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La présente invention se rapporte d'une manière générale aux explosifs et plus particulièrement à un produit propulsif.
La présente invention concerne une charge propulsive consti- tuée essentiellement par des grains de produit propulsif, dont les sur- faces frontières découpées sont disposées de manière que la surface to- tale des grains soit d'environ 75 à environ 84 centimètres carrés par gramme, l'épaisseur étant d'environ 0,38 à environ 0,63 millimètre ; ces grains comportent en dispersion dans l'ensemble de la région qui va, de chacune de leurs surfaces, jusqu'à environ le sixième de l'épaisseur du grain, un inhibiteur dont la chaleur d'explo3ion est inférieure à environ -200 calories par gramme.
La présente invention concerne également un procédé d'obtention de produits propulsifs qui consiste à extruder la nitro-cellulose servant de poudre de base à travers une filière, à subdiviser cette poudre de base en des grains de produit propulsif, ayant une surface totale d'environ 75 à environ 84 centimètres carrés par gramme et une épaisseur d'environ
0,38 à 0,63 mm, puis à traiter ces grains avec un inhibiteur ayant une chaleur d'explosion inférieure à environ -200 calories par gramme, uniquement dans la région du grain allant de sa surface jusqu'à environ un sixième de l'épaisseur.
On a déjà proposé des grains de produit propulsif ayant différentes formes et différentes compositions chimiques pour des cartouches de eu.Libre 7,65 mm (7,62 mm exactement) et de calibres analogues, mais aucun ne s'est révélé entièrement approprié dans la pratique. Parmi ces différents types de produit propulsif, les grains de produit propulsif tubulaires comportant un revêtement de dinitrotoluène présentent le nombre le plus faible d'inconvénients et, en conséquence, on a utilisé des grains de ce type, presque exclusivement des grains dans de telles cartouches.Ces grains sont éminemment appropriés au but proposé, sauf que la précision et l'efficacitédu projectile ne sont plus suf@@santes après le tir d'un nombre relativement restreint de cartouches dans une mitrailleuse ou dans d'autres armes à tir rapide.
On a trouvé que cette perte de précision provient de ce que la paroi interne du tube du canon, sensiblement au voisinage de la culasse, se trouve usé ou endommagé d'une autre manière par les gaz engendrés par l'explosion du produit propulsif. Jusqu'à présent , le seul remède consistait à cesser le tir et à changer le tube, ce qui est un inconvénient pour le tireur et ce qui n'a pas diminué le désavantage que présente la durée abrégée des tubes.
La présente invention a par conséquent pour objet une charge propulsive nouvelle pour des armes à tir rapide. Un autre objet de l'invention est une charge propulsive présentant des propriétés balistiques perfectionnées. Un autre objet encore est une charge propulsive pour des cartouches de calibre 7,65 mm et des cartouches de dimensions analogues, présm- tant des caractéristiques améliorées en ce qui concerne l'usure des tubes.
Un autre objet enfin est un procédé d'obtention d'une poudre propulsive extrudée se prêtant à l'utilisation dans des mitrailleuses et d'autres armes à tir rapide de calibre 7,65 mm.
Conformément à la présente invention , on atteint les objets précités aussi bien que d'autres qui apparaîtront au cours de la description qui va suivre, en réalisant une charge propulsive composée essentiellement de grains de produit propulsif obtenus par extrudage et dont la surface totale est comprise entre environ 75 et environ 84 centimètres carrés par gramme de produit ; en outre, ces grains comportent, à proximité de la surface de chaque grain, une quantité non inférieure à envrion 3% d'un inhibiteur (par rapport au poids du grain de poudre) ayant une chaleur d'explosion d'environ -200 calories ou moins par gramme. Habituellement, il n'est pas nécessaire d'utiliser une quantité d'inhibiteur dépassant 12%.
L'épaisseur des grains de produit propulsif doit être comprise dans la
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gamme allant d'environ 0,38 à environ 0,63 millimètre et l'inhibiteur doit être dispersé uniquement dans la région du grain s'étendant à partir de la surface du grain sur environ un sixième de l'épaisseur du grain.
