Brevet FR2906360A1 — publié le 20080328

Le domaine technique de l'invention est celui des projectiles sous calibrés, et plus particulièrement celui des projectiles sous calibrés stabilisés par empennage. Ces projectiles (plus communément appelés projectiles flèches) comportent un sabot au calibre formé d'au moins trois segments en contact deux à deux au niveau de plans de joints, sabot qui entoure un barreau sous-calibré. Le sabot est le plus souvent réalisé en un matériau léger (tel qu'un alliage d'aluminium ou un matériau composite), 10 alors que le barreau est réalisé en un matériau dense (tel que l'acier ou le tungstène). Le sabot permet d'accroître la vitesse du barreau lors du tir du projectile. Le brevet FR2521717 décrit un projectile sous calibré à 15 sabot détachable selon l'art antérieur. A la sortie du tube de l'arme les segments du sabot s'ouvrent radialement et ils libèrent le barreau. Un des problèmes rencontrés avec les projectiles connus est que les segments du sabot viennent impacter la partie 20 arrière du projectile lors de l'ouverture du sabot. Il en résulte des chocs au niveau du barreau qui perturbent la trajectoire de celui-ci. Il a été proposé par le brevet US4724770 de prévoir à l'arrière du barreau un bourrelet formant charnière et 25 empêchant le glissement des segments du sabot par rapport au barreau. Cependant une telle solution est complexe et impose un usinage spécifique du barreau et du sabot. L'invention a pour but de proposer un projectile 30 permettant de pallier de tels inconvénients. Ainsi le projectile selon l'invention permet de réduire les interférences entre le sabot et le barreau lors de l'ouverture du sabot à la sortie du tube de l'arme. 2906360 2 L'invention a donc pour objet un projectile sous calibré comportant un sabot au calibre formé d'au moins trois segments en contact deux à deux au niveau de plans de joints et entourant un barreau sous-calibré présentant un axe 5 longitudinal, projectile caractérisé en ce que les segments sont réalisés de telle sorte que les intersections géométriques de leurs différents plans de joints se situent à distance de l'axe longitudinal du barreau, chaque segment ayant alors une géométrie asymétrique. Les plans de joint d'un segment pourront former entre eux un angle égal à 360 /N, N étant le nombre total de segments du sabot. Le barreau pourra être relié au sabot par un filetage et les plans de joint de chaque segment seront alors disposés de 15 telle sorte que le sens du filetage favorise l'éjection du segment. Suivant un mode particulier de réalisation, et avec un barreau introduit par l'arrière du sabot et ayant un filetage à pas à droite, les plans de joint de chaque segment sont 20 disposés par rapport au barreau de telle sorte que chaque segment comporte, en observant le sabot au niveau de sa partie avant et suivant le sens des aiguilles d'une montre, un premier plan de joint formant un angle obtus avec une première tangente au barreau. 25 Suivant un autre mode de réalisation, lorsque le sabot comporte au moins un bras radial sur chaque segment, les bras sont positionnés angulairement sur chaque segment de façon à assurer un verrouillage du sabot sur le barreau. Ainsi, pour chaque segment, le ou les bras sont 30 positionnés angulairement plus proches du plan de joint qui délimite avec le barreau une zone amincie du segment considéré. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de différents modes 2906360 3 de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure 1 est une vue latérale externe d'un projectile selon un premier mode de réalisation de 5 l'invention, - la figure 2 est une vue de ce même projectile en coupe transversale, coupe réalisée au niveau du plan dont la trace AA est repérée à la figure 1, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais 10 sur laquelle un segment du sabot a été retiré, - la figure 4 est une vue latérale externe d'un projectile selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue de ce même projectile en coupe 15 transversale, coupe réalisée au niveau du plan dont la trace BB est repérée à la figure 4. En considérant la figure 1, un projectile 1 selon l'invention comporte d'une façon classique un sabot 2 réalisé en matériau léger (tel qu'un alliage d'aluminium ou bien un 20 matériau composite), sabot qui entoure un barreau 3 sous-calibré. Le barreau est en acier ou bien en un alliage dense à base de tungstène. Le barreau porte à sa partie arrière un empennage 4 25 assurant sa stabilisation sur trajectoire. Le sabot porte au niveau d'une partie arrière une ceinture 5, réalisée en matière plastique, et qui assure l'étanchéité aux gaz propulsifs lors du tir dans le tube d'une arme (non représenté). 