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La présente invention est relative à des explosifs et, en particulier, à des poudres propulsives ayant des ca- ractéristiques balistiques améliorées.
Lors de la fabrication de poudre sans fumée, de grands lots de produits ayant des propriétés balistiques comprises dans la gamme des propriétés désirées sont prépa- rés et la poudre est alors ajustée jusqu'à présenter le niveau balistique particulier requis. Cet ajustement s'effectue normalement en imprégnant les grains de la poudre à l'aide d'un agent préventif ou inhibiteur, tel que le dinitrotoluèné, de manière à réduire son niveau balistique, ou à l'aide d'un accélérateur, tel que la nitroglycérine, pour accroître'son potentiel. Une poudre ayant un niveau balistique désiré peut aussi être préparée avec un degré de succès convenable, en mélangeant une poudre relativement lente à une poudre relati- vement rapide.
Ordinairement, des poudres présentant des ca- ractéristiques balistiques aussi variables ont été préparées en changeant les dimensions des grains, leur forme, leur den- sité et leur composition ou par redistribution de modifica- teurs de potentiel. Ainsi, il s'est souvent avéré nécessaire disposer de ou souhaitable de stocks de poudres présentant diverses ca- ractéristiques physiques ou chimiques. Des problèmes se po- sent toujours pour assurer que des matières aussi diverses soient mélangées uniformément et que des/variations dans les propriétés balistiques ne se présentent pas dans le lot.
Ainsi tous les procédés de la technique antérieure pour ajuster les propriétés balistiques de la poudre sans fumée étaient inadé- quats, malgré le fait qu'ils impliquaient un traitement sup- plémentaire coûteux .
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La présente invention a pour objet un nouveau; procédé pour ajuster Les propriétés balistiques d'une poudre propulsive, ce procédé ne présentant pas. les inconvénients de la technique antérieure.
L'invention a également pour- objet une nouvelle. poudre propulsive à propriétés balistiques améliorées. Elle a encore pour objet un procédé pour équilibrer le poids de charge, la pression et la vitesse d'une poudre propulsive, sans qu'il soit nécessaire de re-travailler' la poudre ou d'al- térer sa composition de base .
Les objets précités, ainsi que d'autres objets qui ressortiront de la description suivante sont réalisés qonfor- mément à ltinvention, de manière généra le, en fournissant une charge de poudre, dont les grains ont leur surface revêtue de nitrate de sodium ou de nitrate de potassium finement di- visé et d'un inhibiteur balistique cristallin inorganique fi- nement divisé. Parmi les inhibiteurs balistiques, qui se sont ¯révélés appropriés pour être utilisés conformément à l'inven- tion, on peut citer des sels inorganiques, lorsque nitrate de barywn, nitrate de lithium, sulfate de potassium, sulfate de baryum, sulfate de lithium, sulfate de sodium, carbonate de potassium, carbonate de lithium et carbonate de calcium.
En général, on préfère du nitrate de potassium et du sulfate de potassiwn, parce que ces sels de potassium.en plus de leur effet d'équilibrage balistique, ont également une tendance marquée à empêcher le "flash" de la poudre lors de la mise à feu. Conformément à l'invention, on préfère généralement revêtir chacun des grains de la charge de poudre à l'aide d'un mélange de nitrate de potassium ou de sodium et d'un ou plusieurs inhibiteurs balistiques . Cependant, dans certains cas, au lieu d'appliquer un mélange des sels à chacun des grains de la poudre, une partie des grains de la charge peut
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être revêtue à l'aide d'un des nitrates et mélangée à une autre partie contenant des grains revêtus d'un des inhibiteurs balistiques.
Il a été constaté que l'addition de nitrate de sodium ou de nitrate de potassium à la surface des grains tend à réduire le poids de poudre requis dans un projectile donné, de manière à produire une vitesse donnée, tandis qu'elle tend en même temps à augmenter la pression à laquelle cette vitesse est réalisée. D'un autre côté, il a été constaté que l'addi- tion de sulfate de potassium ou d'un des autres inhibiteurs balistiques à la surface des grains tend à augmenter le poids de poudre requis dans un projectile donné pour produire une vitesse donnée, tandis qu'elle tend en même temps à réduire la pression à laquelle cette vitesse est réalisée.
En combi- nant les propriétés du nitrate de potassium ou de nitrate de sodium avec l'action des inhibiteurs balistiques dans une charge de poudre, il a été constaté que le poids de charge, la pression et la vitesse de la poudre résultante peuvent être ajustées dans de larges limites. Les sels de potassium appliqués à la surface des grains de la poudre conformément à la présente invention doivent être très finement divisés et, pour qu'ils soient efficaces, leur granulation doit être infé- rieure à 325 mailles, tamis TYLER américain, pu en d'autres mots inférieure à 44 microns .
