de ces différentes exigences, il n'était pas possible jusqu'à présent d'atteindre une valeur supérieure à 2 pour le rapport entre la masse de l'élément perforant et celle du sabot de lancement, ce qui fait qu'un tiers de la masse totale accélérée dans le tube ne contribue pas directement à l'efficacité du projectile, devient inutile une fois que le projectile a quitté le tube et ne constitue qu'une gêne sur le champ de bataille. Par ailleurs, ce rapport défavorable se traduit aussi par une charge supplémentaire à transporter à l'endroit de la mise en oeuvre, par un besoin accru en poudre propulsive et par d'autres inconvénients de ce type. Partant de cette situation, l'invention vise à augmenter le rapport entre la masse de l'élément perforant du projectile et celle du sabot qui con stitue la masse morte. Ce but est atteint par le fait que certains éléments du sabot qui n'augmentent que faiblement la trainée du corps du projectile sur sa trajectoire restent solidaires de celui-ci après le départ du coup. Par rapport à une munition de type habituel, cette solution permet a) à masse totale constante à accélérer dans le tube et donc à vitesse initiale égale, d'amener sur l'objectif une énergie et une quantité de mouvement plus importantes b) d'obtenir par le gain en masse réalisé au niveau du sabot une masse to tale à accélérer moins élevée et d'amener ainsi, pour une même vitesse initiale, également une énergie et une quantité de mouvement plus importantes sur l'objectif. Dans les deux cas, l'effet se traduit par une augmentation de la perfor mance en balistique terminale. A cet effet et conformément à l'invention, les parties du sabot ne présentant qu'une faible traînée restent solidaires des corps du projectile même après le départ du coup, en augmentant ainsi la masse et de ce fait son énergie à l'impact. Ce résultat est obtenu en particulier lorsque certaines fonctions du sabot annulaire classique sont assurées par d'autres éléments. On connaît la solution qui consiste, pour un projectile tiré à partir d'un canon rayé, à rendre le sabot solidaire de l'élément perforant sous-calibré, en acceptant, en contrepartie, une valeur relativement peu favorable pour le coefficient de traînée. Toutefois, une telle solution n'a jamais été envisagée pour un projectile-flèche, car elle annulerait l'effet stabilisant de l'empennage. Suivant l'un des concepts objets de l'invention, le sabot de lancement comporte au moins un groupe d'arêtes, orientées suivant l'axe longitudinal du corps du projectile et qui dépassent de celui-ci. L'espace entre ces arêtes est couvert par des segments enveloppants qui, de leur côté assurent l'étanchéité par rapport aux gaz de combustion de la poudre propulsive, de sorte que les arêtes et les segments enveloppants forment ensemble le sabot. Compte tenu de leur orientation suivant l'axe longitudinal du corps du projectile, ces arêtes sont en mesure de recevoir des forces élevées agissant dans les sens de ltaxe longitudinal et de les transmettre au corps du projectile duquel elles sont solidaires. Par ailleurs, leur section est faible, à peine supérieure à celle des ailettes de l'empennage ge.En outre, elles peuvent être disposées de telle sorte par rapport à l'implantation des ailettes de l'empennage que ces dernières se situent dans leur zone des mortes eaux, ce qui fait que la présence de ces arêtes n'augmente que de façon presque négligeable le coefficient de traînée du projectile-flèche conçu conformément à l'invention. Il faut rappeler, par ailleurs, que jusqu'à présent il fallait prévoir sur le corps du projectile des aménagements assurant la transmission des forces par le sabot, par exemple, des pas de vis ou des aménagements analogues qui entraînaient un accroissement notable du coefficient de traînée. De ce point de vue, le projectile-flèche conforme à l'invention quoique présentant à première vue une forme aérodynamique moins favorable,ne se trouve finalement tout au moins pas désavantagé par rapport aux projectiles-flèches sous-calibrés du type connu jusqu présent en ce qui concerne sa vitesse à l'impact puisque la masse totale du projectile en vol est augmentée et, de ce fait, sa décélération diminuée. Etant donné que les arêtes