FR2763120A1 - Corps de sous-munition pour la production de brouillard - Google Patents
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Abstract
Le corps de sous-munition (1') pour la production de brouillard est constitué d'un comprimé se présentant sous forme de disque plat, calibré, empilable, avec un rapport hauteur/largeur compris entre environ 1 pour 1,5 et 1 pour 5.Il comprend du phosphore rouge comme substance active principale et il est conformé par des fibres incorporées à la substance active (3, 3a, 3b, 3c) et/ou par une enveloppe (2, 2a, 2b, 2c) lui conférant une structure et une forme stables en tir, en éjection et en chargement, le temps de combustion étant réglable chimiquement et/ou physiquement, ainsi que par la hauteur, la pression de compression et/ou la composition de la substance active (3, 3a, 3b, 3c).Application à des projectiles porteurs gyrostabilisés à éjection axiale des sous-munitions.
Description
" Corps de sous-munition pour la production de brouillard " La présente
invention concerne un corps de sous-munition pour la
production de brouillard.
Il est connu de réaliser des corps de sous-munition symétriques en rotation pour projectile à brouillard avec un rapport hauteur/diamètre d'environ 1 pour 1, les sous-munitions étant habituellement intégrées par quatre ou cinq ou en quantité inférieure à une enveloppe de projectile. Les sous-munitions étant centrées à l'intérieur du projectile et subissant la rotation de l'enveloppe de projectile, après l'éjection elles restent stables sur une trajectoire secondaire,
ce qui permet d'éviter une trop grande dispersion des sous-munitions au sol.
L'augmentation du nombre de corps de sous-munitions par projectile permet d'augmenter le nombre de sources de brouillard au sol. Il est alors souhaitable d'obtenir une nuage de brouillard homogène, ce qui est particulièrement important quand l'effet de brouillard à proximité immédiate de chaque corps à brouillard concourt de manière prépondérante à une couverture d'ensemble, comme c'est par exemple le cas pour les brouillards à effet
d'émission dans la zone des infrarouges.
La multiplication des corps de sous-munition a jusqu'à présent été rendue possible principalement par leur conformation en segments de cylindre ou en coins (appelés aussi " wedges "), leur disposition radiale autour de l'axe médian
du projectile et leur poids respectif ne dépassant pas celui d'une petite bombe.
Toutefois, la trajectoire secondaire de ces segments ou coins après éjection du projectile est influencée de manière défavorable par la rotation de ce dernier, comme c'est le cas pour les bombes- projectiles importés, de sorte qu'après l'éjection une importante accélération radiale entraîne une répartition sur une grande surface des corps à brouillard, cette accélération radiale dépendant en outre fortement de la hauteur d'éjection. Les corps à brouillard risquent alors d'être trop écartés les uns des autres et de produire un nuage de brouillard non
homogène.
On connaît par le DE 29 08 116 C2 et le DE 28 30 119 A1 des projectiles à charges à brouillard dans lesquels au moins une partie de la substance active se présente sous forme de disque avec une composition
centrale explosive ou fusante ou une âme centrale pulvérulente.
Il est par ailleurs connu de régler le temps de combustion d'une sousmunition par sa hauteur, la pression de compression et/ou la formulation de sa masse active productrice de brouillard. Ainsi est-il connu, par exemple par le DE 33 26 884 C2, de régler la vitesse de combustion d'une composition à
brouillard en recourant à des formulations spéciales.
Ainsi le DE 37 07 694 C2 décrit-il une composition d'allumage comprenant un comprimé de nitrocellulose et de poudre de charge propulsive et des fibres de matériau conducteur. Un mélange pyrotechnique de phosphore rouge et de liant est connu par exemple par le DE 34 43 778 A1. On a par ailleurs déjà effectué de nombreuses recherches sur la combustion de masses actives productrices de brouillard sur la base de phosphore rouge. La régulation de la combustion pour l'obtention d'un brouillard homogène et la localisation de ce dernier en constitue le problème central. Les combustions classiques ne sont pas non plus totalement exemptes de risque d'incendie et de nuisance à l'environnement. L'invention a pour objet de fournir des corps de sous-munition pour la production de brouillard qui, utilisés en projectiles ou en grenades, lient la configuration de base (appelée encore " ground-pattern "), autrement dit produisent un nuage de brouillard plus homogène qu'il n'était possible de réaliser jusque là, et qui en outre permettent d'éviter le risque d'incendie et
épargnent l'environnement.