Le rapport du nitrate de potassium ou du nitrate d - sodium à l'inhibiteur balistique à un effet bien défini'sur le degré de changement balistique. Ce rapport peut évidemment varier dans de larges limites et dépend du niveau balistique désiré. Dans la plupart des cas, on préfère cependant faire usage de mélanges de ces sels, dans lesquels le rapport du nitrate de sodium ou du nitrate de potassium à l'inhibiteur balistique est compris entre environ 4:1 et 1:4. L'effet mo- dificateur de ces sels est également fonction de la concentra" n
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tion du mélange de sels sur la surface des grains.
La gamme efficace de la concentration des sels, sur la base du poids de la poudre,va d'environ 0,10% à environ 1,50% et l'effet est le plus prononcé lorsque cette concentration est comprise en- tre environ 0,4% et environ 1,0%. Bien que des quantités de sels inférieures à puissent avoir une certaine influence sur les propriétés balistiques de la poudre, leur effet n'est pas mesurable et est considéré comme insignifiant. Les effets obtenus par l'emploi du revêtement de sels augmentant apprécia- blement jusqu'à environ 1,00% de teneur totale en sels sur la base du poids de la poudre.
L'addition de ces sels à raison de plus de 1,50% diminue généralement le niveau balistique de la poudre et une telle addition excessive de sels résulte sim- plement de l'adultération de la poudre avec un composant non explosif.
A titre d'exemple, des grains de poudre sensible- 'tient sphériques obtenus par le procédé décrit dans le brevet . n 2.160.626 des Etats-Unis d'Amériquefont été munis de revêtements super- ficiels de nitrate de potassium et de sulfate de potassium par le procédé suivant.
Ces grains se composaient d'environ 83% le nitrocellulose ayant une teneur en azote d'environ 13,15;:,de rde nitroglycérine, de 6% de phtalate de dibutyle et de 1% de diphénylamine. 1000 parties en poids de ces grains ont été pl cées dans un appareil dénommé "Sweetie", c'est-à-dire dans un cylindre mélangeur et pourvues d'un revêtement de sels de po- tassium ayant une granulation de 44 microns, en versant une suspension de nitrate de potassiwn et de sulfate de potassium dans de l'alcool isopropylique sur la poudre.
Cette suspension se composait d'environ 5 parties en poids de nitrate de potas- sium, 5 parties de sulfate de potassium, 2 1/2 parties de phtalate de dibutyle, 0,05 partie de diphénylamine, 0,07 par- . tie de carbonate de calcium, 0,05 partie d'éthylcellulose et
20 parties d'alcool isopropylique, toutes ces proportions
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étant exprimées en parties en poids par rapport au poids de la poudre. Dans cette suspension, l'alcool isoppopylique sert de véhicule, tandis que le phtalate de dibutyle ramollit la surfa.ce du grain et assure l'adhérence des sels à ceux-ci. La diphénylamine et le carbonate de calcium ont une influence stabilisatrice sur le. poudre, tandis que l'éthylcellulose sert d'agent tensio-actif.
Le mélange de poudre et de suspension de sels a alors été malaxé pendant environ 1 heure à 50 C ou jus- qu'à ce qu'un revêtement sensiblement uniforme du mélange de sels ait été appliqué à la surface des grains. Le malaxage a été poursuivi à la même température pendant 45 minutes sup- plémentaires, au cours desquelles l'alcool isopropylique a été chassé. La poudre résultante présentait un revêtement superficiel adhérant de 0,35% de nitrate de potassium et de 0,35% de sulfate de potassium. De manière similaire, une autre fraction de cette poudre a été pourvue d'un revêtement de 0,6% de nitrate de potassium et encore une autre fraction a été munie d'un revêtement de 0,6% de sulfate de potassium.
Des grains de poudre enrobés par le procédé décrit ci-dessus et ayant un diamètre compris entre 0,020 et 0,025 pouce ont été chargés dans des cartouches de 27 mm, qui ont été mises à feu en comparaison avec des cartouches sensible- ment identiques chargées de la même poudre de base sans revê- tement superficiel de sels. Les résultats obtenus lors de la mise à feu de ces cartouches sont donnés dans le tableau I, ------------ dans lequel le poids de la charge est indiqué en grains, la pression dans lE canon du fusil en livres . anglaises par pouce carré et la vitesse du projectile en lieds par seconde.
