PROPULSIVE CHARGE FOR AMMUNITION AND PROCESS FOR CHARGING CARTRIDGES

Abstract: 1. Ammunition propellant charge for all-calibre weapons designed to increase the filling coefficient of a metal or combustible casing, characterized by the fact that it is made of at least one perforated propellant associated with a monotubular propellant in mass proportions of 60 to 85% and 15 to 40% respectively, together with a coating material in a small proportion.

Description: Chargement propulsif de munitions Le secteur technique de la présente invention est celui des chargements propulsifs de munitions à douille métallique ou non. On sait que les performances balistiques d'une munition sont étroitement liées au coefficient de remplissage de la douille ; ainsi plus ce coefficient est important, plus les performances sont élevées. Pour atteindre des coefficients de remplissage élevés, par exemple de 1400g/dm3, on a proposé des chargements propulsif s compactés c' est-à-dire des blocs d'une ou plusieurs poudres en mélange réalisés notamment sous pression à chaud en présence d'un liant thermodurcissable selon des proportions variant de 5 à 10%, le plus souvent. Le procédé de fabrication de ces blocs est relativement long et nécessite, outre la cuisson, l'utilisation d'un moule résistant à des pressions de l'ordre de 10 pua De plus, les chargements propulsifs compactés ainsi obtenus pre sentent une stabilité dimensionnelle insuffisante lorsqu'ils sont soumis à des cycles athermiques de vieillissement accéléré. En effet, les blocs de poudre comprimée se dilatent et se contractent, ce qui entraine une évolution de la structure du liant perturbant considérablement le comportement balistique. Pour pallier cet inconvénient il est indispensable de faire subir aux charges compactées un ou plusieurs traitements thermiques de stabilisation. On a encore constaté que lorsque ces munitions sont soumises à un régime de vibrations intenses, par exemple dans une arme automatique le bloc comprimé se cassait fréquemment. Dans ces des: cas, il se produit un déréglae important lors du tir qui se traduit par une élévation importante des pressions développées dars 1' arme. Un autre inconvénient majeur des blocs pro pulsifs réside dans le fait qu' ils doivent posséder un diamètre sensiblement équivalent, mais non supérieur, à celui de l'ouver- ture des couilles dans lesquelles ils sont introduits ; dans bon être de cas, ces douilles possèdent un rétreint important à leur partie supérieure où vivent se fixer le projectile, ce qui empêche leur utilisation avec des chargements compactés. On connaît le remplissage automatique des douilles métalliques Par une poudre propulsive à grains sphériques, ou cylindoriques rono- et nultitubulaires sans liant d'aucune sorte. Ce pendant, bien cue la fabrication de ce type de munitions soit autmatisée, le coefficient de remplissage de la douille est limité à 1000g/dm , dans les conditions les plus favorables. L'invention vise à remédier aux inconvénients précités en fournissant un chargement propulsif comportant au moins deux poudres dont le coefficient de remplissage est notablement supe- rieur à celui des chargements en vrac et qui ne nécessite aucune opération de compactage. Elle a aussi pour but de fournir un chargement propulsif qui peut être appliqué à une douille de nature quelconque présentant ou non un rétreint. Elle a encore pour but de fournir un chargement qui peut être introduit dans une douille de façon autcmatique ou semi-autanatique très rapide. Elle a aussi pour but de conférer aux chargements à douille combustible une tenue mécanique convenable. L'invention a donc pour objet un chargement propulsif de munitions pour armes de tous calibres destiné à augmenter le coefficient de remplissage d'une douille métallique ou combus- tible, caractérisé en ce qu'il est constitué par l'association d'une poudre à perforations et une poudre monotubulaire selon les pourcentages respectifs 60 à 85 et 15 à 40% et une matière d'enrobage selon un faible pourcentage. Selon une réalisation, le chargement propulsif peut être constitué Fer l'association d'une poudre à perforations et une poudre à grains sphériques selon les pourcentages respectifs 65 à 80% et 20 à 35% et une matière d'enrobage selon un faible pourcentage. Selon une autre réalisation, le chargement propulsif peut être constitué par l'association d'une poudre à perforations, une poudre ronotubulaire et une poudre à grains sphériques selon les pourcentages en grasse respectifs 60 à 85%, 15 à 40% et 0 à 20% et une matière d'enrobage selon un faible pourcentage. De façon avantageuse le pourcentage de matière d'enrobage ge est compris entre 0,5 et 3,5E par rapport à la masse totale de poudre. