EP0331579A1 - Connection between an arrow-type penetrator and its sabot by mutually engaging shapes - Google Patents

The technical sector of the invention is that of devices for connection by mutually engaging shapes between an arrow-type penetrator and a sabot consisting of a plurality of segments. The sabot (2) and the penetrator (1) being positioned relative to one another by means of a stop (6), the connection device according to the invention comprises a first profile (7) carried by the penetrator and a second profile (8) carried by the sabot and is characterised in that there is a relative axial play (J) between the first and the second profile, the total value of which is calculated so as to allow differential expansions of the sabot and penetrator which are attributable to temperature gradients. The invention is used for arrow-type artillery ammunition. <IMAGE>

La présente invention concerne un dispositif de liaison par concordance de forme entre un pénétrateur de type flèche et un sabot.The present invention relates to a form-matching connection device between an arrow type penetrator and a shoe.

Le domaine d'application de l'invention est celui des projectiles à énergie cinétique de type flèche pour munitions d'artillerie.The field of application of the invention is that of kinetic energy projectiles of the arrow type for artillery ammunition.

Les projectiles de type flèche, connus depuis plu­sieurs années, présentent comme principal intérêt de permettre d'obtenir une grande vitesse pour un pénétrateur sous-calibré et donc une efficacité terminale importante. Un tel résultat est obtenu à la condition d'employer un pénétrateur en maté­riau lourd tel que le tungstène associé à un sabot de lance­ment en matériau léger tel qu'un alliage d'aluminium.Arrow type projectiles, known for several years, have the main advantage of making it possible to obtain a high speed for an undersized penetrator and therefore a high terminal efficiency. Such a result is obtained on the condition of using a penetrator made of heavy material such as tungsten associated with a launch shoe of light material such as an aluminum alloy.

Le sabot de lancement, au calibre, entraîne le péné­trateur au cours de la phase de balistique intérieure, et le libère à la sortie de l'arme. Il faut définir les moyens de liaison entre le sabot et le pénétrateur. En effet ceux-ci doivent être suffisamment résistants pour entraîner le péné­trateur mais ne doivent pas empêcher sa libération par le sa­bot, et ils doivent assurer également un positionnement précis entre le pénétrateur et le sabot, afin d'assurer une bonne re­productibilité des caractéristiques balistiques.The launch shoe, caliber, drives the penetrator during the interior ballistics phase, and releases it at the exit of the weapon. It is necessary to define the means of connection between the hoof and the indenter. Indeed, these must be strong enough to drive the penetrator but must not prevent its release by the shoe, and they must also ensure precise positioning between the penetrator and the shoe, in order to ensure good reproducibility of the ballistic characteristics.

On demandera donc à ces moyens de liaison de permet­tre de conserver, pendant toutes les phases de transport ou de stockage de la munition complète, une position relative entre le sabot et le pénétrateur qui a été définie lors du montage.These connecting means will therefore be asked to make it possible to maintain, during all the phases of transport or storage of the complete ammunition, a relative position between the shoe and the indenter which has been defined during assembly.

Il est décrit dans le brevet US 3 148 472 un sabot en matière plastique entourant complètement le pénétrateur et l'entraînant au moyen de profils dentés annulaires. Un tel sa­bot entraîne si bien le pénétrateur qu'il est difficile de provoquer la séparation de ces éléments à la sortie de l'arme. Le brevet cité propose ainsi de disposer, à l'intérieur du tu­be de l'arme, des profils coupants de nature à affaiblir le sabot, ce qui facilite alors la séparation.US Pat. No. 3,148,472 describes a plastic shoe completely surrounding the indenter and driving it by means of annular toothed profiles. Such a shoe drives the penetrator so well that it is difficult to cause the separation of these elements at the exit of the weapon. The cited patent thus proposes to have, inside the barrel of the weapon, cutting profiles such as to weaken the hoof, which then facilitates separation.

Pour améliorer le processus de libération du péné­trateur, on utilise aujourd'hui des sabots constitués de plu­sieurs secteurs séparables, le plus souvent trois, et on adopte un profil de liaison denté dont les formes sont choisies de façon à ne pas perturber le mouvement de sépara­tion de ces secteurs sous l'action des efforts aérodynamiques qui s'exercent sur eux à la sortie de l'arme. Il est égale­ment nécessaire de prévoir au montage un positionnement du pé­nétrateur par rapport au sabot qui empêche tout mouvement ultérieur de l'un relativement à l'autre.To improve the process of releasing the indenter, we now use shoes made up of several separable sectors, most often three, and we adopt a toothed connection profile whose shapes are chosen so as not to disturb the movement of separation of these sectors under the action of aerodynamic forces which are exerted on them at the exit of the weapon. It is also necessary to provide for mounting a positioning of the indenter relative to the shoe which prevents any subsequent movement of one relative to the other.

On obtient cela par exemple, en adoptant un moyen de liaison constitué par plusieurs dents annulaires, le jeu entre les dents du pénétrateur et leur logement dans le sabot étant suffisamment réduit pour éviter tout déplacement de trop grande ampleur, ou encore en effectuant une liaison par file­tage, une butée fixe assurant la position relative finale à la fin du vissage du pénétrateur. Cette dernière méthode est par­ticulièrement intéressante du point de vue de la fabrication.This is obtained, for example, by adopting a connection means consisting of several annular teeth, the clearance between the teeth of the indenter and their housing in the shoe being sufficiently reduced to avoid any displacement of too great a magnitude, or even by performing a connection by thread, a fixed stop ensuring the final relative position at the end of the screwing of the indenter. The latter method is particularly interesting from the manufacturing point of view.

De telles solutions déjà connues présentent néan­moins des inconvénients. En effet les contraintes du combat moderne imposent d'avoir des munitions conservant toutes leurs caractéristiques quelles que soient les conditions atmosphéri­ques ambiantes. Ainsi, il est souvent nécessaire de garantir la possibilité du tir après stockage de la munition à des températures allant de -40°C à +60°C. Les différences de natu­re des matériaux constituant le sabot et le pénétrateur vont alors induire des différences de dilatation linéaire entre ces deux composants.Such already known solutions nevertheless have drawbacks. In fact, the constraints of modern combat require having ammunition retaining all of its characteristics whatever the ambient atmospheric conditions. Thus, it is often necessary to guarantee the possibility of firing after storage of the ammunition at temperatures ranging from -40 ° C to + 60 ° C. The differences in the nature of the materials constituting the shoe and the indenter will then induce differences in linear expansion between these two components.