constituent les éléments essentiels pour la transmission des forces que doit assurer le sabot et représentent, de ce fait, la plus grande partie de sa masse, le rapport entre la masse du ~projectile amené sur l'objectif et la masse morte, en raison aussi des éléments de guidage qui restent solidaires du projectile, atteint dans la version conforme à l'invention une valeur d'environ 4, donc le double de celle des projectiles-flèches habituels cités ci-dessus. Si nécessaire, on peut repartir sur la longueur du projectile plusieurs groupes d'arêtes. Un de ces groupes devra de préférence,suivant une des conceptions de l'invention, se situer au voisinage du centre de gravité du projectile, étant entendu que ce groupe devra en même temps servir de support à un dispositif de guidage. Une telle transmission des forces au niveau du centre de gravité est particulièrement favorable, car elle a une -action stabilisatrice sur le mouvement du projectile dans le tube. Il est en principe possible de prévoir des éléments de guidage relativement légers, indépendants du sabot qui assure la transmission des forces, éléments qui se détachent du corps du projectile après sa sortie du tube, mais suivant une des versions préférées de l'invention, les segments envelopppants qui prennent appui sur les arêtes pour assurer l'étanchéité par rapport aux gaz de combustion, sont conçus sur leur pourtour de sorte à former, les uns avec les autres, une surface annulaire de guidage. Etant donné que cette surface de guidage n'a pas besoin d'avoir une ré ristance particulièrement élevée, la paroi annulaire la jouxtant, constituée par les segments enveloppants peut être creuse ou en matière plastique, de sorte que la zone de cette surface annulaire n'augmente que de très peu-la masse morte. Par ailleurs, cette zone permet de réduire la hauteur radiale des arêtes et contribue donc notablement à améliorer l'aérodynamique des projectiles-flèches conforme à l'invention. Les segments de guidage peuvent être conçus en une seule pièce, comporter des sections de rupture et être rapportés sur le corps du projectile. Suivant une autre version de l'invention, les segments enveloppants sont séparés les uns des autres, entourés et maintenus au niveau de la surface de guidage mentionnée ci-dessus par une ceinture de guidage et d'étanchéité. Celle-ci peut être réalisée en matériau ductile qui se plaque bien contre la paroi du tube et compense ainsi les écarts de tolérance pour assurer une bonne étanchéité entre le sabot et la paroi du tube. Par ailleurs, il est intéressant de réaliser la ceinture de guidage et d'étanchéité en un matériau ayant une faible résistance à la traction. Dès que le projectile sort du tube et que disparaît donc l'appui sur la paroi intérieure de celui-ci, la pression d'arrêt écarte les segments enveloppants, il y a rupture et éjection de la ceinture de guidage, les segments enveloppants sont accélérés radialement de manière à ne pas entrer en collision avec l'empennage avant d'être freinés sous l'effet de la résistance de l'air. Compte tenu de la faible masse des segments enveloppants, ce détachement sera plus rapide et aura moins d'effet sur le projectile en vol que dans le cas d'un sabot classique. Les arêtes et l'empennage peuvent être conçus de manière séparée. Il est également possible de concevoir l'empennage comme un groupe d'arêtes, dans ce cas les segments enveloppants assurant l'étanchéité par rapport aux gaz de combustion devront être placés sur les arêtes formant empennage, alors qu'un autre groupe d'arêtes situées de préférence au voisinage du centre de gravité ne supportent qu'un dispositif de guidage qui peut, soit rester solidaire du corps du projectile, soit s'en séprer après la sortie du canon. Conformément à une des versions préférées de l'invention, il est également intéressant de prolonger vers 1 'arrière un des groupes d'arêtes situé au voisinage du centre de gravité, de sorte qu'elles deviennent les éléments de l'empennage et en tiennent lieu. Dans un concept de munition classique, le guidage du projectile est assuré, comme mentionné ci-dessus, par des éléments du sabot qui s'ajoutent à la masse morte. Conformément à une des versions préférées de l'invention, une partie