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CA 02239154 1998-06-10
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ENSEMBLE DE PROPULSION POUR PROJECTILE LIMITANT
L'EFFORT DE RECUL
La présente invention concerne le domaine des ensembles de
propulsion pour projectiles, notamment le domaine des systèmes de tubes
lanceurs de projectiles.
La présente invention trouve en particulier, mais non exclusivement,
application dans le domaine des armes. Elle n'est pas limitée en effet à
cette application préférentielle, mais peut être exploitée dans tout lanceur
de projectile, tel que par exemple les tubes lanceurs de fusées d'artifices,
de signaux d'alarmes, de fusées anti-grële, voire dans des tubes lanceurs
sur bancs d'essai dans lesquels les projectiles peuvent être formés par
exemple de chariots ou équivalents, notamment pour des tests de chocs,
etc...
La plupart des systèmes de tubes lanceurs de projectiles connus
comprennent, comme représenté sur la figure 1 annexée, un tube-canon
10, une culasse ou un fond 12 fermant le tube 10 à une extrémité et une
source de pression 14, formée généralement d'une cartouche
pyrotechnique.
Le projectile 20, en attente du tir, délimite à l'intérieur du tube 10,
une chambre 16 dans laquelle est placée la cartouche pyrotechnique 14.
Lors du tir, l'explosion de la cartouche pyrotechnique 14 génère
dans cette chambre 16, une pression motrice pour le projectile 20. Celui-ci
est mis en mouvement, et l'augmentation en volume de la chambre 16
induit la détente des gaz jusqu'à la mise à l'air libre de la chambre 16 lors
de la sortie du projectile 20 hors du tube-canon 10 comme celà est
schématisé sur la figure 2. L'intégrale, pendant cette durée, de la pression,
multipliée par la section du tube-canon 10, donne l'impulsion du tir.
Ces tubes lanceurs connus présentent l'inconvénient d'une part de
générer un effort de recul important ressenti par le tireur ou le support du
tube lanceur, d'autre part de nécessiter une paroi de tube d'épaisseur
importante, en raison du pic de pression généré immédiatement aprés
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l'explosion de la cartouche 14. Ce pic est particulièrement préjudiciable
pour des armes de tir à l'épaule.
On a déjà tenté d'écrêter l'effort de recul résultant de ce pic de
pression en plaçant des moyens amortisseurs entre le tube lanceur et une
référence, par exemple une épaulière, ou un affût support du tube lanceur.
La Demanderesse a également proposé dans le document FR-A-
2713324 un ensemble de propulsion pour projectile du type comportant une
chambre qui loge une source de pression et communique avec un espace
de détente par l'intermédiaire d'un passage contrôlé par un clapet
d'asservissement permettant de contrôler la pression motrice du projectile
et adapté de préférence pour définir une pression constante dans la
chambre de détente.
Le document WO-A-9107636 décrit un projectile comprenant des
moyens d'éjection temporisés d'une charge. Plus précisément, ce document
décrit un lanceur comprenant une source de pression non représentée,
adapté pour lancer un projectile. Le projectile comprend une charge utile,
une première chambre de pression et une seconde chambre de pression.
Un clapet assure l'alimentation de la première chambre de pression à
partir de la source. La première chambre de pression communique par
ailleurs avec la seconde chambre de pression par l'intermédiaire d'un orifice
calibré. Plus précisément la seconde chambre est définie entre un piston
susceptible de pousser la charge utile et un carter définissant la première
chambre, le piston et le carter étant reliés par une goupille cisaillable. En
outre, la première chambre est remplie, selon la caractéristique essentielle
de ce document, par un matériau fibreux. Le fonctionnement de ce projectile
est essentiellement le suivant. Lors du lancement la première chambre est
chargée à pression constante par l'intermédiaire du clapet. La pression
dans la seconde chambre s'élève progressivement jusqu'à rupture de la
goupille. Le piston dépote alors la charge utile avec élévation soudaine de
la pression dans la seconde chambre grâce au passage ainsi dégagé de la
liaison entre les deux chambres de pression.