30 Le sabot 2 comporte également une portée avant 6 sur laquelle est disposée une bande de frottement 7 réalisée également en matière plastique. Une telle configuration générale d'un projectile sous calibré stabilisé par empennage (projectile flèche) est bien 2906360 4 connue. On pourra notamment considérer les brevets FR2521717 et FR2661739 qui décrivent des projectiles flèches connus. Le sabot 2 est destiné à permettre le tir du projectile dans l'arme. Il est constitué de plusieurs segments (le plus 5 souvent trois) qui entourent le barreau 3 et qui sont en contact deux à deux au niveau de plans de joints. A la sortie du tube de l'arme les segments du sabot 2 s'écartent du barreau 3 sous l'action de la pression aérodynamique qui s'exerce au niveau de la partie avant (AV) 10 du sabot 2. L'écartement des segments conduit à la rupture de la ceinture 5 et de la bande 7 et le sabot libère donc le barreau 3 qui poursuit sa trajectoire. La figure 2 montre une coupe du projectile selon l'invention. On a représenté sur cette figure trois droites 9a, 9b et 9c passant toutes par l'axe 8 du projectile et formant les unes avec les autres des angles de 120 . Ces trois droites matérialisent les positions habituelles des plans de joint inter segments dans les projectiles flèches selon l'art antérieur. Il est en effet habituel de réaliser des sabots comportant trois segments présentant chacun un plan de symétrie qui est le plan bissecteur du dièdre formé par les deux plans de joint du segment considéré. En coupe ce plan bissecteur a pour trace la bissectrice (non représentée) de l'angle séparant les deux directions 9 consécutives considérées. On voit sur cette figure que le projectile selon l'invention diffère notablement de l'art antérieur. En effet les plans de joints 10a, 10b et 10c sont réalisés de telle sorte que leurs intersections géométriques se situent à distance de l'axe longitudinal 8 du barreau. Ainsi sur la figure 2, les plans l0a et 10b ont une intersection géométrique théorique située au niveau du point 2906360 5 11, les plans 10b et 10c ont leur intersection située au niveau du point 12 et les plans 10c et l0a ont leur intersection située au niveau du point 13. Les intersections géométriques théoriques des trois plans 5 de joint ne sont donc plus confondues avec l'axe 8 du projectile 1 mais forment un trièdre dont la trace dans le plan de coupe de la figure 2 est un triangle de sommets 11, 12 et 13. On remarque ainsi que, pour chaque segment, 10 l'intersection géométrique des deux plans de joint se trouve sur un des deux plans de joint du segment considéré. L'intersection 11 se situe ainsi sur le plan 10b, l'intersection 12 sur le plan 10c et l'intersection 13 sur le plan 10a. 15 Chaque segment a donc une géométrie asymétrique, c'est à dire dépourvue de plan de symétrie. Les différents segments 2a, 2b et 2c sont cependant identiques et ils ont donc tous la même masse. Le centre de gravité du projectile 1 est donc toujours situé sur l'axe 8 20 du projectile et ce dernier n'est pas déséquilibré lors du tir. Comme cela est visible sur la figure 2, chaque plan de joint 10a, 10b ou 10c est parallèle à un des plans de symétrie 9a, 9b et 9c et situé à une distance d de ce 25 dernier. Les plans de joint d'un segment forment donc toujours entre eux un angle égal à 120 . Les formes asymétriques de chaque segment conduisent à un décalage du centre de gravité de chacun. Les centres de 30 gravité Ga, Gb et Gc se trouvent ainsi plus proches respectivement des plans de joint 10c, 10b et 10a. Cette asymétrie conduit lors de la séparation des segments du sabot à une mise en rotation de chaque segment autour d'un axe qui est parallèle à l'axe 8 du projectile. 