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la matière d'enrobage est un agglomérant huileux, par exemple du dibutylphtalate ou un polyisocyanate, en particulier un diisocyanate. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la matière d'enrobage est un prépolymere thermadurcissable par exem- ple un polyuréthane. On a constaté qu'en choisissant des pourcentages bien définis d'une poudre à 19 perforations d'une poudre monotubulaire et/ou d'une poudre à grains sphériques mélangées à une matière d'enrobage, on obtenait des chargements présentant un coefficient de remplissage voisin ae 1200g/dn3. Ces chargements peuvent etre réalisés unitairement c'est-à-dire cartouche par cartouche dans un mélangeur, où les grains des trois poudres sont enrobés ce qui assure en autre une bonne répartition granulanétrique. De cette manière, la disposition spatiale des grains ne varie pas dans le temps meme après un stockage prolongé et les caractéristiques balistiques des munitions ainsi obtenues ne sont pas mc- difiées. Ainsi avec des munitions de 30 mn, on a obtenu une au gnentation moyenne de 20% de la densité du chargement. Lorsque les munitions de 30 mm sont fabriquées avec des douilles présentant un rétreint la masse de poudre est plus importante que celle utilisée avec les douilles sans rétreint. I1 est donc nécessaire d'augmenter sensiblement le pourcentage de liant pour intensifier son rôle de modérateur superficiel de com- bustion, afin que la pression générée dans l'arme soit compatible avec celle-ci. I1 est à remarquer que les dimensions des grains des trois poudres doivent être adaptées au calibre de la munition et il est préférable que l'épaisseur de chacune des poudres soit sensiblement équivalente, l'épaisseur de la poudre monotubulaire étant généralement la plus faible ce qui est avantageux au point de vue association dimensionnelle, une correction balistique étant aprortée par un traitement modérateur superficiel plus poussé. Un tout premier résultat procuré par le chargement selon l'invention est une augmentation très sensible du coefficient de remplissage de la douille qui atteint au moins 1200g/dm3 Par rap- port aux chargements réalisés automatiquement avec de la poudre en vrac. D'autre part, la matière d'enrobage joue le rôle de mo- dérateur superficiel complementaire de combustion. Dans le cas où la matière d'enrobage est un prépolymère thermodarcissable, les constituants du chargement après remplissage de la douille se transforment en un agrégat solide possédant une résistance mécanique non négligeable qui s' adapte particulièrement au char- gement des douilles combustibles. On obtient ainsi un ensemble combustible de bonne tenue mécanique. Les polyisccyanases, grâce à des réactions chimiques de liaison avec la nitrocellulose des poudres conduisent à des chargements figés possédant des proprietés mécaniques catiparables à celles obtenues à partir de liants thermodurcissables. Le chargement figé in situ ne flotte donc pas comme c'est le cas pour des chargements compactés préalablement et résiste très bien aux cycles thermiques de vieillissement par exemple un cycle tber-hygranétrique. Lorsqu'on réalise des chargements volumineux, par eX ple pour des munitions de 120 irrn, un canal axial doit être pratiqué de façon connue dans le chargement de manière à faciliter l'allumage, à assurer la sécurité de fonctionnement et à obtenir une bonne régularité de tir. D'autre part, il est quelquefois nécessaire de ménager un canal axial dans les chargements pour douille à rétreint, tout particulièrement lorsque ce rétreint est très accentué, ce qui correspond le plus souvent à des munitions à performances élevées. Les poudres mises en oeuvre habituellement dans la fabrication des munitions de calibre 20 à 30 rrrn doivent subir un traitement modérateur tres poussé ; ce traita1tent peut-être réalisé en partie ou en totalité en augmen- tant la proportion de liant. Pour réaliser des ntrnitions comportant un chargement selon l'invention, on procède de la manière suivante ou de façon équivalente. On mélange les poudres selon les pourcentages indiqués en quelques secondes dans un mélangeur avec une matière d'enrobage choisie de façon convenable en faible proportion pais on introduit dans la douille la masse mn solidifiée ainsi obte- nue. Le positionnement du projectile permet de parfaire le tassenent du chargement. Si la