D'invention envisage également : la mise en forme d'une poudre de base de nitrocellulose grâce à un procédé d'extrudage ; la subdivision de la poudre de base extrudée en des grains de produit propulsif ayant une surface totale d'environ 75 à environ 84 centimètres carrés par gramme de poudre et une épaisseur comprise entre environ 0,38 et environ 0,63 millimètre; enfin, la dispersion d'un inhibiteur dont la chaleur d'explosion est inférieure à -200 dans l'ensemble de la région du grain s'étendant vers l'intérieur à partir de chacune de ces surfaces sur une distance ne dépassant pas un sixième de l'épaisseur du grain.
On extrude ce grain, de préférence à travers une filière adaptée pour donner l'épaisseur désirée à la nitrocellulose, mais on peut aussi former ce grain par un procédé d'extrudage, le découper à la longueur voulue et le laminer ensuite pour lui donner l'épaisseur voulue. Pour la plupart des utilisations pratiques, on peut se servir d'inhibiteur ayant de préférence une chaleur d'explo3ion aussi basse que -1000 à -2500, bien que l'on puisse aussi utiliser, comme on l'a déjà dit, des inhibiteurs ayant une chaleur d'explosion aussi élevée qu'environ -200, mais qui sont évidemment moins efficaces.
L'inhibiteur ne doit pas migrer à toutes les températures auxquelles les produits propulsifs sont habituellement exposés, de manière à rester presque uniformément dispersé dans la région spécifiée du grain et qu'aucune quantité importante d'inhibiteur ne pénètre au coeur du grain.
On peut utiliser n'importe quel inhibiteur non-migrateur qui possède une constante de chaleur d'explosion inférieure à -200 calories par gramme comme, par exemple : les dialkyl phtalates tels,que le dibutyl phtalate et le diamyl phtalate ; diaryl phtalates tels que le diphényl phtalate le triphényl phosphate ; le butyl stéarate ; les diaryl dialkylurées telles que la diéthyl diphényl urée, la méthyl éthyl diphényl urée et la diméthyl urée ; le glycérol sébaçate ; le tricrésyl phosphate , et des produits analogues. On a constaté que le procédé faisant l'objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique n 1.955.927, au nom de McBride, est particulièrement avantageux pour localiser l'inhibiteur de manière appropriée dans la région convenable du grain de produit propulsif.
La "chaleur d'explosion" des constituants des grains de poudre est un terme bien connu dans l'industrie , et on la détermine à partir de la chaleur de combustion du produit en utilisant un calcul basé sur les formules publiées par dePauw dans ses articles parus dans le périodique "Zeitschrift für das gesamte Schiess-und Sprengstoffwesen", volume 32, pages 11, 36 et 60 (1937). En réalité, la valeur attribuée comme correspondant à la chaleur d'explosion des inhibiteurs est une constante qui représente l'effet qu'exerce le produit sur la chaleur dégagée lors de la mise à feu des constituants explosifs du grain.
On peut aussi déterminer expérimentalement cette constante. Dans un procédé de ce genre, on fait brûler un échantillon séché de poudre propulsive ne contenant aucun inhibiteur, dans une bombe calorimétrique adiabatique contenant une atmosphère d'azote et on mesure la chaleur de combustion par des procédés habituels. Un autre échantillon séché de poudre propulsive, sensiblement identique à celle utilisée dans l'épreuve précédente, sauf que l'on incorpore au grain une quantité connue d'inhibiteur, est ensuite brûlé dans ia bombe , et on détermine à nouveau la chaleur de combustion. La différence entre la chaleur de combustion du produit propulsif non traité et du produit propulsif traité, divisée par le poids de l'inhibiteur, représente la valeur de la chaleur d'explo3ion de l'inhibiteur.