2906360 6 antérieur un l'arrière du qui conduit à l'éloigne de interférence du barreau. de réalisation, lorsque le barreau 10 est relié au sabot par un filetage, on disposera les plans de joint de chaque segment de telle sorte que le sens du filetage favorise l'éjection de chaque segment. Comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 3 (sur laquelle le segment 2c du sabot a été retiré), 15 les plans de joint de chaque segment 2a,2b,2c sont disposés par rapport au barreau 3 de telle sorte que chaque segment comporte, en observant le sabot au niveau de sa partie avant (AV) et suivant le sens des aiguilles d'une montre, un premier plan de joint 10a, 10b, 10c qui forme un angle obtus 20 a avec une tangente au barreau Ta, Tb, Tc. Les angles sont obtus car on considère ici les tangentes orientées suivant le sens des aiguilles d'une montre. Une telle disposition est favorable à l'éjection des segments lorsqu'elle est en combinaison avec la mise en place 25 d'un barreau vissé par l'arrière du sabot (ce qui est généralement le cas) et dont le filetage a un pas à droite (vissage dans le sens des aiguilles d'une montre). On a représenté sur la figure 3 par la flèche F le sens de vissage du barreau dans le sabot lorsque le filetage 30 barreau a un pas à droite et que l'on observe le sabot au niveau de sa partie avant (AV sur la figure 1). En effet on évite ainsi tout coincement des segments du sabot au niveau des zones voisines du barreau 3 où lesdits Il n'y a donc plus comme dans l'art écartement des segments avec interférence avec barreau 3, mais un pivotement de chaque segment son écartement suivant une trajectoire qui l'empennage arrière 4. On évite ainsi toute mécanique sabot/empennage loirs de la libération Le barreau 3 pourrait être relié au sabot par des gorges circulaires. Suivant un autre mode 2906360 7 segments sont les plus minces (zones repérées Z sur les figures 2 et 3). D'une façon connue, les ailettes de l'empennage 4 ont un léger braquage qui fait tourner légèrement le projectile autour de son axe 8 (de l'ordre de quelques dizaines de tours par seconde). Cette rotation entraîne un effet centrifuge qui s'exerce sur les différents segments. Les centres de gravité Ga, Gb et Gc se trouvant plus 10 proches respectivement des plans de joint l0c, l0b et 10a, donc des plans de joints délimitant les zones minces Z, la force centrifuge qui s'exerce sur les segments du sabot à la sortie du tube de l'arme conduit (au moins dans les premiers instants de l'ouverture du sabot) à un glissement radial de 15 chaque segment par rapport à son voisin le long du plan de joint délimitant avec le barreau une zone amincie Z. Ainsi le segment 2c glisse radialement sur le plan de joint 10a, le segment 2b glisse sur le plan de joint l0b et le segment 2a glisse sur le plan de joint 10c. 20 Les segments ne se verrouillent donc pas mutuellement au niveau des zones amincies Z et le sabot s'ouvre avec un mouvement rotatif de chaque segment. Différentes variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. 25 On a ainsi décrit un sabot comportant trois segments. Il est bien entendu possible de définir un sabot conforme à l'invention et comportant plus de segments, par exemple quatre. Si on désigne par N le nombre total de segments du sabot, 30 les plans de joint des segments formeront de préférence entre eux un angle égal à 3600/N. On assure ainsi des masses identiques pour chaque segment du sabot. Les figures 4 et 5 montrent un autre mode de réalisation d'un projectile selon l'invention. 2906360 8 Suivant ce mode de réalisation le sabot 2 du projectile 1 est très long et chaque segment 2a, 2b, 2c comporte un bras radial arrière 14a, 14b ou 14c. Ces bras 14 sont au calibre de l'arme et ils permettent de fournir un appui de guidage 5 complémentaire pour le projectile 1 dans le tube de l'arme. Cet appui est disposé à distance de l'arrière de la ceinture 5. Une telle configuration générale de sabot est bien connue de l'Homme du Métier. On pourra par exemple consulter le 10 brevet FR2842897 qui décrit un tel type de sabot. Conformément à ce mode particulier de réalisation de l'invention, les segments du sabot sont là encore asymétriques. Les bras 14 ne sont donc pas disposés non plus d'une 15 façon symétrique par rapport aux plans de joint 10. Comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 5, chaque bras 14 est disposé au voisinage du plan de joint délimitant la zone amincie Z du segment considéré. Ainsi le bras 14a du segment 2a est proche du plan de 20 joint 10c, le bras 14b du segment 2b est proche du plan de joint 10b, et le bras 14c du segment 2c est proche du plan de joint 10a. Une telle disposition permet d'améliorer le maintien du barreau dans le tube de l'arme lors du tir. En effet l'effort 25 communiqué à chaque segment par le tube au niveau de chaque bras 14 a alors pour effet d'accroître le verrouillage des segments les uns par rapport aux autres. L'Homme du Métier déterminera précisément la position angulaire optimale des bras en fonction des efforts subis par 30 le sabot lors du tir et de la géométrie du sabot (notamment