PROJECTILE POUR ARME A LETALITE REDUITE |
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| 申请号 | EP11718435.8 | 申请日 | 2011-03-30 | 公开(公告)号 | EP2691731B1 | 公开(公告)日 | 2015-09-23 |
| 申请人 | Nobel Sport; | 发明人 | DANNAWI, Marwan; JACQUET, Jean-François; | ||||
| 摘要 | |||||||
| 权利要求 | |||||||
| 说明书全文 | La présente invention concerne les projectiles pour arme à létalité réduite, aptes à impacter une cible comme le ferait un violent coup de poing tout en limitant les dommages ou les traumatismes induits par cet impact, notamment sur les zones sensibles et non protégées d'un individu (en particulier la tête). Les projectiles ALR (pour Arme à Létalité Réduite) sont classiquement utilisés par les forces de maintien de l'ordre et les forces armées en opérations extérieures, en vue de neutraliser ou de faire fuir certains individus, en évitant de les blesser ou en minimisant les blessures ou lésions occasionnées. Ces projectiles sont tirés au moyen de lanceurs à tube rayé dont les plus courants sont au calibre de 40 mm (désignation OTAN: 40 mm X 46). Très généralement, ces projectiles ALR ont une forme globalement cylindrique dont la longueur est de l'ordre de 50 à 70 mm et dont le diamètre, comme précisé précédemment, est de l'ordre de 40 mm, avec une extrémité avant en forme de calotte en général demi sphérique. Ils sont classiquement réalisés par moulage dé mousse thermoplastique. Aujourd'hui, l'état de la technique est assez pauvre dans le domaine de la recherche de nouvelles munitions cinétiques à létalité réduite (LR) et notamment dans l'amélioration de l'effet terminal des projectiles correspondants. En effet, les réalisations antérieures se sont efforcées de rendre plus ductiles les matériaux constitutifs de ces projectiles en pensant que plus le projectile est « mou » moins il est létal. A la connaissance des demandeurs, aucune réflexion concrète n'a été menée sur la compréhension des relations entre paramètres physiques et effets lésionnels lors de l'impact d'un projectile LR sur cible humaine. L'identification du « bon » paramètre physique permet de rechercher des solutions technologiques pertinentes. Pour répondre à cet objectif, une étude a été réalisée et a démontré et validé par des essais et simulations :
Il est rappelé que la maîtrise de la faible probabilité de provoquer une issue fatale avec un projectile à létalité réduite, des blessures graves ou des lésions permanentes sur un individu n'est pas facile à obtenir du fait d'un phénomène physique bien connu des balisticiens qui est la perte de vitesse sur trajectoire du projectile, causée par la résistance de l'air à l'avancement de ce dernier. Ainsi, avec les projectiles actuels, on pourrait avoir un niveau d'efficacité très faible à une distance de 50 m et un niveau d'effets délétères important à 10 m, ce qui pose d'énormes problèmes d'emploi pour les forces de l'ordre et les forces armées. Comme il a été dit précédemment, le paramètre physique important à l'impact du point de vue des effets lésionnels est la force à l'impact exercée sur la cible Pour améliorer l'efficacité et la non létalité des projectiles à létalité réduite, l'objectif principal de l'invention est de transmettre à l'impact une force programmée qui est toujours la même, ou sensiblement la même, quelle que soit la vitesse terminale, et corrélativement quelle que soit la distance de tir (ceci dans les plages de vitesse classiques au moment de l'impact (à savoir environ entre 50 à 100 m/s). Pour cela, le projectile ALR selon l'invention, qui a une forme générale cylindrique d'axe longitudinal L, comprenant une extrémité avant en forme de calotte sphérique ou approximativement sphérique et une extrémité arrière, est caractérisé par le fait qu'il comprend :