La chaleur d;explösion d'un inhibiteur mesure par conséquent l'influence de linhibi- teur sur la température d'explosion.d'un produit de base pour matière propulsive. Par exemple, pour déterminer la chaleur d'explo3ion du dibutyl phtalate, on fait brûler dans un bombe calorimétrique à atmosphère d'azote
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un échantillon séché d'un produit propulsif composé essentiellement par environ 90% de nitrocellulose et envi-on 10% de nitroglycérine. On fait brûler ensuite, dans des conditions identiques, un autre échantillon du même produit propulsif traité conformément à la présente invention et contenant environ 7% de dibutyl phtalate.
On constate que la chaleur d' explosion du produit propulsif sans inhibiteur est de 1070 calories par gramme de produit propulsif brûlé, tandis que la chaleur d'explosion du produit propulsif contenant de l'inhibiteur est de 840 calories par gram- me de produit propulsif brûlé, Etant donné que 93% du grain sont constitués par de la nitrocellulose et de la nitroglycérine comme produits de base, la chaleur due à la combustion de cette partie explosive de la charge pro- pulsive contenant de l'inhibiteur sera égale à 93 x 1070 ou 994 calories.
En déduisant de 994 calories les 840 calories que l'on obtient réellement dans l'épreuve, il reste une différence de 154 calories par gramme entre les chaleurs d'explosion des deux produits propulsifs. Cet abaissement est dû à la présence de l'inhibiteur, car celui-ci représente la seule va- riable. Le produit propulsif ne contient que 0,0 7 gramme de dibutyl phtala- te par gramme de produit ; ilfaut par conséquent diviser 154 par 0,07 pour déterminer l'effet qu'exerce l'inhibiteur sur les produits propulsifs, cet effet étant rapporté au gramme d'inhibiteur. En d'autres termes, chaque gramme de dibutyl phtalate réduit la chaleur d'explo3ion d'un produit propulsif d'environ 2200 calories.
Pour indiquer que 1,'inhibiteur réduit la chaleur d'explosion du produit propulsif, on dote ce nombre d'un signe négatif. De ce fait, on dit que la chaleur d'explosion du dibutyl phtalate est d'environ-2200 calories par gramme.
On donne aux grains de produit propulsif la forme d'un tube ou d'une tige en extrudant de la nitrocellulose transformée partiellement ou complètement en colloïde, à travers une filière, puis en subdivisant la tige ou le tube en grains ayant la longueur désirée. Ces grains peuvent comporter ou non une ou plusieurs perforations, pourvu que la surface spécifique se trouve comprise entre environ 75 et environ 84 centimètres carrés par gramme de produit propulsif. Si le grain est perforé, il faut traiter les parois de la perforation avec l'inhibiteur en même temps que les autres surfaces du grain, et, pour cette raison, on préfère des grains pleins, ou bien des grains perforés dans lesquels les dimensions de la perforation sont telles qu'elles facilitent le revêtement des parois de la perforation.
On obtient les meilleurs résultats quand la longueur du grain est sensiblement égale à son épaisseur.
Conformément aux procédés bien connus d'utilisation d'inhibiteurs et d'agents activants ou de produits modifiant l'activité, pour obtenir les effets balistiques désirés avec des propulsifs à base de nitrocellulose, on peut régler la quantité d'inhibiteur entre les limites déjà indiquées de 3% à 12% pour obtenir les qualités talistiques essentielles pour le calibre particulier de 7,65 mm et, s'il est nécessaire ou désirable d'obtenir des effets balistiques particuliers, on peut aussi incorporer au grain de produit propulsif un agent modifiant l'activité, comme, par exemple, un alcool polyhydrique tel que la nitroglycérine. Habituellement, on utilise des grains de poudre ayant un poids spécifique d'environ 1,5, mais les grains de poudre conformes à l'invention ayant un poids spécifique inférieur usent également moins de tube de l'arme.
La quantité d'agent modifiant l'activité pour une charge propulsive à deux composants est généralement comprise entre environ 10% et 20 en poids par rapport au poids du grain de produit propulsif.