Dans le cas des sabots monoblocs, les différences de dilatation vont uniquement provoquer des contraintes de trac­tion ou de compression au niveau des moyens de liaison, mais dans le cas de sabots constitués de plusieurs secteurs, on a pu observer que ces différences de dilatations induisaient un écartement des différents secteurs, qui risquait de provoquer des fuites de gaz propulsifs entre les secteurs, voire même d'entraîner une impossibilité de mise à poste de la munition dans l'arme.In the case of monoblock shoes, the differences in expansion will only cause tensile or compression stresses at the level of the connection means, but in the case of shoes made up of several sectors, it has been observed that these differences in expansion induce a separation of the different sectors, which risked causing leakage of propellant gases between the sectors, or even leading to an impossibility of placing the ammunition in the weapon.

Ce phénomène peut s'expliquer par le fait que, le pénétrateur se trouvant en butée relativement au sabot, la di­latation de ce dernier entraîne un glissement de ses dents sur celles du pénétrateur, et donc un pivotement de chaque élément du sabot autour du point fixe constitué par la butée.This phenomenon can be explained by the fact that, the indenter being in abutment relative to the shoe, the dilation of the latter causes its teeth to slide over those of the indenter, and therefore a pivoting of each element of the shoe around the fixed point. constituted by the stop.

On ne peut interdire un tel mouvement qu'en rendant les secteurs du sabot solidaires les uns des autres de façon rigide, ce qui va à l'encontre d'une séparation aisée de ces derniers à la sortie du tube de l'arme.We can not prohibit such a movement by making the hoof sectors rigidly attached to each other, which goes against an easy separation of the latter at the outlet of the barrel of the weapon.

Il serait possible également de supprimer la butée, à condition toutefois de laisser un jeu suffisant entre les filets du sabot et ceux du pénétrateur, mais les vibrations au cours du stockage ou de la manutention de la munition risque­raient de provoquer un dévissage du pénétrateur entraînant une modification de sa position, le risque étant d'autant plus grand que le jeu relatif est important.It would also be possible to remove the stop, provided however that there is sufficient clearance between the threads of the shoe and those of the indenter, but vibrations during storage or handling of the ammunition could cause the unscrewing of the indenter causing a modification of its position, the risk being greater the greater the relative play.

Enfin, un jeu total dont la position de part et d'autre de chaque dent du pénétrateur est mal définie, peut être préjudiciable à une bonne tenue mécanique du moyen de liaison dans le cas d'une utilisation du projectile de type flèche à des températures extrêmes.Finally, a total clearance whose position on either side of each tooth of the indenter is poorly defined, can be detrimental to good mechanical strength of the connecting means in the case of use of the arrow type projectile at temperatures. extremes.

La présente invention a pour but de proposer un dis­positif de liaison par concordance de forme entre un pénétra­teur et un sabot constitué de plusieurs secteurs qui permette d'assurer un fonctionnement aux températures extrê­mes d'utilisation d'une munition alors que l'assemblage des composants est effectué à une température moyenne.The object of the present invention is to propose a device for form-matching connection between a penetrator and a shoe made up of several sectors which makes it possible to ensure operation at the extreme temperatures of use of a munition while assembling the components. is carried out at a medium temperature.

Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif de liaison par concordance de forme entre un pénétrateur de type flèche en matériau lourd et un sabot en matériau léger constitué de plusieurs secteurs, le sabot et le pénétrateur, composants d'une munition, étant positionnés l'un par rapport à l'autre à l'aide d'une butée axiale, dispositif comprenant un premier profil porté par le pénétrateur et un deuxième pro­fil porté par le sabot les profils présentant en coupe sui­vant un plan axial une forme de dents, chaque dent comportant un premier et un deuxième flanc et le premier flanc étant si­tué du côté de la butée, caractérisé en ce qu'en configuration assemblée, il existe un jeu relatif axial entre le premier et le deuxième, profil dont la valeur totale, à la température movenne d'assemblage du pénétrateur et du sabot, déterminée entre la dent du pénétrateur la plus éloignée de la butée et son logement correspondant dans le sabot est au moins égale au produit de la distance entre la butée et le deuxième flanc de la dent du pénétrateur la plus éloignée de celle-ci par la différence des coefficients de dilatation des matériaux cons­tituant le sabot et le pénétrateur et par la valeur maximale de la différence entre la température moyenne et les températu­res maximale et minimale de stockage et d'emploi de la muni­tion, la distance étant mesurée le long d'une direction parallèle à l'axe du pénétrateur située au niveau de la hau­teur moyenne des dents.To do this, the subject of the invention is a connecting device by shape concordance between an arrow type penetrator of heavy material and a shoe of light material made up of several sectors, the shoe and the penetrator, components of a munition, being positioned relative to each other by means of an axial stop, device comprising a first profile carried by the indenter and a second profile carried by the shoe, the profiles having, in section along an axial plane, a form of teeth, each tooth having a first and a second flank and the first flank being situated on the side of the stop, characterized in that in the assembled configuration, there is a relative axial clearance between the first and the second, profile whose total value , at the movenne temperature of assembly of the indenter and the shoe, determined between the indenter's tooth furthest from the stop and its corresponding housing in the shoe is at least equal to product of the distance between the stop and the second flank of the indenter's tooth farthest from it by the difference in the expansion coefficients of the materials constituting the shoe and the indenter and by the maximum value of the difference between the average temperature and the maximum and minimum temperatures for storage and use of the ammunition, the distance being measured along a direction parallel to the axis of the indenter located at the average height of the teeth.