matière d'enrobage est un prépolymère thermodurcissable, les munitions ainsi réalisées sont ensuite soumises à un étuvage à une température inférieure à 1000C. Le charcerlent se solidifie dans la douille et adhère à la paroi de celleci. On voit donz que le chargement selon l'invention ne nécessite pas l'utilisation ae pression élevée par exemple de l'ordre de 8.1G7Pa ane nécessite la réalisation d'un chargement compacté et peut être mis en ouvre sur des douille présentant ou non un rétreint. D'autres avantages du chargement selon l'invention seront mieux compris à la lumière de la description qui va suivre de modes de réalisation particuliers donnés pour une munition de 30mm à titre indicatif sans aucun caractère limitatif. Les exemples 1 à 3 illustrent le mode de ralisation selon lequel la matière d'enrobage est un agglcmérant huileux et les exemples 4 à 8 le mode de réalisation selon lequel la matière d'enrobage est un prepolymere thermodurcissable. Dans les exemples suivants, la vitesse du projectile est mesurée de façon classique à 25 mètres ; la pression est nu3surée classiquement à l'aide d'un dispositif piézoélectrique ; les pourcentages indiqués sont des pourcentages en masse. Le pourcentage de liant est calculé par rapport à la masse totale de poudre. Dans tous les exemples suivants les poudres utilisées sont constituées par de la nitrocellulose (simple base). Les grains cylindriques monotubulaires ont une epaisseur comprise entre 0,3 et 0,4 irrn ; les grains cylindri ques à 19 trous ont un web de 0,36 mm ; les grains sphériques ont un diamètre de 0,35 à 0,45 rtrn. Exemple 1 On mélange de façon intime les trois poudres ainsi que 1' agglomérant huileux selon la composition indiquée ci-après. Le chargement ainsi obtenu en quelques secondes est introduit dans les douilles. Puis les munitions sont testées balistiquement après plusieurs jours de reps. - 778 de poudre à 19 perforations - 15% de poudre monotubulaire - 8% de poudre à grains sphériques - 2,0% de dibutylphtalate Par rapport à la composition totale de poudre. Les résultats sont les suivants Densité du chargement : d = 1200 g/dm Vitesse du projectile : V25 = 824m/s Pression pfézoélectrique : P = 2723. 105 Pa Exemple 2 On réalise un chargement dans les mânes conditions que dans l'exemple Précédent à partir de la composition suivante - 77% de poudre à 19 perforations - 15% de poudre monotubulaire - 8% de poudre à grains sphériques - 0,7% de diisocyanate. La densité du chargement est de : 1200 g/dm La vitesse du projectile est : V25 = 898 m/s La pression piézoélectrique est P = 3764. 105 Pa Exemple 3 On réalise un chargement présentant la composition suivante - 778 de poudre à 19 perforations - 15% de poudre nonotubulaire - 8% de poudre à grains sphériques - 0,98 de diisocyanate. La densité du chargement est de : 1200 g/dm3 La vitesse du projectile est V25 = 888 m/s La pression piézoélectrique est P = 3590. 10 Pa Exemple 4 On réalise un chargement selon le procédé indiqué par mélange des composants de départ suivants : - 75% de poudre à 19 perforations - 15% de poudre monotubulaire - 10% de poudre à grains sphériques. On utilise 1% d'un prépolymère thermodurcissable connu sous le nom de "HSV", commercialisé par la société "Vos Schemie Soloplast". Ce prépolymère est de type polyuréthane. Après remplis- sage des douilles les munitions sont soumises à un étuvage à 900C pendant 2 heures environ. La densité du chargement est de : 1200 g/dm3 La vitesse du projectile est : V25 = 873 m/s La pression piézoélectrique est P = 3648. 105 Pa Exemple 5 On réalise des munitions dans les mêmes conditions que précédemment avec les mêrnes pourcentages de poudre mais avec 1,5E de HSV. La densité du chargement est de : 1200 g/dm La vitesse du projectile est V25 = 893 m/s La pression piézoélectrique est P = 3980. 10 Pa La dispersion des résultats au tir s'accentue lorsque la proportion de liant augmente. Exemple 6 On soumet des munitions réalisées selon 1 'exemple 5 à 10 cycles de vieillissement de 24 heures chacun (cycle thermo-hygro- métrique). On obtient les résultats suivants Vitesse du projectile V25 = 897 m/s Pression piézoélectrique P = 4094. 105 Pa On constate que les effets sur le comportement balistique dus au vieillissement sont très limités et ne dépassent jamais les limites de dispersion des chargements classiques en vrac. Exemple 7 On réalise des munitions selon le mode de réalisation donné à l'exemple 4. La composition des chargements est la suivante - 73% de poudre à 19 perforations - 17% de poudre monotubulaire - 10t de poudre à grains sphériques - 1,1% de H.S.V. Les résultats sont les suivants Densité du chargement : 1200 g/dm3 Vitesse du projectile : V25 = 865 m/s Pression piézoélectrique : P = 3578. 