de cette masse morte est intégrée au projectile par le fait que les surfaces de guidage nécessaires sont constituées, au moins en partie par une section du tube formant un manchon de guidage annulaire qui reste solidaire du corps du projectile. Cet anneau ou ce manchon de guidage qui a, par ailleurs un effet stabilisant en vol, présente d'une part à l'avant qu'une faible section, de sorte qu'il n'augmente guère la traînée, d'autre part une masse non négligeable en raison de ses dimensions, de sorte qu'il contribue notablement à l'augmentation de l'énergie cinétique du projectile. L'anneau de guidage peut être le seul élément assurant cette fonction et être fixé, par exemple par l'intermédiaire des arêtes, au corps du projectile. Toutefois, conformément à une des versions préférées del'invention, l'anneau de guidage est fixé à l'extrémité des ailettes de l'empennage qui se prolongent de préférence au-delà du culot du corps du projectile, de sorte que la distance entre l'anneau de guidage et le centre de gravité du projectile devienne aussi grande que possible. Cet anneau de guidage arrière peut glisser avec un faible jeu dans le tube, de sorte qu'il ne se trouve soumis qu'à de faibles contraintes lors du départ du coup. Toutefois, il est également possible de munir cet anneau d'une ceinture de guidage dont la forme épouse les irrégularités de la paroi du tube.Dans ce cas, les ailettes de l'empennage sont également à concevoir comme des arêtes pour éviter l'arrachement de l'anneau de guidage. La version du projectile, retenue de préférence, comporte en outre au niveau du centre de gravité ou en avant de celui-ci des arêtes auxquelles sont fixées les segments enveloppants décrits ci-dessus, qui forment une surface de guidage. Ces arêtes sont de préférence décalées par rapport aux ailettes de l'empennage, ce qui augmente légèrement la traînée, mais améliore, par ailleurs, l'efficacité du guidage. Un autre avantage de la conception conforme à l'invention réside dans le fait que les ailettes de l'empennage qui, pour les raisons évoquées cidessus, ne sont soumis qu'à une faible contrainte lors du départ du coup, peuvent sans inconvénient conserver leur géométrie initiale ; cette géométrie est d'autant plus importante qu'en général on communique au projectile-flèche, grâce à la position des ailettes, une légère rotation autour de l'axe pour réduire au maximum les effets d'éventuelles irrégularités géométriques. Dans cette version, les arêtes situées au voisinage du centre de gravité sont plus larges et plus courtes que les ailettes de l'empennage puisque c'est par l'intermédiaire de ces arêtes que les forces d'accélération au départ du coup doivent être transmises par les segments enveloppants au corps du projectile, de sorte qu'on a avantage à donner à ces arêtes une forme ramassée. La disposition des arêtes peut être assymétrique au cas où ceci faciliterait la fabrication (par exemple, au démoulage du corps du projectile). Mais conformément à une des versions préférées de l'invention, les arêtes sont disposées isolées ou par paires à la même distance angulaire les unes par rapport aux autres, les segments enveloppants étant également isolés ou par paires, identiques les uns aux autres. Une telle conception de l'invention simplifie la fabrication et réduit le risque d'erreurs lors du montage. En outre, l'écart constant entre les arêtes permet de réaliser le segment enveloppant aussi mince que possible, pour qu'il puisse assurer la transmission des forces sur cette distance. Conformément à une autre version de l'invention, les divers segments enveloppants sont recouverts à leur extrémité tournée vers le culot du projectile par un manchon d'une seule pièce qui ferme les espaces entre les segments et assure, en outre, l'étanchéité aux gaz de combustion à la sortie de la bouche ; on évite ainsi que les segments qui se détachent soient soumis trop tôt aux gaz éjectés de la bouche et entrent éventuellement en collision avec le corps du projectile. Grâce à la présence du manchon, on s'assure que les différents segments à la sortie du tube s'écartent régulièrement en forme d'étoile sous l'effet de la pression d'arrêt, le manchon lui-même est alors déchiré et libéré. Les