Ce problème est résolu conformément à l'invention par un corps de sous-
munition pour la production de brouillard destiné à un projectile porteur gyrostabilisé à éjection axiale des sous-munitions, constitué d'un comprimé se présentant sous forme de disque plat, calibré, empilable, avec un rapport hauteur/largeur compris entre environ 1 pour 1,5 et 1 pour 5, comprenant du phosphore rouge comme substance active principale et conformé par des fibres incorporées à la substance active et/ou par une enveloppe lui conférant une structure et une forme stables en tir, en éjection et en chargement, le temps de combustion étant réglable chimiquement et/ou physiquement, ainsi que par la hauteur, la pression de compression et/ou la formulation de la substance active. Un mode de réalisation d'un tel corps de sous-munition peut être caractérisé par un allumeur et/ou un temporisateur d'allumage comprenant de manière préférentielle une charge pour allumage fractionné traversant le comprimé en son centre, allumant la substance active et séparant les
comprimés.
Conformément à l'invention, il est en outre proposé de réaliser l'enveloppe sous forme d'une feuille ou d'un récipient, le récipient comprenant de manière préférentielle un cadre porteur pour la réception de la charge du
projectile lors du tir.
Un autre mode de réalisation préféré de l'invention est caractérisé en ce que la substance active est disposée dans un récipient comportant au moins une bouche de sortie et comprend un donneur d'oxygène comme source d'énergie
pour la combustion du phosphore rouge dans le récipient.
A cet égard, il peut être prévu de choisir l'atome donneur d'oxygène dans un groupe comprenant au moins un oxyde, tel qu'un oxyde de fer ou un sulfate
de peroxyde, un persulfate, un perchlorate et/ou un nitrate.
On peut en outre, conformément à l'invention, utiliser de la poudre noire, de préférence de la poudre noire exempte de soufre, ou de la poudre de nitrocellulose éventuellement mélangée à la masse active productrice de
brouillard, afin d'augmenter l'inflammabilité de la substance active.
On peut alors prévoir de disposer la poudre noire ou la poudre de nitrocellulose, éventuellement mélangée à la substance active, autour d'un canal d'allumage. Selon l'invention il peut être aussi prévu au moins une ouverture percée, en particulier sous forme de bouche de sortie, permettant de régler la pression à l'intérieur du récipient (2a, 2b, 2c) et, par suite, la combustion de la substance active. Selon l'invention il est encore proposé que la bouche de sortie puisse s'agrandir pendant la combustion de la matière active, de préférence par la fonte d'au moins une charge d'aluminium dans le récipient. Il est en outre proposé selon l'invention que la quantité de donneur d'oxygène dans la substance active varie dans l'espace afin de régulariser la transformation de la masse lors de la combusion de la substance active, cette dernière présentant une surface de combustion croissant lors de la combusion de l'intérieur, en particulier du canal d'allumage le long de l'axe de la largeur,
vers l'extérieur et une quantité de donneur d'oxygène adaptée.
L'invention propose en outre que la substance active à l'intérieur du récipient soit subdivisée en au moins deux composants, dont l'un comprend dans la zone d'allumage de la substance active des proportions comprises approximativement entre 40% et 60% de phosphore rouge, entre 20% et 40% de donneur d'oxygène, entre 0% et 20% de poudre métallique et entre 0% et % de liant, un autre composant (3c) comprenant dans la zone opposée à la zone d'allumage des proportions comprises approximativement entre 70% et % de phosphore rouge, entre 10% et 20% de donneur d'oxygène, entre 0% et 20% de poudre métallique et entre 0% et 10% de liant. Les pourcentages
indiqués sont relatifs au poids.