Le culot du projectile est déformé lors du tir par les rayures du tube de l'arme ce qui permet la mise en rotation du projectile. Le noyau en mousse d'aluminium est très léger et il offre des caractéristiques d'écrasement et d'absorption d'énergie très intéressantes, homogènes et indépendantes de la vitesse de déformation dans toutes les directions ; l'enveloppe externe permet d'optimiser le vol balistique du projectile et d'atténuer au moment du choc le premier contact projectile-cible. La force d'impact de ce projectile est constante ou quasi constante quelle que soit sa vitesse (dans les plages de vitesse d'impact classiques, notamment comprises entre 50 et 100 m/s). Cette force d'impact est notamment fonction de la densité de la mousse d'aluminium, paramètre choisi en fonction de la force d'impact recherchée. De préférence, la densité de la mousse d'aluminium utilisée pour le noyau du projectile ALR conforme à l'invention est comprise entre 30 et 300 kg/m3. Le culot du projectile est avantageusement réalisé en matériau thermoplastique et son enveloppe en mousse thermoplastique. Selon une caractéristique intéressante, la paroi transversale du culot se prolonge vers l'arrière par une paroi tubulaire, centrée sur l'axe longitudinal L, délimitant une cavité arrière débouchante. Selon une forme de réalisation particulière, la paroi transversale du culot se prolonge vers l'avant par une extension tubulaire, centrée sur l'axe longitudinal L, pour former un logement de réception de l'extrémité arrière du noyau en mousse d'aluminium. Selon encore une forme de réalisation particulière, ladite paroi tubulaire arrière, ou ladite extension tubulaire avant, comporte une bague extérieure annulaire de guidage. Selon encore une forme de réalisation particulière, la paroi transversale du culot se prolonge vers l'avant par un tenon axial permettant le centrage de la partie avant du projectile. Selon encore une autre particularité, l'enveloppe externe s'étend jusqu'au culot arrière pour recouvrir l'intégralité de la face exposée du noyau. Dans une forme de réalisation particulièrement intéressante, l'extrémité arrière de l'enveloppe externe comporte un bourrelet, orienté vers l'intérieur, qui vient pénétrer dans une rainure d'accueil annulaire ménagée dans le noyau en mousse d'aluminium. Dans ce cas, l'extrémité avant du culot vient avantageusement recouvrir l'extrémité arrière de l'enveloppe externe, pour verrouiller en position ledit bourrelet dans sa rainure d'accueil. De plus, l'extrémité avant du culot et l'extrémité arrière de l'enveloppe externe coopèrent de préférence par le biais d'épaulements complémentaires. D'autre part, le noyau peut comporter un évidement axial débouchant dans sa face arrière en regard de la paroi transversale avant du culot. Cet évidement permet notamment de programmer deux niveaux de force de choc en sélectionnant deux densités de mousse d'aluminium. Il peut rester en l'état ou être comblé par une mousse d'aluminium plus ou moins dense, pour programmer la sévérité du choc. Selon encore une forme de réalisation particulière, le projectile comporte un rétreint annulaire entre ses extrémités avant et arrière, correspondant à une diminution de diamètre, lequel rétreint s'étend vers l'avant à partir de l'extrémité avant du culot. Cette particularité a notamment pour objectif d'éviter le contact du culot en choc incliné avec la cible. D'autre part, le projectile conforme à l'invention peut comporter une structure en matériau à déformation réversible, interposée à l'avant, sur l'axe L, entre l'enveloppe externe et le noyau. Ce matériau peut être une mousse thermoplastique ou être constitué de microbilles. Le culot, le noyau et l'enveloppe externe du projectile sont réalisés indépendamment et ils sont assemblés entre eux par tout moyen approprié. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante de plusieurs formes de réalisation possibles, données uniquement à titre d'exemples et représentées sur les dessins annexés dans lesquels :