Selon un premier mode de réalisation, la butée est constituée par un disque solidaire du pénétrateur ou du sabot et réalisé en un matériau dont la compressibilité aux tempéra­tures maximale et minimale est telle que l'effort nécessaire pour comprimer ce disque est inférieur à celui qui, exercé axialement sur le pénétrateur, permettrait d'écarter les dif­férents secteurs, les jeux entre les différentes dents du pé­nétrateur et leurs logements respectifs dans le sabot étant avantageusement tous égaux.According to a first embodiment, the stop is constituted by a disc integral with the indenter or the shoe and made of a material whose compressibility at maximum and minimum temperatures is such that the force required to compress this disc is less than that which, exerted axially on the indenter, would make it possible to separate the different sectors, the clearances between the different teeth of the indenter and their respective housings in the shoe being advantageously all equal.

Selon un autre mode de réalisation, le premier et le deuxième profil sont tels que la valeur totale du jeu, à la température moyenne, entre chaque dent et son logement dans le sabot varie de façon linéaire et croissante entre la butée et la dent la plus éloignée de cette dernière, la butée pouvant être constituée par un épaulement solidarie du pénétrateur.According to another embodiment, the first and the second profile are such that the total value of the clearance, at the average temperature, between each tooth and its housing in the shoe varies linearly and increasing between the stop and the most tooth remote from the latter, the abutment can be constituted by a shoulder secured to the indenter.

Les profils constituant le dispositif de liaison par concordance de forme peuvent être des adents circulaires ou des filetages.The profiles constituting the form-matching connection device can be circular members or threads.

Selon une variante d'exécution particulièrement intéressante de ce deuxième mode de réalisation, le filetage porté par le pénétrateur est tel que les premiers flancs des dents sont portés par une première hélice et les deuxièmes flancs sont portés par une deuxième hélice, les pas des deux hélices étant différents, le pas de la première hélice étant supérieur au pas du filetage du sabot qui est lui-même supé­rieur au pas de la deuxième hélice.According to a particularly interesting variant of this second embodiment, the thread carried by the indenter is such that the first flanks of the teeth are carried by a first propeller and the second flanks are carried by a second propeller, the steps of the two propellers being different, the pitch of the first propeller being greater than the pitch of the shoe thread which is itself greater than the pitch of the second propeller.

De façon préférentielle, la valeur totale du jeu, à la température moyenne, entre la dent du pénétrateur la plus éloignée de la butée et son logement correspondant dans le sabot est au moins égale au produit de la distance entre la bu­tée et ledit logement, par la différence des coefficients de dilatation des matériaux constituant le sabot et le pénétra­teur et par la différence entre les températures maximale et minimale.Preferably, the total value of the clearance, at the average temperature, between the indenter's tooth furthest from the stop and its corresponding housing in the shoe is at least equal to the product of the distance between the stop and said housing, by the difference in the expansion coefficients of the materials constituting the shoe and the indenter and by the difference between the maximum and minimum temperatures.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de modes particuliers de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

• Les figures 1 et 1A sont des représentations schéma­tiques d'un pénétrateur de type flèche et de son sabot solida­risés par un dispositif de liaison selon l'état de la technique.
• Les figures 2 et 2A représentent un premier mode de réalisation d'un dispositif de liaison par concordance de for­me selon l'invention.
• Les figures figures 3, 3A et 3b représentent un deuxième mo­de de réalisation d'un dispositif de liaison par concordance de forme selon l'invention.

The invention will be better understood on reading the description of particular embodiments, description made with reference to the accompanying drawings in which:

• Figures 1 and 1A are schematic representations of an arrow type penetrator and its shoe secured by a connecting device according to the prior art.
• FIGS. 2 and 2A represent a first embodiment of a form-matching connection device according to the invention.
• Figures Figures 3, 3A and 3b show a second embodiment of a shape matching connection device according to the invention.

En se reportant aux figures 1 et 1A, un projectile de type flèche connu est constitué par un pénétrateur 1 en­touré d'un sabot 2, constitué par trois secteurs 3, 4, 5 des­tinés à s'écarter les uns des autres à la sortie de l'arme sous l'effet des efforts aérodynamiques et à libérer ainsi le pénétrateur. Sabot et pénétrateur sont rendus solidaires l'un de l'autre par un dispositif de liaison par concordance de forme, qui est constitué par un premier profil 7 porté par le pénétrateur et un deuxième profil 8 porté par le sabot.Referring to Figures 1 and 1A, a known arrow type projectile is constituted by a penetrator 1 surrounded by a shoe 2, constituted by three sectors 3, 4, 5 intended to separate from each other at the exit of the weapon under the effect of aerodynamic forces and thus release the penetrator. Shoe and indenter are made integral with each other by a form-matching connection device, which is constituted by a first profile 7 carried by the indenter and a second profile 8 carried by the shoe.

Ces deux profils représentés en coupe suivant un plan axial ont une forme de dents 9. Les flancs de chaque dent ont une inclinaison telle que la séparation des secteurs du sabot ne soit pas perturbée. Différentes formes de dents peu­vent être adoptées, telles des dents trapézoïdales, triangu­laires ou rondes.These two profiles shown in section along an axial plane have the shape of teeth 9. The sides of each tooth have an inclination such that the separation of the sectors of the shoe is not disturbed. Different shapes of teeth can be adopted, such as trapezoidal, triangular or round teeth.

Les profils sont ici des filetages, mais des adents circulaires se rencontrent également.The profiles here are threads, but circular teeth also meet.

Afin d'assurer le positionnement relatif du pénétra­teur et du sabot, une butée 6 est prévue. Ici cette butée est un épaulement du pénétrateur; on réalise le montage en vis­sant le pénétrateur dans le sabot, les trois secteurs étant solidarisés par des ceintures 12, 13, jusqu'au contact de la butée 6 avec celui-ci.In order to ensure the relative positioning of the indenter and the shoe, a stop 6 is provided. Here this stop is a shoulder of the indenter; assembly is carried out by screwing the indenter into the shoe, the three sectors being secured by belts 12, 13, until contact with the stop 6 therewith.

Dans le cas d'un profil constitué par des adents circulaires, ce sont les adents eux-mêmes qui jouent le rôle de la butée.In the case of a profile formed by circular teeth, it is the teeth themselves which play the role of the stop.