des angles entre les différents plans de joint). D'un point de vue mécanique, il suffit pour que le serrage soit assuré que la résultante des efforts exercés radialement sur le sabot au niveau de chaque bras 14 n'ait 2906360 9 pas pour effet de faire glisser les segments les uns par rapport aux autres le long des plans de joint 10. On a vu dans la description du mode de réalisation précédent, que la géométrie asymétrique du sabot conduisait à 5 un mécanisme d'ouverture du sabot dans lequel les segments glissaient les uns par rapport aux autres le long d'un plan privilégié qui est (pour un segment donné) le plan de joint délimitant avec le barreau la zone amincie Z. Ainsi le segment 2c glisse sur le plan de joint 10a, le 10 segment 2b glisse sur le plan de joint 10b et le segment 2a glisse sur le plan de joint :10c. D'un point de vue mécanique, plus le bras 14 se trouve angulairement éloigné du plan de glissement (délimitant la zone amincie Z du segment considéré), plus le risque 15 d'amorcer l'ouverture du sabot est important. Inversement plus le bras 14 se trouve proche de ce plan de glissement, plus le verrouillage du sabot est ferme. L'équilibre mécanique est assuré si chaque effort exercé par le bras a sa composante sur le plan de glissement 20 considéré (projection géométrique sur ledit plan) qui est orientée vers le barreau 3. La position angulaire extrême théorique pour chaque bras 14 est donc celle correspondant aux directions 15a, 15b et 15c qui sont perpendiculaires à chacun des plans de 25 glissement considérés (10a,10b,10c). Ainsi pour le segment 2c le bras 14c pourra être positionné angulairement entre les directions 10a et 15c (la flèche 2 présente l'amplitude de positionnement maximale du bras 14c pour le segment 2c). 30 Concrètement et pour faciliter l'ouverture du sabot, on préférera (comme représenté sur la figure) placer le bras au voisinage de la direction radiale passant par le centre de gravité Ga,Gb ou Gc du segment considéré. 2906360 10 A titre de variante on pourra bien entendu réaliser un sabot comportant des bras de guidage disposé à l'avant du sabot. Le positionnement angulaire de ces bras avant sera réalisé suivant les mêmes règles que décrit précédemment. Un sabot pourra par ailleurs (comme décrit par le brevet FR2842897) comporter des bras à l'avant du sabot ainsi que des bras à l'arrière du sabot (sabot comportant trois appuis). 1C, REVENDICATIONS 1- Projectile sous calibré (1) comportant un sabot (2) au calibre formé d'au moins trois segments (2a,2b,2c) en contact deux à deux au niveau de plans de joints (10a,10b,10c) et entourant un barreau (3) sous-calibré présentant un axe longitudinal (8), projectile caractérisé en ce que les segments (2a,2b,2c) sont réalisés de telle sorte que les intersections géométriques (11,12,13) de leurs différents plans de joints (10a,10b,10c) se situent à distance de l'axe longitudinal (8) du barreau (3), chaque segment ayant alors une géométrie asymétrique. 2- Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans de joint (10a,10b,10c) d'un segment forment entre eux un angle égal à 360 /N, N étant le nombre total de segments du sabot (2). 3- Projectile selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le barreau (3) est relié au sabot (2) par un filetage et en ce que les plans de joint (10a,10b,10c) de chaque segment sont disposés de telle sorte que le sens du filetage favorise l'éjection du segment (2a,2b,2c). 4- Projectile selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'avec un barreau (3) introduit par l'arrière du sabot (2) et ayant un filetage à pas à droite, les plans de joint (10a,10b,10c) de chaque segment sont disposés par rapport au barreau (3) de telle sorte que chaque segment comporte, en observant le sabot au niveau de sa partie avant et suivant le sens des aiguilles d'une montre, un premier plan de joint formant un angle (a) obtus avec une première tangente (Ta,Tb,Tc) au barreau (3). 5- Projectile selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le sabot (2) comporte au moins un bras radial (14a,14b,14c) sur chaque segment (2a,2b,2c), les bras 2906360 12 étant positionnés angulairement sur chaque segment de façon à assurer un verrouillage du sabot (2) sur le barreau (3). 6- Projectile selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour chaque segment, le ou les bras (14a,14b,14c) sont 5 positionnés angulairement plus proches du plan de joint qui délimite avec le barreau une zone amincie (Z) du segment (2a,2b,2c) considéré.