Le projectile ALR 1 illustré sur les L'extrémité arrière 2 de ce projectile 1 se termine selon un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal L. A ce niveau, un évidement axial débouchant 3 permet la réception classique d'une cartouche pyrotechnique de propulsion, ou autre mode de propulsion. Son extrémité avant 4 est en forme de calotte sphérique ou approximativement sphérique. Ce projectile 1, symétrique autour de son axe longitudinal L, est constitué d'un culot arrière 5, prolongé vers l'avant par un noyau 6 dont la face externe est pratiquement entièrement recouverte par une enveloppe 7. Le culot arrière 5 comporte une paroi tubulaire cylindrique 8, centrée sur l'axe L, qui est fermée au niveau de son extrémité avant par une paroi transversale 9. La paroi tubulaire 8 n'est pas fermée vers l'arrière, et, avec la paroi transversale avant 9, elle délimite l'évidement axial 3 précité. En regard de cette paroi transversale avant 9, on remarque que la paroi tubulaire 8 comporte une bague annulaire monobloc 10 qui s'étend en saillie vers l'extérieur. La surface extérieure de cette bague 10, de forme générale cylindrique, définit l'encombrement extérieur maximal du projectile et elle constitue une face de guidage à l'intérieur du canon de l'arme de propulsion. La surface extérieure de la paroi tubulaire 5 a un diamètre inférieur de quelques millimètres à celui de la surface de guidage de la bague monobloc 10. Du côté de la face 11 orientée vers l'extrémité avant 4 du projectile, la paroi transversale 9 du culot 5 comporte un tenon monobloc cylindrique 12, centré sur l'axe L. Ce tenon 12 a un diamètre de l'ordre de la moitié du diamètre du projectile 1 ; sa hauteur est de quelques millimètres. Le culot 5, comprenant la paroi tubulaire 8, la paroi transversale 9, la bague 10 et le tenon 12, est réalisé monobloc par moulage de matière thermoplastique (polycarbonate par exemple). La densité de la matière thermoplastique utilisée peut être de l'ordre de 1200 à 1600 kg/m3. Il a pour fonction de donner au projectile une partie importante de sa masse, permettre sa propulsion et le raccordement à l'avant de la partie absorbant l'énergie et programmant la force d'impact. Le noyau 6 du projectile 1 a une forme générale globalement cylindrique centrée sur l'axe L. Son extrémité arrière 13 a un diamètre légèrement inférieur au diamètre de la surface de guidage de la bague 10 du culot 5, et sa face arrière 14 est structurée pour venir épouser la face avant de ce culot 5, avec le tenon 12. Pour cela, cette face arrière 14 s'étend dans le plan de la face avant 11 du culot 5, et elle comporte une réservation axiale 15, correspondant à la forme du tenon 12. L'extrémité avant 16 du noyau 6 est en forme de calotte sphérique ou sensiblement sphérique, centrée sur l'axe L. Ce noyau 6 peut avoir une longueur comprise entre 30 et 50 mm. Il est réalisé en mousse d'aluminium (structure alvéolée d'aluminium) dont la densité est avantageusement comprise entre 30 et 300 kg/m3. La longueur du noyau 6 et la densité de la mousse d'aluminium utilisée sont fonction de la force d'impact recherchée et de la quantité d'énergie à absorber. Le noyau 6 est réalisé par moulage ou tout autre procédé de formage ou d'usinage des matériaux alvéolés. Par exemple, on utilise une mousse d'aluminium fabriquée par la société CYMAT Corporation (Canada) sous la désignation « Cymat stabilised aluminium foam » (marque déposée), ou par la société SHINKO WIRE CO Ltd (Japon), sous la désignation « Alporas » (marque déposée). Une telle structure de noyau 6 a pour fonction de limiter à l'impact la force de choc prédéterminée à l'avance pendant l'absorption de l'énergie, quelle que soit la vitesse de choc du projectile. La forme à l'avant de cette structure alvéolée permet en plus de conserver le temps de montée de la force de choc, jusqu'au niveau nominal, en dessous de la valeur critique d'éclatement du cuir chevelu par exemple. L'extrémité arrière 13 du noyau 6 est assemblée avec l'extrémité avant 11, 12 du culot 5 par tout moyen approprié, par exemple par collage. L'extrémité avant 16 du noyau 6 est recouverte par l'enveloppe 7 réalisée avantageusement en mousse thermoplastique ; la densité de cette mousse thermoplastique est avantageusement comprise entre 100 et 150 kg/m3. On peut utiliser par exemple du caoutchouc, un matériau EPDM ou un mélange nitrile-téflon (marque déposée). Cette enveloppe externe 7 a une épaisseur de quelques millimètres (par exemple 1 à 3 mm, avantageusement de l'ordre de 2 mm). Dans le mode de réalisation illustré, elle recouvre toute la surface externe avant et latérale du noyau 6, à l'exception d'une bande annulaire 18 de l'extrémité arrière 13 dudit noyau 6. Pour que sa surface externe se situe dans le prolongement de