Le montage est effectué à une température moyenne, par exemple de l'ordre de 20°C ; il existe entre sabot et pé­nétrateur un jeu fonctionnel que autorise le vissage ou l'assemblage, la venue en butée assurant la bonne position. Les matériaux présentent des coefficients de dilatation li­néaire différents (25 X 10⁻⁶°C⁻¹ pour l'aluminium, 5 X 10⁻⁶°C⁻¹ pour l'alliage de tungstène couramment utilisé).The assembly is carried out at an average temperature, for example of the order of 20 ° C; there is a functional clearance between the shoe and the indenter which allows screwing or assembly, the abutment ensuring the correct position. The materials have different coefficients of linear expansion (25 X 10⁻⁶ ° C⁻¹ for aluminum, 5 X 10⁻⁶ ° C⁻¹ for the commonly used tungsten alloy).

Ainsi une élévation de la température va provoquer un allongement du sabot supérieur à l'allongement du pénétra­teur, les flancs des dents étant inclinés par rapport à la normale à l'axe du pénétrateur, cet allongement va provoquer le glissement des dents du sabot sur celles du pénétrateur, ce qui val entraîner l'écartement des trois secteurs le constituant. A titre d'example, sur un sabot de type de celui des figures 1 et 1A, il a été mesuré pour une élévation de température de 20°C à 60°C, une augmentation du diamètre du sabot de près de 0.5 mm au niveau de la ceinture 13, ainsi que l'apparition d'un jeu de près de 0.5 mm entre les secteurs. Cette augmentation entraîne l'impossibilité de mise à poste de la munition, et le jeu entre les secteurs provoque un défaut d'étanchéité aux gaz.Thus a rise in temperature will cause an elongation of the hoof greater than the elongation of the indenter, the flanks of the teeth being inclined relative to normal to the axis of the indenter, this elongation will cause the teeth of the hoof to slide over those of the indenter, which means that the three constituent sectors must be separated. By way of example, on a shoe of the type of that of FIGS. 1 and 1A, it has been measured for a rise in temperature from 20 ° C. to 60 ° C., an increase in the diameter of the shoe of nearly 0.5 mm at the level of the belt 13, as well as the appearance of a clearance of almost 0.5 mm between the sectors. This increase leads to the impossibility of placing the ammunition in position, and the play between the sectors causes a gas tightness defect.

Une simple augmentation du jeu fonctionel entre le profil porté par le sabot et celui porté par le pénétrateur ne suffit pas à donner satisfaction. En effet, la mise en bu­tée devenant impossible et le positionnement relatif aléatoi­re, les vibrations vont alors provoquer un dévissage du pénétrateur.A simple increase in the functional clearance between the profile carried by the shoe and that carried by the indenter is not sufficient to give satisfaction. Indeed, the abutment becoming impossible and the relative positioning random, the vibrations will then cause an unscrewing of the indenter.

La figure 2 montre, à la température moyenne, un premier mode de réalisation du dispositif de liaison selon l'invention. Les profils 7 et 8 sont des filetages. La butée 6 est ici constituée par une rondelle, solidaire du pénétrateur au niveau de sa partie arrière, par exemple par concordance de forme avec l'empennage de celui-ci. La rondelle est réalisée en un matériau présentant une certaine compressibilité. Les critères de choix et de définition de cette compressibilité sont explicités ci-après.FIG. 2 shows, at average temperature, a first embodiment of the connection device according to the invention. Profiles 7 and 8 are threads. The stop 6 is here constituted by a washer, integral with the penetrator at its rear part, for example by shape matching with the tail of the latter. The washer is made made of a material having a certain compressibility. The criteria for choosing and defining this compressibility are explained below.

Le montage du pénétrateur est effectué à la tempéra­ture moyenne par vissage jusqu'au contact de la butée 6 avec le sabot 2. La position finale est celle représentée sur la figure 2. Ainsi pour chaque dent du pénétrateur, si l'on ap­pelle premier flanc 10 celui qui est orienté vers la butée 6, celui-ci est en contact avec le sabot, alors qu'il subsiste un jeu J entre le deuxième flanc 11 et le sabot.The assembly of the indenter is carried out at average temperature by screwing until contact with the stop 6 with the shoe 2. The final position is that shown in FIG. 2. Thus for each tooth of the indenter, if the first flank is called 10 that which is oriented towards the stop 6, the latter is in contact with the shoe, while there remains a clearance J between the second flank 11 and the shoe.

A la température moyenne ce jeu J a une valeur qui est la même pour toutes les dents et qui est choisie supérieu­re ou égale au produit de la distance D entre la butée et le deuxième flanc de la dent du pénétrateur la plus éloignée de celle-ci, par la différence (δs- δp) des coefficients de di­latation des matériaux constituant le sabot et le pénétrateur et par la valeur maximale de la différence entre la températu­re moyenne (To) et les températures maximale (Tmax) ou minima­le (Tmin) souhaitées pour l'emploi de la munition.At the average temperature this clearance J has a value which is the same for all the teeth and which is chosen to be greater than or equal to the product of the distance D between the stop and the second flank of the indenter's tooth farthest from the latter. , by the difference (δs- δp) of the coefficients of expansion of the materials constituting the shoe and the indenter and by the maximum value of the difference between the average temperature (To) and the maximum (Tmax) or minimum (Tmin) temperatures desired for the use of ammunition.

On écrira : J ≧ D. (δs- δp).MAX {(Tmax-To), (To-Tmin)}.We will write: J ≧ D. (δs- δp) .MAX {(Tmax-To), (To-Tmin)}.