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TABLEAU I
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<tb> % <SEP> KNO3 <SEP> % <SEP> K2SO4 <SEP> Poids <SEP> de <SEP> Pression <SEP> moyeu- <SEP> Vitesse
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> charge <SEP> ne <SEP> livres <SEP> angl. <SEP> 78'
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (gr) <SEP> par <SEP> pouce <SEP> carré <SEP> pieds/sec
<tb>
<tb>
<tb> néant <SEP> néant <SEP> 550 <SEP> 3$.200 <SEP> 2655
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,60 <SEP> néant <SEP> 500 <SEP> 50.300 <SEP> 2587
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> néant <SEP> 0,60 <SEP> 570 <SEP> 32.900 <SEP> 2626
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,35 <SEP> 0,35 <SEP> 560 <SEP> 36.500 <SEP> 2650
<tb>
Comme indiqué dans le tableau précédent, la poudre de base démunie de revêtement de sels avait une vitesse très satisfaisante de 2655 pieds par seconde,
mais elle dévelop- pait une pression dans le canon du fusil de plus de 38.000 livres par pouce carré, qui constituent la pression maximum absolue admissible pour le projectile. Rar addition de 0,60% de nitrate de potassium, comme indiqué à la deuxième ligne du tableau, la pression a dépassé toutes les limites raisonnables jusqu'à atteindre 50.300 livres par pouce carré mais la vites- se a été réduite ----- de 70 pieds par seconde jusqu'à tomber à une valeur de 2587 seulement, cette valeur étant inférieure aux spécifications admises pour ce genre de munition.
Par con- tre, des cartouches chargées d'un poids de charge plus grand de poudre revêtue de sulfate de potassium ont produit une pres- sion inférieure à 33.000 livres par pouce carré et une vitesse de 2626 pieds,par seconde, ces deux valeurs étant inférieu- res aux spécifications admises. Les données figurant à la der- , nière ligne du tableau se rapportent à une poudre revêtue d'un mälange de nitrate de potassium et de sulfate de potassium représentant une forme d'exécution préférée de la présente
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d'un tel revêtn':lp.nt,l.'1 pression a (té ré :uite de plus invention.
On remarquera qu'avec une poudre pourvue(de 38.000 à 36.500 livres par pouce carr, tandis que le poids de la charge a augmenté de 10 grains et que la cartouche avait, lors de la mise à feu, une vitesse de 2650 pieds par seconde. Ainsi,
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en enrobant simplement la poudre avec un mélange de ces sels,. la pression a été réduite de 1700 livres jusqu'à une valeur bien située'dans les limites des spécifications, tandis que la vitesse est restée pratiquement constante.
Suivant une autre forme d'exécution de la présente invention, des grains de poudre sensiblement sphériques du type utilisé plus haut, mais contenant 7,75% de phtalate de dibutyle et ayant uli diamètre compris entre environ 0,025 pouce et 0,034 pouce ont été pourvus de revêtements de nitra- te de potassium et.de sulfate de potassium par le procédé décrit dans l'exemple donné plus haut. Une fraction de la poudre a été enrobée de 0,67% de nitrate de potassium.et de- 0,33% de sulfate de potassium, tendis qu'une autre fraction de la poudre a été enrobée de nitrate de potassium et de suif' te de potassium dans les proportions inverses. Ces poudres enrobées ont été chargées dans des cartouches de 20 mm, qui ont été tirées.
Leurs propriétés balistiques ont été comparéet à celles de cartouches identiques chargées de la même poudre sans enrobage de sels. Les résultats de ces essais sont don- nés dans le tableau II.
TABLEAU II
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<tb> % <SEP> KNO3 <SEP> % <SEP> K2SO4 <SEP> Poids <SEP> de <SEP> Pression <SEP> moyen- <SEP> Vitesse
<tb> charge <SEP> ne <SEP> livres/pouce <SEP> 78'
<tb> gr <SEP> carré <SEP> pieds/sec
<tb> néant <SEP> néant <SEP> 430 <SEP> 35.000 <SEP> 2465
<tb>
<tb> 0,67 <SEP> 0,33 <SEP> 430 <SEP> 42.il.00 <SEP> 2518
<tb>
<tb> 0,33 <SEP> 0,67 <SEP> 440 <SEP> 35.900 <SEP> 2489
<tb>
La poudre non enrobée, telle que préparée initialement, a donné aux projectiles une vitesse de 2465 pieds, soit un peu moinsque les spécifications relatives à ce genre de munition.
Cette déficience de vitesse a été sur-' montée, comme indiqué dans le tableau, en enrobant la poudre à..
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l'aide d'un mélange de nitrate de potassium et de sulfate de potassium dans un rapport de 2 :1, la pression de 42.400 livres par pouce carré ainsi obtenue était considérée comme légèrement excessive. Comme indiqué à la première ligne du tableau, la vitesse a été ajustée à une valeur acceptable de @
2489 pieds par seconde avec une pression de barrillet de 35.900 livres par pouce carré, en augmentant le poids de la charge de 10 grains seulement.