segments enveloppants relativement lourds suivent après éclatement du manchon leur propre trajectoire qui est différente de celle du projectile. Conformément à d'autres versions de l'invention, les arêtes et, le cas échéant, aussi 1' empennage peuvent soit constituer une seule pièce avec le corps du projectile, soit y être vissés ou soudés. Il est alors important de prévoir des sections de rupture au moins pour les parties du sabot initial situées en avant de l'empennage afin que, lors de la pénétration du projectile dans un blindage elles n en augmentent pas la section et soient éliminées au plus tard au moment de l'impact. Conformément à une autre version, il est également intéressant de monter les parties du sabot qui sont lancées avec le projectile sur une enveloppe fixée elle-même au corps du projectile. Cette enveloppe peut être fixée de telle manière que lors de l'impact elle ne réduise pas le pouvoir perforant du projectile. Suivant une autre version, on peut renoncer à une fixation qui se détache à l'impact pour obtenir un effet de surface accru sur certains types d'objectifs. Finalement, suivant une autre version de l'invention, il est également possible de concevoir un projectile constitué de plusieurs éléments disposés les uns derrière les autres et reliés entre eux, les arêtes et éventuellement aussi l'empennage étaient fixés sur l'un de ces éléments ou les arêtes sur l'un et l'empennage sur un autre élément. Une telle solution facilite la fabrication du projectile et permet de le concevoir avec au moins une pointe en alliage dur, matériau sur lequel il serait difficile de rapporter ou de fixer les arêtes. Les dessins schématiques ci-joints expliquent, à titre d'exemple, l'objet de l'invention. Ils montrent Fig. 1 : un exemple de réalisation du projectile conforme à l'invention, dans la forme qu'il présente au départ du coup, Fig. 2 : une vue du projectile de la figure 1, après le départ du coup et après la sortie du tube, Fig. 3 : une vue du culot du projectile de la figure 1, Fig. 4 : une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2, et Fig. 5 : une vue de devant du projectile de la figure 1. Dans cette version du projectile conçue pour être lancée par un tube de calibre 50 mm, le projectile 1 constitué en une seule pièce comporte un élément perforateur 2, de diamètre maximal 20 mm et de longueur 400 mm. L'allongement (rapport longueur/diamètre) de l'élément perforateur est de 20. A l'arrière, le corps du projectile 2 forme un empennage annulaire 3, alors que sa pointe 4 présente une forme ogivale. Le projectile est en acier et comporte, sur sa partie médiane, quatre arêtes 5, disposées à des distances régulières sur son pourtour et orientées suivant l'axe longitudinal du corps du projectile. Afin d'améliorer la stabilité, l'empennage 3 est de type annulaire et comporte essentiellement des ailettes radiaux portant à leur extrémité arrière un élément tubulaire. Le sabot de lancement propremet dit 6 est constitué par quatre segments enveloppants coniques 7, tous identiques et qui, une fois montés sur le corps du projectile, sont entourés d'une ceinture de guidage et d'étanchéité 8 en une seule pièce. Les segments enveloppants 7 sont conçus de telle manière qu'aucun mouvement relatif ne peut se produire entre le corps du projectile 2 et ses arêtes 5 d'une part et les autres éléments du sabot 6 d'autre part. Les produits de combustion assurant la propulsion agissent de ce fait directement sur les arêtes 5 solidaires du corps du projectile et les forces d'accélération s'appliquent ainsi au voisinage immédiat du centre de gravité. En vue d'assurer l'étanchéité par rapport aux gaz de combustion, le sabot annulaire, formé par les segments enveloppants 7, est muni du côté orienté vers l'empennage annulaire 3, d'un manchon rapporté en matière plastique 9 en une seule pièce et étanche aux gaz. Etant donné que la ceinture de guidage et d'étanchéité 8 se trouve placée à une distance relativement grande de l'empennage annulaire 3, la longueur sur laquelle le projectile présenté est guidé dans le tube équivaut à environ 4 calibres. Lors du lancement du projectile 1, il se produit entre les arêtes 5 et les segments enveloppants 7 une pression d'arrêt