Pour cette détermination, on mesure la distance D le long d'une direction parallèle à l'axe du pénétrateur, située par exemple au niveau de la hauteur moyenne des dents, les jeux étant mesurés également le long de cette même direction axiale. Cette valeur limite théorique qui fait intervenir la température moyenne de montage peut avantageusement être remplacée par une valeur limite ne faisant intervenir que les valeurs extrêmes de l'intervalle de température. On peut ainsi choisir un jeu tel que :
J ≧ d. (δs- δp) (Tmax-Tmin).For this determination, the distance D is measured along a direction parallel to the axis of the indenter, for example situated at the level of the average height of the teeth, the clearances also being measured along this same axial direction. This theoretical limit value which involves the average mounting temperature can advantageously be replaced by a limit value involving only the extreme values of the temperature interval. We can thus choose a game such as:
J ≧ d. (δs- δp) (Tmax-Tmin).

De même il est possible, pour déterminer le jeu limi­te, de remplacer la valeur D, distance de la butée au deuxième flanc de la dent du pénétrateur, par la distance D′ de la butée au sommet de la dernière dent du filetage du sabot, l'approxi­mation ainsi faite néglige les dilatations et contractions d'une seule dent du pénétrateur en regard de celles de l'ensemble des parties filetées du pénétrateur et du sabot, ce qui est accepta­ble dans la plupart des cas, la largeur de dent étant de l'ordre de 1% de la longueur filetée.Similarly, it is possible, to determine the limit clearance, to replace the value D, distance from the stop to the second flank of the indenter's tooth, by the distance D ′ from the stop at the top of the last tooth of the shoe thread, the approximation thus made neglects the dilations and contractions of a single tooth of the indenter compared to those of all the threaded parts of the indenter and of the shoe, which is acceptable in most cases, the width of the tooth being about 1% of the thread length.

Ainsi, dans le cas d'une utilisation à une température inférieure à la température moyenne, les différences de contrac­tion du sabot et du pénétrateur vont provoquer une simple dimi­nution du jeu total J, avec répartition de celui-ci de part et d'autre de chacune des dents du pénétrateur, diminution n'entraînant aucune interférence entre les filetages jusqu'à la valeur de la température minimale choisie, alors que dans le cas d'une utilisation à une température supérieure à la température moyenne les différences de dilatation vont induire un effort de compression au niveau de la butée 6.Thus, in the case of use at a temperature below the average temperature, the differences in contraction of the shoe and of the indenter will cause a simple reduction in the total clearance J, with distribution of the latter on either side of each of the indenter's teeth, a decrease which does not cause any interference between the threads up to the value of the minimum temperature chosen, whereas in the case of use at a temperature above the average temperature the differences in expansion will induce a compression force at the stop 6.

On choisit le matériau constituant la butée 6 de telle façon que, pour toutes les températures comprises entre la tem­pérature moyenne et la température maximale souhaitée, l'effort nécessaire pour comprimer cette butée soit inférieur à celui qui, exercé axialement sur le pénétrateur permettrait d'écarter les différents secteurs du sabot par glissement des dents de celui-ci sur celles du pénétrateur. On voit ainsi que ce choix dépend de l'amplitude de la dilatation à absorber, donc de la nature des matériaux en présence et de la longueur de la partie filetée, et qu'il dépend également du profil des dents ainsi que du matériau constituant les ceintures 12 et 13.The material constituting the stopper 6 is chosen so that, for all the temperatures between the average temperature and the desired maximum temperature, the force necessary to compress this stopper is less than that which, exerted axially on the indenter would allow spread the different sectors of the shoe by sliding the teeth thereof on those of the indenter. It can thus be seen that this choice depends on the amplitude of the expansion to be absorbed, therefore on the nature of the materials present and on the length of the threaded part, and that it also depends on the profile of the teeth as well as on the material constituting the belts 12 and 13.

A titre d'exemple, avec une munition comprenant un pé­nétrateur en tungstène associé à un sabot en alliage d'aluminium, la longueur filetée étant de 202 mm, et le profil des dents étant un profil ISO (triangle équilatéral), un disque en polyéthylène basse densité dont la compressibilité est de l'ordre de 850 N/m² aussi bien à 20°C qu'à 60°C, et coopérant avec un jeu de l'ordre de 0.21 mm, a donné entière satisfaction.For example, with ammunition comprising a tungsten penetrator associated with an aluminum alloy shoe, the threaded length being 202 mm, and the profile of the teeth being an ISO profile (equilateral triangle), a polyethylene disc low density whose compressibility is of the order of 850 N / m² both at 20 ° C and 60 ° C, and cooperating with a play of the order of 0.21 mm, has given complete satisfaction.

Grâce à l'invention, la butée 6 ne joue plus un rôle de point fixe mais elle coopère avec le jeu aménagé entre les profils du pénétrateur et du sabot de façon à absorber les dila­tations différentielles de ces deux éléments.Thanks to the invention, the stop 6 no longer plays a role of fixed point but it cooperates with the play arranged between the profiles of the indenter and of the shoe so as to absorb the differential expansions of these two elements.

Avec le moyen de liaison selon l'état de la technique, le sabot prenait appui sur la butée fixe et ses dents avaient tendance à glisser sur celles du pénétrateur. Avec le moyen de liaison selon l'invention, le sabot prend appui sur la dent du pénétrateur la plus éloignée de la butée et il comprime cette dernière. Le résultat final est une nouvelle répartition des jeux qui est schématisée sur la figure 2A. Il existe alors un jeu entre le premier flanc 10 de la première dent et le logement de celle-ci dans le sabot.With the connecting means according to the prior art, the shoe was supported on the fixed stop and its teeth tended to slide on those of the indenter. With the connecting means according to the invention, the shoe bears on the tooth of the indenter the furthest from the stop and it compresses the latter. The final result is a new distribution of games which is shown diagrammatically in FIG. 2A. There is then a clearance between the first flank 10 of the first tooth and the housing thereof in the shoe.

La butée permet également de jouer le rôle de frein en empêchant le pénétrateur de se dévisser. A ce titre, elle peut comporter un profil coopérant avec la surface du sabot avec la­quelle elle vient en contact.The stop also acts as a brake by preventing the indenter from unscrewing. As such, it may include a profile cooperating with the surface of the shoe with which it comes into contact.

La butée 6 peut également être solidaire du sabot. Dans ce cas là elle se trouve disposée à l'extrémité du sabot opposée à celle par laquelle est introduit le pénétrateur au montage, et un épaulement de ce dernier vient en contact avec elle.The stop 6 can also be secured to the shoe. In this case, it is arranged at the end of the shoe opposite to that by which the indenter is introduced during assembly, and a shoulder of the latter comes into contact with it.