On peut alors prévoir un certain nombre de composants de la substance active avec une gradation de la teneur en donneur d'oxygène en fonction de la teneur en phosphore et/ou de la géométrie du récipient, les écarts de gradation
étant de préférence compris approximativement entre 3% et 8%.
A la base de l'invention se trouve la constatation surprenante qu'une division en deux, en trois, en quatre ou en cinq de la hauteur de la substance active par rapport à sa largeur, autrement dit la réduction de la masse et par conséquent du poids, accompagnée simultanément d'un ralentissement du temps d'activité par le réglage de paramètres physiques et chimiques, permet d'augmenter le nombre de corps de sous- munition par projectile ou par grenade, sans que cela entraîne une dispersion inopportune des corps de sous-munition sur leurs trajectoires secondaires, évitant ainsi pour l'essentiel une formation non homogène du nuage de brouillard. Les corps de sous-munition qui, de préférence, se présentent sous forme de disque et sont renforcés, sont ainsi gyrostabilisés et ne subissent pas d'accélération radiale, ce qui les rend bien supérieurs aux " wedges " traditionnels et même aux charges en forme de disque connues. Dans ce contexte, conformément à un mode de réalisation de l'invention, une charge pour allumage fractionné réagit spontanément à l'allumage par la formation d'un important volume de gaz chauds. Les gaz chauds enflamment à leur tour la substance active, le cas échéant par l'intermédiaire d'un temporisateur d'allumage, tandis que sous la montée en pression se détache le culot du projectile, non représenté, portant le corps de sous-munition, et
qu'avec l'évacuation des gaz la sous-munition 1 est entraînée vers l'extérieur.
L'enveloppe conforme à l'invention peut remplir avantageusement deux fonctions. D'une part, les " disques " de substance active peuvent être allumés individuellement dans l'air comme au sol, chacun à l'aide d'un allumeur ou d'un temporisateur d'allumage rapporté sur l'enveloppe correspondante, d'autre part le risque de décomposition par suite d'un effet de rotation ou analogue est minimisé. Cette dernière fonction est également optimisée par le renforcement
de la substance active, par exemple par l'incorportation de fibres. En outre, les.
enveloppes conformes à l'invention peuvent également comporter un cadre
support pour la réception de la charge du projectile, lors du tir.
A la base d'un autre mode de réalisation de l'invention se trouve également la constatation surprenante que la production de brouillard à l'aide d'une substance active peut être localisée et par suite homogénéisée du fait que la combustion du phosphore rouge intervient à l'intérieur d'un récipient et seul le brouillard sort par une ou plusieurs bouches de sortie bien délimitées, tandis que la combustion du phosphore rouge dans le récipient est régulée par la teneur en donneur d'oxygène et la pression à l'intérieur du récipient. La combustion du phosphore rouge dans le récipient rend d'une part la munition plus écologique en service et d'autre part réduit considérablement le risque d'incendie. La détermination de la teneur en donneur d'oxygène et de la pression interne dans le récipient permet selon l'invention d'accroître l'efficacité de la combustion du phosphore rouge de sorte que la transformation, confirmée expérimentalement, peut atteindre un taux d'environ 75%, alors qu'elle est traditionnellement d'environ 30% à l'air libre. La pression intérieure dans le récipient peut être également réglée par des ouvertures percées permettant même une réaction totale du phosphore rouge. Conformément à l'invention, on peut encore prévoir comme régulateur de pression une bouche de sortie pouvant s'agrandir, par exemple en utilisant une charge d'aluminium qui s'évacue par fusion sous la chaleur dégagée par la combustion du phosphore rouge. Du fait que la combustion intervient dans un milieu pratiquement fermé et que le taux de transformation est élevé, il n'y a pas d'enrichissement du sol en nitrates, car on évite au maximum la pénétration dans le sol de masse active non allumée. La combustion se faisant dans un corps de sous- munition en forme de disque de préférence de l'intérieur vers l'extérieur dans le sens radial, la surface de combustion croît avec le temps de combustion, dégageant davantage de brouillard. Pour une meilleure homogénéité de la production de brouillard, cet
accroissement de la production de brouillard est compensé, selon l'invention,-
par une composition antagoniste de la masse active productrice de brouillard. A cette fin, conformément à l'invention, on propose de diminuer la source d'énergie de la substance active, plus précisément le donneur d'oxygène, de préférence graduellement, de l'intérieur vers l'extérieur, de manière que la transformation de la masse, autrement dit la quantité de substance active en combustion par unité de temps, reste constante malgré l'accroissement de la surface de combustion. Cette transformation régulière de la masse évite par ailleurs une décomposition des corps de sous-munition, susceptible à son tour d'entraîner un manque d'homogénéité du nuage de brouillard et recélant des
risques potentiels.