qui, après la sortie du tube, repousse les segments fortement vers l'extérieur. Sous l'effet de cette pression, la ceinture de guidage et d'étanchéité 8, ainsi que le manchon en matière plastique 9 s'ouvrent et sont éjectés. Le projectile qui dans le tube présente la forme représentée par la figure 1, aura, une fois sorti du tube et après éjection des éléments du sabot constituant la masse morte, la forme reproduite par la figure 2. Pour la version présentée par le dessin, la masse du projectile est d'environ 680 g, alors que les éléments du sabot constituant la masse morte (pièces 7, 8, 9) ont une masse d'environ 120 g. REVENDICATIONS 10) Projectile-flèche sous-calibré constitué par un élément perforant al longé muni à l'une des extrémités d'un empennage et par un sabot de lancement en plusieurs éléments assurant l'étanchéité et le guidage du projectile dans le tube au départ du coup, caractérisé par le fait que certains éléments (5) du sabot (5, 7) qui n'augmentent que faiblement la traînée du corps du projectile (2) sur sa trajectoire restent soli daires de celui-ci après le départ du coup. 20) Projectile conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le sabot de lancement comporte au moins un groupe d'arêtes radia les (5), orientées suivant l'axe longitudinal du corps du projectile (2) et qui en dépassent, ainsi que des segments enveloppants (7) qui enserrent ces arêtes, mais en sont détachables. 30) Projectile conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que les arêtes radiales (5) se situent au voisinage du centre de gravité du projectile (8). 40) Projectile conforme à l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que les segments enveloppants (7) forment une surface circu laire de guidage entourant l'extrémité des arêtes radiales (5). 50) Projectile conforme à la revendication 4, caractérisé par le fait que les segments enveloppants (7) sont munis et maintenus ensemble au voi sinage de la surface de guidage d'une ceinture de guidage et d'étanchéité (8). 60) Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les arêtes radiales (7) se continuent jusqu'à l'extrémité arrière du corps du projectile (2) et forment l'empennage (3). 70) Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte un anneau de guidage constitué par une position du tube fixée au corps du projectile (2). 80) Projectile conforme à la revendication 7, caractérisé par le fait que les extrémités des ailettes de l'empennage (3) sont directement re liées de manière fixe à 1' anneau de guidage et que les arêtes radia les (5) se trouvant au voisinage du centre de gravité du projectile sont enveloppées par la surface de guidage (7). 90) Projectile conforme à la revendication 8, caractérisé par le fait que les arêtes (5), vues dans la section radiale du projectile (1) sont plus larges et plus courtes que les surfaces de guidage. 100) Projectile conforme à l'une des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que les arêtes (5) sont disposées séparément ou par paires à une même distance angulaire les unes par rapport aux autres et que les segments enveloppants (7) séparés ou par paires présentent une géométrie identique. 110) Projectile conforme à l'une des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait que les segments enveloppants (7), réalisés de préférence en alliage léger, sont recouverts coté culot par un manchon d'étan chéité en une seule pièce (9), plaqué contre le corps du projectile (2) et allant jusqu'à la surface de guidage, réalisé de préférence en matière plastique. 120) Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les éléments du sabot (5) solidaires du corps du pro jectile (2) et maintenus après le départ du coup et de préférence aussi l'empennage (3) constituent une seule pièce avec le corps du projectile (2), y soient vissés ou soudés, fixés à une enveloppe re couvrant le corps du projectile (2) ou, dans le cas d'une subdivi sion du corps du projectile (2) à l'un de ses éléments. 130) Projectile conforme à la revendication 12, caractérisé par le fait que les éléments du sabot (5) solidaires du corps du projectile (2) et maintenus après le départ du coup et de préférence aussi l'empennage (3) puissent s'en détacher lors de l'impact.