On remarque, dans ce dernier cas que, à la température moyenne, le pénétrateur est en contact avec la butée et le jeu est alors situé entre le premier flanc des dents et leur loge­ment dans le sabot. Ainsi, dans ce cas particulier, la butée se trouve comprimée lors des contractions du sabot et du pénétra­teur, ce qui intervient pour toute température inférieure à la température moyenne, les dilatations n'entraînant qu'une diminu­tion du jeu.It is noted, in the latter case that, at the average temperature, the indenter is in contact with the stop and the clearance is then located between the first flank of the teeth and their housing in the shoe. Thus, in this particular case, the stop is compressed during contractions of the hoof and the indenter, which occurs for any temperature below the average temperature, the expansions only causing a reduction in the clearance.

On choisit alors le matériau constituant la butée de telle sorte que, pour toutes les températures comprises entre la température moyenne et la température minimale souhaitée, l'effort nécessaire pour la comprimer soit inférieur à celui qui, exercé axialement sur le pénétrateur, permettrait d'écarter les différents secteurs du sabot.The material constituting the stop is then chosen so that, for all the temperatures between the average temperature and the desired minimum temperature, the force necessary to compress it is less than that which, exerted axially on the indenter, would allow remove the different sectors of the hoof.

il est utile de choisir, dans tous les cas de figures, un matériau dont la compressibilité est telle que cet effort soit toujours inférieur à celui d'écartement des secteurs, et cela pour toutes les températures comprises entre la température maximale et la température minimale. On s'affranchit ainsi de l'incertitude concernant la température réelle du montage.it is useful to choose, in all cases, a material whose compressibility is such that this force is always less than that of separation of the sectors, and this for all the temperatures between the maximum temperature and the minimum temperature. This eliminates the uncertainty regarding the actual temperature of the assembly.

La figure 3 montre, à la température moyenne, un deuxième mode de réalisation du dispositif de liaison selon l'invention. Les profils 7 et 8 sont toujours des filetages, mais le filetage constituant le premier profil 7 est tel que les flancs 10 et 11 de chaque dent sont portés par deux hélices de pas différents. Ainsi le premier flanc 10 situé du côté de la butée 6, est solidaire d'une première hélice alors que le deuxième flanc 11 est porté par une deuxième hélice.FIG. 3 shows, at average temperature, a second embodiment of the connection device according to the invention. The profiles 7 and 8 are always threads, but the thread constituting the first profile 7 is such that the sides 10 and 11 of each tooth are carried by two propellers of different pitch. Thus the first side 10 located on the side of the stop 6, is integral with a first propeller while the second side 11 is carried by a second propeller.

Les pas de la première hélice est supérieur au pas du filetage du sabot qui est lui-même supérieur au pas de la deuxième hélice.The pitch of the first propeller is greater than the pitch of the shoe thread which is itself greater than the pitch of the second propeller.

Le jeu axial total (Jav1+Jar1) entre la dent la plus proche de la butée et son logement dans le sabot est inférieur au jeu total (JavN+JarN) entre la dent la plus éloignée de la butée et son logement. La valeur de ce jeu varie de façon li­néaire et croissante de la dent la plus proche à la dent la plus éloignée de la butée.The total axial clearance (Jav1 + Jar1) between the tooth closest to the stop and its housing in the shoe is less than the total axial clearance (JavN + JarN) between the tooth furthest from the stop and its housing. The value of this clearance varies linearly and increasing from the nearest tooth to the tooth furthest from the stop.

Les valeurs de ces pas sont déterminées en fonc­tion des conditions d'emploi souhaitées et des matériaux en présence.The values of these steps are determined according to the desired conditions of use and the materials present.

D'une manière pratique, pour définir le pas des hé­lices portées par le pénétrateur, on effectue les produits de la distance Dn entre le sommet de la dent du sabot la plus éloignée de la butée et cette dernière, par la différence (δs- δp) des coefficients de dilatation des matéeiaux consti­tuant sabot et pénétrateur, et par d'une par la différence (Tmax-To) et d'autre part la différence (To-Tmin) entre les températures extrêmes d'emploi souhaitées pour la munition.In a practical way, to define the pitch of the propellers carried by the indenter, we perform the products of the distance Dn between the top of the hoof tooth farthest from the stop and the latter, by the difference (δs- δp ) the expansion coefficients of the materials constituting the shoe and penetrator, and by one by the difference (Tmax-To) and on the other hand the difference (To-Tmin) between the extreme temperatures of use desired for the ammunition.

On a donc les deux produits suivants :
P1 = DN. δs- δp). (Tmax-To).
P2 = DN. δs- δp). (To-Tmin).So we have the following two products:
P1 = DN. δs- δp). (Tmax-To).
P2 = DN. δs- δp). (To-Tmin).

Les produits P1 et P2 donnent respectivement les images des amplitudes maximales, au niveau de la dernière dent, de la dilatation et de la contraction. Une approximation est faite, identique à celle mentionnée dans la description du premier mode de réalisation, qui néglige les dilatations et contractions d'une seule dent du pénétrateur en regard de cel­les de l'ensemble des parties filetées du pénétrateur et du sabot, ce qui est acceptable dans la plupart des cas, la lar­geur de dent étant de l'ordre de 1% de la longueur filetée.The products P1 and P2 respectively give the images of the maximum amplitudes, at the level of the last tooth, of the dilation and of the contraction. An approximation is made, identical to that mentioned in the description of the first embodiment, which neglects the expansions and contractions of a single tooth of the indenter compared to those of all of the threaded parts of the indenter and the shoe, which is acceptable in most cases, the tooth width being of the order of 1% of the thread length.

Le pas de la première hélice à la température moyen­ne est alors égal au pas du filetage du sabot augmenté par un coefficient µ₁ = P1/N.The pitch of the first propeller at the average temperature is then equal to the pitch of the shoe thread increased by a coefficient µ₁ = P1 / N.