L'expression "épaisseur" utilisée au cours de la présente description désigne la distance minimum existant entre deux surfaces quel@onques des grains pleins ou perforés. Ainsi, 15 épaisseur d'un grain tubulaire peut être la distance minimum entre la paroi entourant une perforation et une autre surface du grain, ou la distance entre deux surfaces extérieures du grain, suivant que l'une ou l'autre distance est la plus faible, et le terme "épais-
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seur" est utilisé ici dans son acception courante dans la technique.
On n'a pas encore trouvé d'explication précise au fait que le propulsif @onforme à la présente invention use moins l'extrémité côté culasse d'un tube d'arme à feu que les charges propulsives habituelles utilisées auparavant qui présentent une chaleur d'explosion supérieure à -200 calories par gramme et qui ont une surface totale se montant à la moitié seulement ou moins de celle du produit propulsif conforme à l' invention.
Cependant, on a pu constater que des cartouches chargées du produit propulsif conforme à l'invention montrent une amélioration très accentuée en comparaison avec des cartouches contenant une charge de poudre composée de grains perforés obtenus comme il est mentionné dans la manuel technique n 9-2900 intitulée ''Explosifs Militaires" et publié le 29 août 1940 par le Département de la Guerre du Gouvernement des EtatsUnis d'Amérique. Dans cette épreuve, on considère que le tube ne convient plus lorsque l'écart de la trajectoire du projectile est d'au moins 10 ou lorsque la vitesse initiale du projectile a diminué de plus de 60 mètres par seconde.
L'économie générale de la présente invention sera mieux comprise encore grâce à la description détaillée non limitative d'une variante préférée de mise en oeuvre de l'invention :
On prépare une poudre de base ayant une teneur moyenne en azote d'environ 13,2% en mélangeant environ 3 parties en poids de nitrocellulose ayant une teneur en azote d'environ 13,4% avec environ une partie de nitrocellulose ayant une teneur en azote d'environ 12,6%. On déshydrate environ 100 parties en poids de la nitrocellulose obtenue avec environ 125 parties d'alcool éthylique dans une presse de déshydratation habituelle. On émiette le bloc obtenu, constitué par environ 100 parties de nitrocellulose et environ 33 parties d'alcool, et on ajoute 66 parties d'éther éthylique pour transformer partiellement la masse en une matière colloïdale.
Pendant 1' agitation servant à mélanger complètement le solvant avec la nitrocellulose, on ajoute environ une partie de diphénylamine. On comprime ensuite le colloïde en un bloc, puis on le force à travers une filière d'extrudage, puis on le transforme à nouveau en bloc dans une installation habituelle, et on transforme finalement le produit en grains en l'extrudant à'travers une filière susceptible de produire une barre pleine, cette filière ayant un diamètre intérieur d'environ 1,05 mm. On découpe cette barre pleine en des tronçons de longueur sensiblement égale au diamètre pour former les grains de produit propulsif.
On chasse le mélange éther-alcool et les autres matières volatiles par séchage à l'air sur des claies placées dans une pièce dont la température moyenne est d'environ 30 pendant les premières 24 heures, d'environ 40 C pendant les 24 heures suivantes et d'environ 45 C pendant une semaine.
On met environ 100 parties des grains de produit propulsif obtenu en suspension dans environ 330 parties d'eau. On ajoute environ 22 parties d'une émulsion d'environ 11 parties de nitroglycérine, d'environ 4 parties d'acétate d'éthyle et d'environ 7 parties de toluène et environ 0,1 partie de gomme arabique dans environ 75 parties d'eau, et on élève la température de la suspension à environ 65 C, puis on la fait monter à nouveau à 70 C en l'espace d'environ 4 heures. On chasse ensuite l'acétate d'éthyle et le toluène en faisant passer un courant d'air à travers la suspension, tout en continuant à l'agiter. Environ 13 heures sont nécessaires pour éliminer presque complètement le solvant, puis on élève la température jusqu'à environ 72 C et on ajoute environ 1, 25 partie de gomme arabique.