L'inflammabilité de la masse active productrice de brouillard peut, conformément à l'invention, être accrue par l'adjonction, au niveau de la surface d'allumage, de préférence à l'alésage intérieur qui présente deux bouches de sortie, de poudre noire ou de' poudre de nitrocellulose, le cas échéant en mélange avec la masse active. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la
description qui suit, à l'aide de deux exemples de réalisation de l'invention
expliqués en détail en référence aux dessins annexés, o: la figure 1 est une vue en coupe d'un corps de sous-munition conforme à l'invention; et la figure 2 est une vue en coupe d'un autre corps de sous-munition
conforme à l'invention.
Le corps de sous-munition 1 présenté à la figure 1 comprend une enveloppe 2, une masse active 3 productrice de brouillard constituant la substance active avec des fibres incorporées 4 et une charge pour allumage fractionné 5. Ce corps est symétrique en rotation dans un rapport hauteur/largeur de 1 à 3, présentant ainsi une forme de disque. La masse active 3 productrice de brouillard comprend du phosphore rouge. Par ailleurs, l'enveloppe 2 est reliée à un temporisateur d'allumage non représenté,
déclenché sur commande par la charge centrale pour allumage fractionné 5.
Cette dernière réagit alors spontanément à l'allumage par la formation d'un important volume de gaz chauds. Ces gaz chauds allument de leur côté la masse active 3 productrice de brouillard par l'intermédiaire du temporisateur d'allumage tandis que, sous la montée en pression, se détache le culot d'un projectile non représenté, portant le corps de sous-munition 1 et qu'avec
l'évacuation des gaz le corps de sous-munition 1 est entraîné à l'extérieur.
Plusieurs de ces corps de sous-munition 1 en forme de disque comportant chacun une masse active 3 productrice de brouillard renforcée et maintenue cohérente ainsi qu'un temporisateur d'allumage, peuvent être placés dans un projectile ou une grenade, lequel ou laquelle présente alors les avantages suivants:
a) Liaison de la configuration de base.
b) Obtention d'une ballistique secondaire stable.
c) Accroissement des sources productrices de brouillard par configuration. d) Possibilité d'allumage individuel dans l'air comme au sol. Un autre corps de sous-munition 1' conforme à l'invention et représenté à la figure 2 comprend un récipient limité par des parois d'acier 2a, 2b et des charges d'aluminium 2c. Dans le récipient 2a, 2b, 2c est disposée une masse active 3a, 3b, 3c productrice de brouillard, plus précisément autour d'un alésage central constituant un canal d'allumage 5'. De la poudre noire 6 exempte de soufre est disposée tout autour du canal d'allumage 5', I'alésage central
présentant en outre deux bouches de sortie 7.