Le pas de la deuxième hélice à la température moyen­ne est égal au pas du filetage du sabot diminué par un coeffi­cient µ₂=P2/N, N étant le nombre total de filets.The pitch of the second propeller at the average temperature is equal to the pitch of the shoe thread minus a coefficient µ₂ = P2 / N, N being the total number of threads.

Ce mode de calcul conduit, après avoir déterminé la valeur des amplitudes maximales et minimales des dilatations différentielles du sabot et du pénétrateur, à les répartir au niveau de chaque dent de filet du pénétrateur. Le pas de la première hélice est alors supérieur au pas du sabot qui est lui-même supérieur au pas de la deuxième hélice. Si, au niveau de la dent du pénétrateur la plus proche de la butée, le jeu total est très faible, ce jeu va croître linéairement jusqu'à atteindre sa valeur maximale au niveau de la dent du pénétra­teur la plus éloignée de la butée.This method of calculation leads, after having determined the value of the maximum and minimum amplitudes of the differential expansions of the hoof and the indenter, to distribute them at the level of each thread tooth of the indenter. The pitch of the first propeller is then greater than the pitch of the shoe which is itself greater than the pitch of the second propeller. If, at the level of the indenter tooth closest to the stop, the total play is very small, this play will increase linearly until it reaches its maximum value at the level of the indentor tooth furthest from the stop.

Cette valeur maximale est égale à :
P2 + P1 = DN. δs- δp). (Tmax-Tmin).This maximum value is equal to:
P2 + P1 = DN. δs- δp). (Tmax-Tmin).

En réalité les coefficients µ₁ et µ₂ doivent être corrigés pour tenir compte de la variation du jeu entre une dent et son logement en fonction de la température.In reality the coefficients µ₁ and µ₂ must be corrected to take account of the variation in the clearance between a tooth and its housing as a function of temperature.

On écrit, µ₁= P1/([1+ p. (Tmax-To)].N) et
µ₂= P2/([1- p.(To-Tmin)].N).We write, µ₁ = P1 / ([1+ p. (Tmax-To)]. N) and
µ₂ = P2 / ([1- p. (To-Tmin)]. N).

Mais ces valeurs sont peu différentes de valeurs précédentes, compte-tenu de la valeur habituelle des coeffi­cients de dilatation des matériaux pouvant constituer un pénétrateur.However, these values are little different from previous values, taking into account the usual value of the expansion coefficients of the materials which can constitute a penetrator.

Les figures 3A et 3b montrent la répartition des différents jeux pour les températures maximale 3A et minimale 3b, on constate que, pour la température maximale, tous les premiers flancs 10 des dents du pénétrateur sont en contact avec le sabot, alors que, pour la température minimale, ce sont tous les deuxièmes flancs qui se trouvent en contact avec celui-ci.FIGS. 3A and 3b show the distribution of the different clearances for the maximum 3A and minimum 3b temperatures, it can be seen that, for the maximum temperature, all the first flanks 10 of the indenter teeth are in contact with the shoe, while, for the minimum temperature, these are all the second flanks which are in contact with it.

A titre d'exemple, pour un projectile constitué par un sabot en alliage d'aluminium δs=25X10⁻⁶ C⁻¹ et un pénétra­teur en alliage de tungsène δ p=5X10⁻⁶ C⁻¹ la longueur de file­tage du sabot étant de 196 mm à 20°C, le pas du filetage du sabot étant de 2,5 mm, et le nombre N de filets étant de 78.36 pour une plage de température de -40°C à +60°C avec une tempé­rature moyenne de +20°C, on obtient les valeurs suivantes :
P1 = 0.1568 mm, P2 = 0.2352 mm, µ₁= 0.002, µ₂= 0.003.For example, for a projectile consisting of a shoe made of aluminum alloy δs = 25X10⁻⁶ C⁻¹ and a tungsten alloy penetrator δ p = 5X10⁻⁶ C⁻¹ the thread length of the shoe being 196 mm at 20 ° C, the pitch of the shoe thread being 2.5 mm, and the number N of threads is 78.36 for a temperature range of -40 ° C to + 60 ° C with an average temperature of + 20 ° C, the following values are obtained:
P1 = 0.1568 mm, P2 = 0.2352 mm, µ₁ = 0.002, µ₂ = 0.003.

Le pas de la première hélice a pour valeur 2.502 et celui de la deuxième vaut 2.497. La valeur maximale du jeu au niveau de la dent de pénétrateur la plus éloignée de la butée est alors de 0.392 mm.The pitch of the first propeller is 2.502 and that of the second is 2.497. The maximum value of the play at the level of the indentor tooth furthest from the stop is then 0.392 mm.

Il n'y a alors plus aucune interférence entre les dents du sabot et celles du pénétrateur dans la plage de tem­pératures de 40°C à +60°C.There is then no longer any interference between the teeth of the hoof and those of the indenter in the temperature range from 40 ° C to + 60 ° C.

Ainsi, dans ce deuxième exemple de réalisation de l'invention, le mode de coopération de la butée fixe avec les profils du pénétrateur et du sabot se situe au niveau des dif­férentes valeurs des distances entre ladite butée et chacune des dents, la variation linéaire et croissante du jeu total en fonction de cette distance assurant l'absence d'interférences entre les profils.Thus, in this second embodiment of the invention, the mode of cooperation of the fixed stop with the profiles of the indenter and of the shoe is situated at the level of the different values of the distances between said stop and each of the teeth, the linear variation and increasing the total clearance as a function of this distance ensuring the absence of interference between the profiles.

Il est possible également, sans pour autant sortir du cadre de l'invention, de pratiquer un filetage à double hé­lice sur le sabot et un filetage simple sur le pénétrateur. Il suffit pour cela de transposer le mode de calcul des pas pré­cédemment décrit.It is also possible, without departing from the scope of the invention, to practice a double helix thread on the shoe and a single thread on the indenter. It suffices to transpose the method of calculating the steps previously described.