Le document NAVY TECHN. DISCLOS. BULL., vol. III, n° 3, Mars
1978, DAHLGREN VIRGINIA décrit un propulseur prévu sur un système
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lanceur ou sur un projectile. Ce document se rapporte essentiellement à
des moyens de réglage d'un rapport de surface entre un orifice conduisant
à la chambre de détente et des évents.
Le document US-A-3628415 enseigne un mortier. II décrit
essentiellement des moyens de réglage de la section libre d'un passage
d'évent. Un clapet formé par une palette coopérant avec le passage sert à
l'évacuation de l'humidité résiduelle à l'intérieur du mortier.
Le document GB-A-484346 décrit une cartouche comprenant un
moyen de guidage de projectile sous forme d'un tube interne central. Une
partie de la charge propulsive est disposée à l'intérieur de ce tube formant
moyen de guidage de projectile et une autre partie de la charge propulsive
est disposée à l'extérie.ur de ce tube de guidage. Ainsi, pour permettre
d'une part de garantir une initiation simultanée des deux parties de la
charge propulsive et d'autre part une équi-pression entre l'intérieur et
l'extérieur du tube de guidage, ce dernier est perforé. Cependant, la
disposition décrite dans ce document ne permet aucunement de contrôler la
pression de propulsion, et en particulier maintenir celle-ci au moins
sensiblement constante.
La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les
systèmes connus de propulsion de projectiles, afin d'améliorer les
performances de ceux-ci.
Un but principal de la présente invention est de modifier la
balistique interne du tube lanceur pour que la pression interne dans le tube
lors du tir soit la plus constante possible.
Ces buts sont atteints dans le cadre de la présente invention grâce
à un ensemble de propulsion pour projectile du type comportant une
chambre qui loge une source de pression, caractérisé par le fait que ladite
chambre qui loge la source de pression communique avec au moins une
canne placée dans le tube lanceur et comprenant des alésages répartis sur
la longueur pour être libérés successivement lors de l'éjection du projectile.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention,
l'agencement (notamment répartition, nombre et dimension) des alésages
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prévus dans la canne est adapté pour assurer une pression de propulsion
au moins sensiblement constante dans le tube lanceur.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la
canne munie d'alésages répartis sur sa longueur est intercalée entre la
chambre qui loge la source de pression et la chambre de détente qui assure
la propulsion du projectile.
La présente invention concerne également les projectiles adaptés
pour être tirés à partir d'un tel ensemble de propulsion.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente
invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre
et
en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et
sur lesquels
- la figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique en
coupe axiale d'un tube lanceur classique,
- la figure 2 précédemment mentionnée représente l'impulsion motrice dans
un tel tube lanceur classique,
- la figure 3 représente une vue schématique en coupe longitudinale, avant
lancement d'un dispositif conforme à un premier mode de réalisation de la
présente invention,
- les figures 4a, 4b, 4c représentent des vues similaires d'un dispositif
conforme à un second mode de réalisation de la présente invention, à trois
étapes successives de lancement d'un projectile, et
- la figure 5 représente la pression dans le tube lanceur conforme à la
présente invention.
L'ensemble de propulsion conforme à la présente invention
comprend un tube lanceur 100.
II s'agit d'un tube lanceur 100 à canon fermé, c'est-à-dire dont le
fond est fermé par une culasse 110 ou équivalent.
Le tube lanceur reçoit une source de pression 120. II s'agit de
préférence d'une cartouche pyrotechnique. Cependant, la source de
pression 120 peut être formée de tous moyens équivalents.
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Le tube 100 est adapté pour recevoir un projectile 200. Celui-ci est
adapté au calibre intérieur du tube 100 comme on le voit sur les figures
annexées.
Comme mentionné précédemment, dans le cadre de la présente
invention, la chambre qui loge la source de pression 120 communique avec
une canne 130 placée dans le tube lanceur 100. La canne 130 comprend
des alésages 132 répartis sur sa longueur pour être libérés successivement
lors de l'éjection du projectile 200.