La masse active 3a, 3b, 3c productrice de brouillard présente une composition qui varie graduellement de l'intérieur, autrement dit en partant de la poudre noire 6 exempte de soufre, vers l'extérieur dans le sens radial, autrement dit vers les parois d'acier 2b. Ainsi la masse active 3a, 3b, 3c comprend-elle trois composants séparés spatialement les uns des autres, dans les proportions pondérales suivantes: a) Le premier composant 3a de la masse active comprend entre 40% et 60% de phosphore rouge, entre 20% et 40% de donneur d'oxygène, entre 0% et 20% de poudre métallique et entre 0% et 10% de liant; b) le second composant 3b de la masse active comprend entre 55% et 75% de phosphore rouge, entre 15% et 30% de donneur d'oxygène, entre 0% et 20% de poudre métallique et entre 0% et 10% de liant; et c) le troisième composant 3c de la masse active comprend entre 70% et 90% de phosphore rouge, entre 10% et 20% de donneur d'oxygène, entre 0% et 20% de poudre métallique et entre 0% et 10% de liant. Le corps de sous-munition 1' décrit en référence à la figure 2 se consume ainsi: Le premier composant 3a de la masse active est allumé par la poudre noire 6 exempte de soufre, ce qui provoque la combustion dudit premier composant 3a. Le brouillard qui se dégage alors peut s'échapper vers l'extérieur par les bouches de sortie 7 pour former un nuage de brouillard, tandis que la combustion a lieu à l'intérieur du récipient 2a, 2b, 2c. Les bouches de sortie 7
servent également à réguler la pression à l'intérieur du récipient 2a, 2b, 2c.
Lors de la combustion du premier composant 3a de la masse active productrice de brouillard, les charges d'aluminium 2c fondent successivement, provoquant un agrandissement des bouches de sortie 7, ce qui se traduit par la poursuite de la régulation de la pression à l'intérieur du récipient 2a, 2b, 2c
pour une combustion homogène.
Après combustion du premier composant 3a, d'une part la surface de
combustion se trouve augmentée, d'autre part la quantité de donneur d'oxygène-
est réduite, afin que le second composant 3b de la masse active se consume avec une transformation de masse régulière comme dans le cas du premier
composant 3a de la masse active.
Après combustion du second composant 3b de la masse active, commence la combustion du troisième composant 3c de la masse active avec une surface de combustion encore augmentée et une quantité de donneur d'oxygène encore réduite, afin d'assurer une transformation de masse constante
lors de la combustion.
L'augmentation des bouches de sortie 7 permet pour une combustion complète une régulation continue de la pression, qui assure une réaction
complète de la masse active 3a, 3b, 3c productrice de brouillard.
Il s'est révélé que l'efficacité de la munition 1, autrement dit le rapport de la masse active 3a, 3b, 3c utilisée aux cendres restantes, était d'environ 75%, ce qui constitue une amélioration considérable à l'égard des munitions conventionnelles dont l'efficacité est d'environ 30%. Ceci, associé au fait que la combustion de la masse active 3a, 3b, 3c se fait dans le récipient 2a, 2b, 2c et que pour ainsi dire aucune masse active 3a, 3b, 3c non allumée ne tombe au sol, rend la munition particulièrement avantageuse d'un point de vue écologique. Le corps de sous-munition 1' ne comporte par ailleurs aucun risque potentiel lié à une combustion à l'air libre et/ou à une décomposition provoquée par une combustion irrégulière, car il permet une combustion homogène à l'intérieur d'un récipient pratiquement clos, condition nécessaire à
la formation d'un nuage de brouillard homogène.
Les caractéristiques de l'invention données par la description qui
précède, les dessins et les revendications, peuvent, tant prises isolément que
dans une quelconque combinaison, contribuer de manière essentielle à la mise
en ceuvre de l'invention dans ses divers modes de réalisation.
Claims (12)
1. Corps de sous-munition (1, 1') pour la production de brouillard destiné à un projectile porteur gyrostabilisé à éjection axiale des sousmunitions, constitué d'un comprimé se présentant sous forme de disque plat, calibré, empilable, avec un rapport hauteur/largeur compris entre environ 1 pour 1,5 et 1 pour 5, comprenant du phosphore rouge comme substance active principale et conformé par des fibres (4) incorporées à la substance active (3, 3a, 3b, 3c) et/ou par une enveloppe (2, 2a, 2b, 2c) lui conférant une structure et une forme stables en tir, en éjection et en chargement, le temps de combustion étant réglable chimiquement et/ou physiquement, ainsi que par la hauteur, la pression
de compression et/ou la composition de la substance active (3, 3a, 3b, 3c).