Il convient de noter que lorsque la munition se trouve mise à poste, la pression des gaz propulsifs va s'exercer sur le sabot qui va entraîner le pénétrateur par l'intermédiaire du dispositif de liaison selon l'invention. Un choc important va intervenir au niveau de la première dent du sabot qui se trouve pincée entre la butée et la première dent du pénétrateur. Le jeu se trouvant minimal au niveau de ces premières dents et croissant progressivement le long du dispo­sitif de liaison, l'effort va se répartir progressivement sur toutes les dents de l'interface.It should be noted that when the munition is placed in position, the pressure of the propellant gases will be exerted on the shoe which will drive the penetrator through the connection device according to the invention. A major shock will occur at the first tooth of the hoof which is pinched between the stop and the first tooth of the indenter. Since the clearance is minimal at the level of these first teeth and progressively increasing along the connecting device, the force will gradually be distributed over all the teeth of the interface.

On voit ainsi un avantage appréciable du deuxième mode de réalisation de l'invention qui, en maintenant au ni­veau de la butée un point fixe relatif entre le sabot et le pénétrateur, et en faisant croître de façon linéaire le jeu total entre les deux profils, assure au niveau du premier flanc un jeu qui est croissant à partir de la butée, ce qui permet donc de réduire les contraintes mécaniques s'exerçant au niveau du dispositif de liaison entre le sabot et le péné­trateur tout en apportant l'avantage du positionnement bien déterminé de ces deux composants.One thus sees an appreciable advantage of the second embodiment of the invention which, by maintaining at the level of the stop a relative fixed point between the shoe and the indenter, and by making the play grow linearly total between the two profiles, ensures at the level of the first flank a play which is increasing from the stop, which therefore makes it possible to reduce the mechanical stresses exerted on the connection device between the shoe and the indenter while providing the advantage of the well-defined positioning of these two components.

On a pu constater que la pression développée par une charge propulsive dépendait de sa température d'emploi. Ainsi, pour une charge classique à base de nitrocellulose, le coeffi­cient de variation de la pression en fonction de la températu­re est de l'ordre de 12 à 15 bars/°C; par conséquent pour une plage de température comprise entre -40°C et +60°C, la varia­tion totale de température est de 100°C, ce qui entraîne une variation totale possible de la pression développée de 1200 à 1500 bars. De telles variations de pression sont préjudicia­bles à une bonne tenue mécanique du dispositif de liaison. Il est utile alors d'avoir, pour les valeurs maximales de la pression, une surface de contact au niveau du dispositif de liaison qui soit également maximale.It has been observed that the pressure developed by a propellant charge depends on its operating temperature. Thus, for a conventional load based on nitrocellulose, the coefficient of variation of the pressure as a function of the temperature is of the order of 12 to 15 bars / ° C; therefore for a temperature range between -40 ° C and + 60 ° C, the total temperature variation is 100 ° C, which results in a possible total variation of the developed pressure from 1200 to 1500 bar. Such pressure variations are detrimental to good mechanical strength of the connecting device. It is then useful to have, for the maximum values of the pressure, a contact surface at the level of the connection device which is also maximum.

Ceci est rendu possible grâce à l'invention. En ef­fet, avec le deuxième mode de réalisation précédemment décrit, mais en disposant l'épaulement constituant la butée au niveau de la partie arrière du pénétrateur où va s'exercer la pres­sion des gaz, pour la température d'emploi maximale, tous les premiers flancs orientés vers la butée des dents du pénétra­teur sont encore en contact avec le sabot, mais ces flancs sont alors les flancs "actifs" sur lesquels vont s'exercer les efforts.This is made possible by the invention. Indeed, with the second embodiment described above, but by arranging the shoulder constituting the stop at the rear part of the indenter where the gas pressure will be exerted, for the maximum operating temperature, all the first flanks oriented towards the stop of the indenter teeth are still in contact with the shoe, but these flanks are then the "active" flanks on which the forces will be exerted.

On est donc sûr d'avoir, pour la température maxima­le d'utilisation à laquelle la pression est également la plus importante, une surface de contact maximale entre le profil du sabot et celui du pénétrateur. Ce qui garantit la meilleure te­nue mécanique possible pour le dispositif de liaison.It is therefore certain to have, for the maximum operating temperature at which the pressure is also the greatest, a maximum contact surface between the profile of the shoe and that of the indenter. This guarantees the best possible mechanical strength for the connecting device.

Il est ainsi particulièrement intéressant d'appli­quer cette dernière variante à un dispositif de liaison dans lequel les profils sont des adents circulaires. On a alors, en­tre chaque dent du pénétrateur et son logement dans le sabot, un jeu qui, à la température moyenne, croît de façon linéaire entre la butée constituée par un des adents et la dent la plus éloignée de cette dernière. La méthode de calcul de ce jeu est analogue à celle précédemment décrite. Le jeu maximal à la température moyenne est égal à P1+P2, P1 étant le jeu associé au premier flanc de cette dent et P2 celui associé au deuxième flanc. Les jeux minimaux à la température moyenne, au niveau de la dent plus proche de la butée, sont P1/N et P2/N, où N est le nombre de dents, et ces jeux croissent linéairement en­tre leurs valeurs extrêmes. Si l'on associe le jeu total mini­mal à l'adent le plus proche de la partie arrière du sabot, cet adent constituant ainsi la butée, on assure une surface de contact maximale entre les profils pour la température d'utilisation maximale.It is thus particularly advantageous to apply this latter variant to a connection device in which the profiles are circular teeth. There is then, between each tooth of the indenter and its housing in the shoe, a clearance which, at the average temperature, increases linearly between the stop constituted by one of the teeth and the tooth furthest from the latter. The method of calculating this game is analogous to that previously described. The maximum clearance at average temperature is equal to P1 + P2, P1 being the clearance associated with the first flank of this tooth and P2 that associated with the second flank. The minimum clearances at average temperature, at the level of the tooth closest to the stop, are P1 / N and P2 / N, where N is the number of teeth, and these clearances increase linearly between their extreme values. If the minimum total clearance is associated with the closest contact to the rear part of the shoe, this adent thus constituting the stop, a maximum contact surface between the profiles is ensured for the maximum operating temperature.