Très préférentiellement, il est prévu une canne 130 unique centrée
sur l'axe O-O du tube 100. Cependant, le cas échéant, on peut prévoir
plusieurs cannes 130 équiréparties autour de l'axe 0-0.
On notera que selon les modes de réalisation illustrés sur les
figures annexées, le projectile 200 est muni d'une chambre 210 débouchant
sur son extrémité arrière, laquelle chambre 210 est adaptée au diamètre
extérieur de la canne 130. Ainsi le projectile 200 recouvre à l'origine la
majorité des alésages 132 mais libère progressivement ceux-ci lors de son
déplacement.
Le tube 100 et le projectile 200 peuvent faire l'objet de nombreux
modes de réalisation. Ils ne seront donc pas décrits dans le détail par la
suite.
On notera cependant que selon le mode de réalisation illustré sur la
figure 3, la source de pression ou cartouche pyrotechnique 120 est placée
directement dans la canne 130 de sorte que la chambre 122 qui loge la
source de pression 120 communique directement avec la chambre 140 qui
reçoit le projectile 200 par l'intermédiaire des alésages 132.
En revanche, selon le mode de réalisation illustré sur les figures 4a,
4b et 4c, une chambre intermédiaire 150 est intercalée entre la chambre
très haute pression 122 qui loge la source 120 et la chambre 140 recevant
le projectile 200. Cette chambre intermédiaire 150 haute pression
communique avec le volume interne de la canne 130.
Bien entendu, la canne 130 est obturée à son extrémité avant par
une cloison transversale 134 de sorte que la seule communication possible
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entre le volume interne de la canne 130 et la chambre 140 recevant le
projectile 200 corresponde aux alésages 132.
En position d'attente de tir, l'un au moins des orifices 132 formés
dans la canne 130 communique avec ladite chambre 140 recevant le
projectile 200, pour permettre une circulation des gaz haute pression à
partir du volume interne de la canne 130 vers cette chambre 140. Cet orifice
est illustré sous la référence 132a sur les figures annexées. Selon la figure
3, il s'agit du ou des orifices le(s) plus proches) de la culasse 110.
Par contre, selon les figures 4a à 4c, l'orifice (les orifices) 132 qui
débouchent) initialement dans la chambre 140 est celui (sont ceux) situés)
le plus avant, c'est-à-dire le plus proche de la paroi 134 (selon les figures
4a
à 4c, cet orifice 132a est ensuite obturé provisoirement par le projectile 200
après le départ du tir et avant que le projectile 200 ne sorte du tube 100).
Le projectile 200 peut être maintenu dans le tube 100 avant le tir
par tous moyens classiques appropriés, par exemple par des goupilles
cisaillables.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 4a à 4c, le
projectile 200 est muni d'un empennage 220 à son extrémité arrière.
Cet empennage 220 est adapté pour obturer initialement tous les
orifices 132 de la canne à la seule exception de l'orifice 132a précité.
Comme on l'a indiqué précédemment, dans le cadre de la présente
invention, l'agencement des orifices 132, notamment leur répartition,
dimension et nombre, est adapté pour assurer une pression de propulsion
au moins sensiblement constante dans la chambre de propulsion 140.
Pour cela, comme on le voit sur les figures annexées, la paroi de la
canne 130 ajourée par les orifices 132 est intercalée directement ou
indirectement (via la chambre haute pression 150) entre la chambre qui
loge la source de pression 120 et la chambre de propulsion 140.
Le fonctionnement de l'ensemble propulseur conforme à la présente
invention, comprend essentiellement trois phases successives.
La pression régnant dans le tube lanceur 100 au cours de ces trois
faces successives est illustrée à titre d'exemple non limitatif sur la figure
5.