la surface externe de cette bande annulaire « libre » 18, l'enveloppe 7 vient se loger dans une réservation adaptée 19 ménagée sur la face externe en regard du noyau 6. Cette enveloppe 7, en forme de tube fermé à son extrémité avant par une calotte sphérique ou sensiblement sphérique, est fixée sur le noyau 6 par tout moyen approprié, par exemple par collage. L'enveloppe 7 a pour fonction d'améliorer le balistique de vol du projectile, d'éviter au premier contact cible-projectile l'éclatement local du matériau biologique de la cible et permettre le pré-écrasement de la structure alvéolée d'aluminium. La Dans le projectile 1' correspondant, le noyau 6 comporte un évidement axial borgne 20 qui débouche dans sa face arrière 14. Cet évidement 20 a avantageusement une forme cylindrique dont le diamètre correspond, au jeu près, à celui du tenon axial 12 du culot 5. Sa fonction est de permettre de réaliser pendant le choc un profil de force d'impact à deux nivaux programmés à l'avance, selon la sévérité recherchée. Encore dans des variantes de réalisation, l'évidement 20 peut être comblé par un matériau rapporté. Ce matériau rapporté peut par exemple consister en une mousse d'aluminium plus dense que celle utilisée pour la périphérie du noyau 6, de manière à augmenter l'efficacité d'impact du projectile. Pour ce projectile 1', on remarque que la longueur du noyau 6 est inférieure à celle du noyau de projectile 1 des figurés 1 et 2. Les Ici encore, les parties identiques aux modes de réalisation des Le projectile correspondant 1 " comporte un culot arrière 5, prolongé vers l'avant par un noyau 6 en mousse d'aluminium dont la face externe est recouverte par une enveloppe 7. On remarque que la paroi tubulaire 8 du culot 5 se prolonge vers l'avant, au-delà de la paroi transversale 9, par une extension monobloc tubulaire 21. La bague de guidage 10 s'étend en regard de la paroi transversale 9 du culot 5, sur une partie de la paroi tubulaire 8 et sur la quasi majorité de la longueur de l'extension 21. Cette extension 21 et la paroi 9 du culot 5 forment un logement 22 pour la réception de l'extrémité arrière 13 du noyau 6. Le tenon monobloc 12 des modes de réalisation précédents n'est plus présent. Là encore, le noyau 6 et le culot 5 sont assemblés par tout moyen approprié, de préférence par collage. D'autre part, dans ce mode de réalisation, on remarque que l'enveloppe 7 recouvre toute la surface exposée du noyau 6 ; elle s'étend jusqu'au culot 5, et en particulier jusqu'à l'extrémité avant de l'extension 21. Le mode de réalisation des Ce rétreint 23 a pour fonction d'éviter, en choc incliné du projectile, le contact culot plastique-cible, évitant ainsi un niveau de force de contact incompatible avec la programmation des efforts par la mousse d'aluminium. Il est essentiellement obtenu par une diminution de diamètre de l'extrémité arrière 13 du noyau 6. La présence du rétreint 23 confère au noyau 6 une section longitudinale particulière, avec une extrémité arrière 13 de forme cylindrique prolongée par une extrémité avant 16 en forme de bourrelet ou de renflement, globalement sphérique. La surface de l'extrémité avant 4 de ce projectile 1" est particulière : la surface d'extrémité sphérique 4a se prolonge par une surface en tronc de cône 4b elle-même prolongée par une surface cylindrique 4c (dont le diamètre correspond approximativement au diamètre de la bague 10) qui se prolonge encore par une surface « rentrante » 4d aboutissant au rétreint 23. Cette forme particulière de l'extrémité avant 4 du projectile 1" permet de calibrer le taux de montée en effort (niveau de la force programmée sur le temps mis pour l'atteindre), évitant ainsi l'éclatement local des structures biologiques (cuir chevelu par exemple en choc crânien). Les formes de ces projectiles ont toutes une correspondance parfaite entre leur centre de gravité et leur centre de poussée pour obtenir une bonne balistique extérieure. La On distingue :
Ce taux de montée doit être inférieur à une valeur critique pour ne pas faire éclater les structures biologiques de surface,
Ce niveau a est calibré pour déterminer à l'avance les endommagements et les sévérités souhaités.