2. Corps de sous-munition selon la revendication 1, caractérisé par un allumeur et/ou un temporisateur d'allumage comprenant de manière préférentielle une charge pour allumage fractionné (5) traversant le comprimé en
son centre, allumant la substance active (3) et séparant les comprimés.
3. Corps de sous-munition selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que l'enveloppe (2, 2a, 2b, 2c) se présente sous la forme d'une feuille ou d'un récipient, le récipient comprenant de manière préférentielle un
cadre porteur pour la réception de la charge du projectile lors du tir.
4. Corps de sous-munition selon l'une des revendications 1 à 3;
caractérisé en ce que la substance active (3a, 3b, 3c) est disposée dans un récipient (2a, 2b, 2c) comportant au moins une bouche de sortie (7) et comprend un donneur d'oxygène comme source d'énergie pour la combustion
du phosphore rouge dans le récipient (2a, 2b, 2c).
5. Corps de sous-munition selon la revendication 4, caractérisé en ce que le donneur d'oxygène est choisi dans un groupe comprenant au moins un oxyde, tel qu'un oxyde de fer ou un sulfate de peroxyde, un persulfate, un
perchlorate et/ou un nitrate.
6. Corps de sous-munition selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé par de la poudre noire, de préférence de la poudre noire (6) exempte de soufre, ou de la poudre de nitrocellulose éventuellement mélangée à la masse active productrice de brouillard, afin d'augmenter l'inflammabilité de la
substance active (3a, 3b, 3c).
7. Corps de sous-munition selon la revendication 6, caractérisé en ce que la poudre noire (6) ou la poudre de nitrocellulose, éventuellement mélangée à la substance active, est disposée tout autour d'un canal d'allumage (5').
8. Corps de sous-munition selon l'une des revendications 4 à 7,
caractérisé par au moins une ouverture percée, en particulier formant bouche de sortie (7), pour la régulation de la pression à l'intérieur du récipient (2a, 2b, 2c)
et, par suite, de la combustion de la substance active (3a, 3b, 3c).
9. Corps de sous-munition selon l'une des revendications 4 à 8,
caractérisé en ce que la bouche de sortie (7) peut s'agrandir pendant la combustion de la substance active (3a, 3b, 3c), de préférence par la fonte d'au
moins une charge d'aluminium (2c) dans le récipient (2a, 2b, 2c).
10. Corps de sous-munition selon l'une des revendications 4 à 9,
caractérisé en ce que la quantité de donneur d'oxygène dans la substance active (3a, 3b, 3c) varie dans l'espace afin de régulariser la transformation de la masse lors de la combusion de la substance active (3a, 3b, 3c), cette dernière présentant une surface de combustion croissant lors de la combusion de l'intérieur, en particulier du canal d'allumage (5') le long de l'axe de la largeur,
vers l'extérieur et une quantité de donneur d'oxygène adaptée.
11. Corps de sous-munition selon la revendication 10, caractérisé en ce que la substance active à l'intérieur du récipient (2a, 2b, 2c) est subdivisée en au moins deux composants dont l'un (3a) comprend dans la zone d'allumage de la substance active des proportions comprises approximativement entre 40% et % de phosphore rouge, entre 20% et 40% de donneur d'oxygène, entre 0% et 20% de poudre métallique et entre 0% et 10% de liant, un autre composant (3c) comprenant dans la zone opposée à la zone d'allumage des proportions comprises approximativement entre 70% et 90% de phosphore rouge, entre % et 20% de donneur d'oxygène, entre 0% et 20% de poudre métallique et
entre 0%/0 et 10% de liant.
12. Corps de sous-munition selon l'une des revendications 10 ou 11,
caractérisé en ce que la substance active (3a, 3b, 3c) est subdivisée en plusieurs composants avec une gradation de la teneur en donneur d'oxygène en fonction de la teneur en phosphore et/ou de la géométrie du récipient, les écarts de
gradation étant de préférence compris approximativement entre 3% et 8%.
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