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Lors de la mise à feu, la cartouche pyrotechnique 120 (ou la source
de pression équivalente formée par exemple d'une source de gaz
comprimée) génëre des gaz très haute pression qui remplissent la canne
130 (directement selon la figure 3 et après transit par l'intermédiaire de la
chambre 150 selon la figure 4) et s'écoulent dans la chambre 140 via
'alésage (ou les alésages) 132a. Suite à cet écoulement par l'intermédiaire
de l'alésage 132a, la pression motrice va croître dans la chambre 140
pendant une phase référencée phase 1 sur la figure 5 pour atteindre une
pression de régulation en fin de cette phase 1. Le projectile 200 est déplacé
dans le tube 100 avec l'augmentation de cette pression motrice.
De préférence, dans le cadre du second mode de réalisation illustré
sur les figures 4a à 4c, grâce au déplacement du projectile 200 pendant
cette phase 1, la section de passage initial 132a est totalement refermée à
la fin de cette phase 1, mais en revanche les alésages arrières 132 sont
découverts.
Pendant la seconde phase illustrée sur la figure 5, le déplacement
du projectile 200 démasque au fur et à mesure les alésages 132 formés
dans la canne 130 pour maintenir sous forme d'un plateau sensiblement
constant la pression motrice dans la chambre 140. La libération progressive
des alésages 132 permet d'augmenter le débit de fluide entre la source de
pression 120 et la chambre de lancement 140 pour maintenir la pression
motrice à une valeur au moins sensiblement constante.
Une troisisème phase débute lorsque le projectile 200 a démasqué
tous les orifices 132. La pression motrice ne peut alors plus être maintenue
à un seuil de régulation constant. Débute alors une phase de détente basse
pression telle qu'illustrée sur la figure 5.
Sur les figures 4a, 4b et 4c, le projectile 200 est illustré
respectivement dans les positions occupées en phase 1, phase 2 et phase
3 de la figure 5.
Bien entendu, le nombre, la taille et la position des alésages 132
doivent être adaptés en fonction de la puissance de la source de pression
120, du calibre et de la masse du projectile 200.
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A titre d'exemple non limitatif, pour un projectile 200 de calibre 3
pouces (7,62cm), la canne 130 a une longueur de 120 mm et un diamètre
de 26 mm et elle est munie de 24 alésages 132 formés d'orifice circulaire
d'un diamètre de l'ordre de 2 mm répartis avec un pas variable de 21 à 12
mm sur la longueur de la canne 130 et munie par ailleurs de 3 trous 132a
d'un diamètre de 1,5mm.
Bien entendu le dispositif de propulsion conforme à la présente
invention peut être combiné avec toute autre structure connue susceptible
de réduire l'effort de recul du tube 100, par exemple tous moyens
amortisseurs compatibles avec ce dispositif de propulsion.
La présente invention trouve notamment application dans les
systèmes de tir à l'épaule.
La présente invention offre de nombreux avantages par rapport aux
systèmes antérieurs connus.
A titre d'exemple non limitatif, on citera
- une réduction des efforts de propulsion sur le projectile 200, donc
possibilité de réduire la masse de sa structure et, à masse de projectile
donnée, possibilité d'augmenter sa charge utile,
- une réduction de la course de recul du tube 100 à impulsion et effort
amortisseur fixés : cela minimise le déplacement du centre de gravité de
l'arme en cours de tir, donc les perturbations liées à ce mouvement (bruit de
visée, mouvement de rotation du tireur dans le plan vertical) ; cela réduit
aussi la durée d'application de l'effort appliqué au tireur ce qui améliore le
confort de tir,
- une réduction de l'effort amortisseur à course de recul du canon et
impulsion fixées : cela minimise l'effort appliqué au tireur ce qui améliore
le
confort de tir ;
- une augmentation de l'impulsion de tir à effort amortisseur et à course de
recul du canon 100 fixés ; cela augmente les performances de tir pour un
confort inchangé,
- une réduction de la pression interne maximale régnant dans le tube 100
d'où la possibilité de réduire l'épaisseur du tube 100 et d'alléger celui-ci.
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Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de
réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toute
variante conforme à son esprit.
En particulier la canne 130 peut être intégrée dans la culasse non
consommable d'un canon ou dans une douille consommable solidaire d'un
projectile.