La La Sur la figure correspondante, les parties identiques aux modes de réalisation des Ce projectile 1"' comporte un culot arrière 5 qui recouvre la partie arrière d'un noyau 6 en mousse d'aluminium dont la face externe de la partie avant est recouverte par une enveloppe 7. Les matériaux utilisés pour ces différentes parties 5, 6 et 7 correspondent à ceux décrits ci-dessus en relation avec les modes de réalisation des Comme on peut le voir sur la Au niveau de son extrémité arrière, cette enveloppe 7 comporte un bourrelet 24 en saillie vers l'intérieur, qui vient pénétrer dans une réservation ou rainure annulaire 25 ménagée dans le noyau 6 en mousse d'aluminium, assurant l'assemblage entre les deux éléments 6 et 7. Cette rainure annulaire 25 du noyau 6 s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal L du projectile 1"'. Au niveau de l'extrémité arrière de l'enveloppe 7, on remarque encore la présence d'un épaulement 26, orienté vers l'extérieur, en regard du bourrelet 24. La mise en place de l'enveloppe 7 sur l'extrémité avant du noyau 6 s'effectue par encastrement à force, grâce à l'élasticité du matériau constitutif de cette enveloppe 7. De son côté, le culot 5 comporte une paroi transversale arrière 9, se prolongeant vers l'avant par une extension monobloc tubulaire 21 qui recouvre l'extrémité arrière 13 du noyau 6 en mousse d'aluminium. La face interne de la paroi transversale 9 vient se plaquer contre la face arrière 14 du noyau 6. La face externe de l'extension tubulaire 21 comporte la bague de guidage saillante 10. Au niveau de son extrémité avant, l'extension 21 comporte un épaulement annulaire 27 orienté vers l'intérieur. Cet épaulement annulaire 27 du culot 5 est complémentaire de l'épaulement annulaire 26 de l'enveloppe 7. Le culot 5 est rapporté au niveau de l'extrémité arrière du noyau 6, après mise en place de l'enveloppe 7. Dans ce cadre, son épaulement annulaire 27 vient recouvrir l'épaulement complémentaire 26 de l'enveloppe 7, de manière à verrouiller l'assemblage enveloppe 7/noyau 6. Le culot 5 est fixé sur l'extrémité arrière du noyau 6 par tout moyen approprié, de préférence par collage. La face interne de l'extension tubulaire 21 comporte de préférence des stries ou un ensemble de rainures/nervures qui permettent d'optimiser le collage correspondant. D'autre part, de préférence, le culot 5 et l'enveloppe 7 sont également solidarisés ensemble par collage, au niveau de leurs épaulements complémentaires 26 et 27. Après solidarisation, les faces externes de l'extrémité avant du culot 5 et de l'extrémité arrière de l'enveloppe 7 sont situées dans la continuité l'une de l'autre. L'absence de collage de l'enveloppe 7 sur l'extrémité avant du noyau 6 permet de laisser libre cette enveloppe 7 pendant l'écrasement et d'éviter, ou tout au moins de limiter, le contact entre le culot 5 et la cible, en chocs décalés par rapport à l'axe longitudinal L. Si besoin, la paroi tubulaire 21 peut se prolonger, vers l'arrière, au-delà de la paroi transversale 9, pour constituer une cavité arrière débouchante, à l'instar de la cavité 3 présente sur les modes de réalisation des Comme illustré sur la Cette structure 28 peut être rapportée entre l'enveloppe 7 et l'extrémité avant du noyau 6 ; on peut utiliser tout matériau d'amortissement à déformation réversible, par exemple une mousse thermoplastique de dureté adaptée, ou encore des microbilles (par exemple de diamètre compris entre 0,5 et 2 mm, réalisées en matériau élastomère ou tout autre matière à déformation réversible). Dans une variante de réalisation, la structure d'amortissement 28 peut être obtenue monobloc avec l'enveloppe 7, par le matériau constitutif de cette enveloppe 7. |
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