Il ressort clairement des exemples donnés plus haut que la présente invention procure un nouveau procédé pour modifier, de manière contrôlable, les propriétés balistiques d'une poudre propulsive de base donnée, en ce sens que l'a- justement final de la vites et la pression peut être réalisé en munissant simplement la poudre d'un revêtement constitué de nitrate de potassium ou de nitrate de sodium et d'un inhi-' biteur balistique tel que le sulfate de potassium, plutôt qu'en enrobant la poudre à l'aide d'agents modificateurs, tels que la nitroglycérine ou le dinitrotoluène ou en laminant la poudre.
Bien qu'on ne l'ait pas signalé expressément dans la description précédente de formes d'exécution de l'inven- tion, il est évident que, si on le désire, le poids de la char ge de poudre dans des cartouches particulières peut être élevé ou abaissé sans aacrifier aux conditions de pression dévelop- pée et de vitesse communiquée au projectile. Bien que dans les exemples donnés ci-dessus, on spécifie l'utilisation de nitrate de potassium et de sulfate de potassium comme matières servant à contrôler les caractéristiques balistiques de la poudre, on comprendra qu'on peut utiliser du nitrate de so- dium au lieu de nitrate de potassium, tandis que les autres inhibiteurs balistiques cités plus haut peuvent être utilisée à la place su sulfate de potassium.
Le nitrate de potassium, le sulfate de potassium et
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d'autres sels ont jusqu'à présent été incorporés à des grains' de poudre gélatinisés, en vue de réduite le "flash" de la poudre, mais la présente invention ne concerne pas des poudres contenant de tels sels incorporés et une telle incorporation des sels dans le corps des grains de la poudre ne constitue pas une méthode pour contrôler 1'équilibre balistique de la poudre. Il a été constaté que ce phénomène de contrôle balis- tique est limité à des revêtements de surface et que l'introduc -tion des sels dans le corps des grains ne produit pas le contrôle balistique procuré par la présente invention.
@
Les grains de poudre suivant la présente invention et un mode d'obtention de ces grains ont été décrits plus haut eh détails et à titre illustratif. Il va de soi que tout procédé approprié peut être utilisé pour enrober les grains et que divers véhicules liquides peuvent être utilisés' au lieu de l'alcool isopropylique. Ainsi, on peut utiliser n'importe quel liquide relativement volatil, qui constitue un non-solvant pour la poudre sans fumée et pour les sels.
Parmi ces liquides, on peut utiliser l'alcool éthylique, l'al- cool méthylique, le benzène, le toluène, l'essence et analo- gues. Bien que l'invention ait été décrite on référence par- ticulière à des grains de poudre sensiblement sphériques formes par le procédé décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amé- rique n 2.027.114 et 2.160.626, le revêtement ou enrobage suivant la présente invention peut avantageusement être ap- pliqué à des grains obtenus par d'autres procédés, notamment par extrusion et par des méthodes analogues, ainsi qu'à des grains de toutes forme et grosseur appropriées.
L'enrobage au moyen de sels suivant la présente invention peut être avantageusement appliqué à des grains de poudre sans fumée à base de nitrocellulose, de nitrocellulose et d'accélérateurs, de nitrocellulose et¯d'inhibiteurs- de ni
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trocellulose et nitroglycérine avec des inhibiteurs, ainsi que d'autres composés polymérisés gélatinisables similaires, tels que nitro-amidon et nitrate de polyvinyle.
De nombreuses autres variantes de l'invention ap- paraîtront aux spécialistes et peuvent être appliquées sans sortir du cadre de la présente invention, tel qu'il est défi- ni dans les revendications suivantes.
REVENDICATIONS.- l.- Grain de poudre sans fumée muni d'un revêtement ou enrobage superficiel constitué d'un mélange de sulfate de potassium et d'un nitrate choisi dans le groupe des nitrates de métaux alcalins que constituent les nitrates de potassium et de sodium, la proportion dudit revêtement étant comprise entre environ 0,10% et environ 1,50% par rapport au poids de la poudre.
2.- Grain de poudre sans fumée muni d'un revête- ment ou enrobage superficiel constitué d'un mélange de nitra- te de potassium et de sulfate de potassium finement divisés, la proportion du revêtement étant comprise entre environ 0,10% et environ 1.50% par rapport au poids de la poudre.
3. - Grain de poudre sans fumée exempt de nitrate de potassium et de sulfate de sodium incorporés et comportant un revêtement de surface constitué d'un mélange de nitrate de Potassium et de sulfate de potassium finement divisés, la pro- portion du revêtement étant comprise entre 0,10% et environ 1,50% par rapport au poids de la poudre.
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