On ajoute une émulsion d'environ 72 parties de dibutyl phtalate et environ 0,05 partie d'un agent émulsionnant tel que la gomme arabique dans environ 20 parties d'eau, et on agite la suspension obtenue pendant environ 5 heures, temps après lequel on sépare les grains de produit propulsif du liquide.
On enrobe environ 1000 parties des grains obtenus avec en-
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viron 5,0 parties de nitrate de potassium, environ 2,5 parties de diphényl- phtalate et environ 0,5 partie de dinitrotoluène, en faisant rouler les grains avec ce mélange dans un tonneau de lissage pendant environ 30 minutes à 55 C, puis on ajoute environ 0,4 partie de graphite et on continue le roulage pen- dant 30 minutes supplémentaires., Les grains obtenus présentent une surface d'environ 77 centimètres carrés par gramme de poudre propulsive, ont une épais- seur d'environ 0,4 mm et contiennent environ 6,5% en poids de dibutyl phtala- te dispersé dans la région du grain qui s'étend depuis sa surface jusqu'à une profondeur d'environ 0,075 mm.
Bien que l'exemple de mise en oeuvre que l'on vient de décrire en détail se rapporte à des poudres propulsives pour calibre de 7,65 mm, des charges propulsives pour d'autres armes appartenant à une gamme de calibres tels que le calibre 7,69 mm, 7,92 mm, 7 mm et des calibres analogues entrent également dans le cadre de l'invention.
Il est bien entendu que la description ci-dessus n'est donnée qu'à titre illustratif et que l'on peut y apporter de nombreuses variantes et modifications s'imposant d'elles-mêmes aux spécialistes, sans s'écarter pour cela de son esprit. Par exemple, on peut utiliser d'autres procédés appropriés pour traiter les grains de produits propulsifs avec l'inhibiteur.
De même, si l'on désire préparer une poudre propulsive à deux composants de base, on peut utiliser n'importe quel procédé convenable pour incorporer au grain le produit activant. Cependant, comme on le montre ci-dessus, des poudres propulsives nitrocellulosiques à un seul composant se prêtent à la mise en oeuvre de l'invention. En outre, il peut être désirable, pour certaines utilisations, d'incorporer certains produits de modification balistique, tels que le noir de carbone ou des produits analogues.
REVENDICATIONS
1) Une charge propulsive, constituée essentiellement par des grains de produit propulsif dont les surfaces frontières découpées sont disposées de manièreque la surface totale des grains soit d'environ 75 à 84cm2 par gramme, l'épaisseur étant d'environ 0,38 à environ 0,63 millimètre, grains qui comportent en dispersion, dans toute la région s'étendant depuis leur surface sur environ un sixième de l'épaisseur, un inhibiteur présentant une chaleur d'explosion inférieure à environ-200 calories par gramme.
2) Une charge propulsive, composée essentiellement par des grains de produit propulsif extrudés ayant une surface totale comprise entre environ 75 et environ 84 centimètres carrés par gramme, une épaisseur d'environ 0,38 à environ 0,63 millimètre et comportant un inhibiteur dispersé presque uniformément dans toute la région du grain qui s'étend vers l'intérieur, à partir de chaque surface du grain, sur une distance égale à environ un sixième de l'épaisseur du grain, ladite charge présentant une chaleur d'explosion ne dépassant pas environ 900 calories par gramme.
3) Une charge propulsive suivant les revendications 1 ou 2, dans laquelle les grains présentent une surface totale d'environ 77 centimètres carrés par gramme, et une épaisseur d'environ 0,40 millimètre.
4) Une charge propulsive suivant les revendications 1,2 ou 3, dans laquelle les grains contiennent chacun environ 6,5 % d'un inhibiteur non migrateur.
5) Une charge propulsive suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'inhibiteur présente une chaleur d'explosion inférieure à environ -1020 calories par gramme.
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