105 Pa Exemple 8 On réalise des munitions comportant des chargements ayant la composition donnée à l'exemple précédent. Tbutefois le pourcentage de prépolymere HSV est de 1,4%. Les résultats sont les sui vante Densité : 1200 g/dm3 ; Vitesse : V25 = 853 m/s ; Pression : P = 3279. 105 Pa Exemple 9 On réalise un chargement selon la méthode enseignée dans 1' exemple 1 à partir de la composition suivante - 75E de poudre à 19 perforations - 25% de poudre manotubulaire - 1 à 1,5t de aiisocyanate. La densité du chargement est de 1200 g/dm3 La vitesse du projectile est : V25 = 867 m/s La pression piézoélectrique est : P = 3220. 105 Pa Exemple 10 On réalise un chargement selon la méthode enseignée dans l'exemple 1 à partir de la composition suivante - 70% de poudre à 19 perforations - 30% de poudre à grains sphériques - 1 à 1,5% de diisocyanate. La densité du chargement est de : 1200 g/dm3 La vitesse du projectile est : V25 = 846 m/s La pression piézoélectrique est : P = 3220. 105 Pa Exemple 11 On réalise un chargement selon la méthode enseignée dans l'exemple 1 à partir de la composition suivante - 68% de poudre à 19 perforations - 32E de poudre monotubulaire - 0,6% de diisocyanate. Les résultats sont les suivants La densité du chargement est de : 1.200 g/dm3 la vitesse du projectile est V25 = 894 m/s La pression piézoélectrique est P = 3056. 105 Pa

Claims: R E V E N D I C A T I O N S 1 - Chargement propulsif de munitions pour armes de tous calibres destiné à augmenter le coefficient de remplissage d'une douille métallique ou ccmbustible, caractérisé en ce qu'il est constitué par l'association d'au moins une poudre à perforations et une poudre ntmtubulaire selon les pourcentages en masse respectifs 60 à 85% et 15 à 40% et une matière d'enrobage selon un faible pourcentage. 2 - Chargement propulsif de munitions pour armes de tous calibres destiné à augmenter le coefficient de remplissage d'une douille métallique ou combustible, caractérisé en ce qu'il est constitué par l'association d'au moins une poudre à perforations et une poudre à grains sphériques selon les pourcentages en masse respectifs 65 à 80% et 20 à 35% et une matière d'enrobage selon un faible pourcentage. 3 - Chargement propulsif de munitions pour armes de tous calibres destiné à augmenter le coefficient de remplissage d'une douille métallique ou oombustible, caractérisé en ce qu'il est constitué par l'association d'au moins une poudre à perforations, une poudre monotubulaire et une poudre à grains sphériques selon les pourcentages en masse respectifs 60 à 85%, 15 à 40% et 0 à 20% et une matière d'enrobage selon un faible pourcentage. 4 - Chargement propulsif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pourcentage en masse de matière d'enrobage est ccqpris entre 0,5 et 3,5% par rapport à la masse totale de poudre. 5 - Chargement propulsif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière d'enrobage est un agglanérant huileux. 6 - Chargement propulsif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'agglomérant huileux est constitué par du dibutylphta- late. 7 - Chargement propulsif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'agglamérant huileux est constitué par un polyisocyanate et mtartrtent un diisocyanate. 8 - Chargement propulsif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière d'enrobage est choisie parmi les prépolymères thermodurcissables. 9 - chargement proF lsif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le prépolymère est un plyuréthane. 10 - Chargement propulsif pour munition de 30 mn selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que l'épaisseur des poudres est comprise entre 0,3 et 0,47 mm. 11 - Procédé de fabrication de munitions comportant un chargement selon l'une quelconae des revendications précédentes, caractérisé en ce que - on mélange les différents grains de poudre avec la matiere d'enrobage - on introduit la masse non solidifiée ainsi obtenue dans la douille de la munitions, - on met en place le projectile, - on sonnet le cas échéant les munitions à un étuvage à une te-l- pérature inférieure à 1000C pendant un temps suffisant.

Inventors: CANNAVO, CHRISTIAN GAETAN SAUVEUR, GENS, HENRI JULES, Cannavo, Christian Gaétan Sauveur
Applicants: ETAT-FRANCAIS REPRESENTE PAR LE DELEGUE GENERAL POUR L'ARMEMENT
Application year: 1979
Main classification: F42B9
IPC codes: C06B45, F42B5