Brevet FR2534649A1 — publié le 19840420

PPOCEDE ET DISPOSITIF POUR LA RECUPERATION DE PROJECTILES. Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs de récupération en douceur des projectiles de tous calibres et de façon plus générale des dispositifs permettant d'assurer en douceur la jonction de deux objets l'un animé d'une vitesse linéaire initiale importante, l'autre étant au repos. Le problème de la récupération en bon état des projectiles de tout calibre est important aussi bien pour les tirs d'admission des projectiles que pour les tirs d'expérimentation. Dans le premier cas, il s'agit d'effectuer la recette de munitions et l'on a besoin d'utiliser des éléments de lancement standard et de récupérer les munitions1 sans déformation ou agression externe avec des couts d'exploitation aussi faibles que possible. Dans le second cas, on s 'intéresse d'une part à la vérification du fonctionnement de sous-ensembles sous l'effet de llaccéléra- tion et l'on cherchera toujours a obtenir une décélération au freinage aussi réduite que possible, en général inférieure à 10% de l'accélération initiale et d'autre part à la récupération en bon état de certains sousensembles. Il existe de nombreuses méthodes de récupération des projectiles selon les objectifs choisis, ces méthodes comportant toutes beaucoup de désavantages. Une première méthode consiste dans le tir "à déterrer" où les projectiles sont tirés de façon absolument classique et après une trajectoire balistique de plusieurs kilomètres, 15 Km environ pour des projectiles de calibre 155 mm, ils viennent s 'enfouir dans une zone de terre meuble. Un tel procédé ne permet pas de mesurer efficacement les paramètres de décélération. En outre, il suppose l'existence sur les champs de tir d'une zone de terre meuble de 7 à 8 mètres de profondeur sur une grande surface, il entraîne des risques non négligeablesde perte des projectiles en raison de la dispersion des tirs à l'mnpact et il exige des opérations de déterrement longues et laborieuses (utilisation de pellesmécaniques). C Une autre méthode consiste à effectuer la phase terminale du tir dans l'eau d'un lac ou de la mer. Cette méthode présente de nombreux inconvénients tels que l'immobilisation du cllanp de tir, l'angle d'arrivée du projectile à respecter, le risque de perte des projectiles et la récu pération difficile et hasardeuse, puisque elle doit être faite par une équipe de plongeurs sous-marins. On peut également effectuer une récupération de projectile au moyen d'un parachute dont l'ouverture est déclenchée par une fusée à temps ou par un ballon lié à un dispositif sur lequel se verrouille le projectile à la sortie du canon ainsi que le décrit le brevet US 2 314 286. Il faut citer de plus les chambres à pailles qui présentent des risques de feu inacceptables lorsque les munitions canralllent aes substances pyrotechniques ou encore, les chambres à eau dans lesquelles le projectile entreaWravers d'un hublot et qui présentent des risques de déformation importante dus à l'onde de choc du projectile sur l'eau ainsi que des décélérations brutales qui entraînent des déformations des projectiles tirés. On connaît également des dispositifs de freinage hydrodynamique dans lesquels on opère un transfert d'énergie cinétique du projectile vers un fluide. Dans les dispositifs connus on utilise un rail de guidage qui prolonge le canon et vient confins le projectile dès sa sortie de la bouche. Dans tous les dispositifs existants, le projectile est modifié pour que sa face avant puisse écoper de l'eau qui le freinera progressivement. De ce fait, les dispositifs connus présentent de gros inconvénients en cas de tir d'admission puique le remplacement de l'ogive du projectile par une coupelle est de nature à modifier sensiblement les contraintes subies par le corps d'obus lors de l'accélération initiale. Il existe également des systèmes de récupération à air comprimé où tout se passe dans un tube fermé. Le projectile est lancé par un lanceur spécifique et accède à un tube de freinage initialement sous pression et, en comprimant le gaz en aval, se trouve par conséquent freiné. L'inconvénient de ce procédé consiste dans le fait que le lanceur doit être spécifique et ne peut être utilisé pour plusieurs calibres ou avec des canons standaIi,ce qui entraîne des coûts importants et de plus les pressions mises en jeu dans ce système risquent d'affecter le projectile ou ses composants internes si l'étanchéité n'est pas complète. L'invention se propose d'éliminer les inconvénients precités ed combinant les deux derniers procédés décrits et en les perfectionnant de façon à éviter la modification des projectiles, ce qui permet une bonne mesure de tous les paramètres de décélération et autorise tous les tirs d'admission et d'expérimentation. Un des objets de l'invention est donc de fournir un procédé pour réaliser la jonction en douceur d'un premier mobile animé d'une vitesse linéaire avec un second mobile fixe, caractérisé en ce qu'on place le second mobile dans un tube cylindrique de lancement aligné sur la trajectoire du premier mobile, tube dont le diamètre est égal au diamètre maximum du premier mobile, on pressurise la chambre délimitée par le second mobile et la partie amont du tube fermée par une membrane' et après le lancement du premier mobile, on met en mouvement le second mobile dans le tube sous l'effet de la pression additionnelle engendrée par le premier mobile progressant à l'intérieur du tube, la jonction étant réalisée au voisinage de l'extrémité aval du tube. Un autre objet de l'invention est d'appliquer le procédé précité à la récupération en douceur d'un projectile classique lancé au moyen d'un tube canon et freiné progressivement à l'aide d'un rail à eau aligné sur la trajectoire du projectile en faisant coopérer pour assurer le freinage le second mobile accouplé au projectile et le rail à eau. L'invention a également pour objet un dispositif de freinage progressif et de récupération d'un premier mobile tel qusun projectile lancé au moyen d'un tube canon et freiné à l'aide d'un rail de freinage à eau incliné d'un angle Ot par rapport à la surface de l'eau, et comprend en combinaison un tube de lancement disposé à la sortie d: tube canon et selon le meme axe que lui, un second mobile disposé à l'intérieur du tube de lancement à une distance D de l'extrémité libre du tube, un moyen de mise en pression de la chambre constituée par le tube de lancement ferme à son extrémité amont par une membrane et à son extrémité aval par le sabot lui-même. Selon l'invention, le second mobile ou sabot peut etre constitué d'un cylindre de diamètre externe ajusté au calibre du tube de lancement . La face avant du sabot peut comporter une cavité axiale en forme de demi-sphère et la face arrière une cavité axiale de forme conjuguée à celle de l'ogive du projectile à récupérer. Le sabot peut être verrouillé sur le tube de lancement au moyen d'une goupille de cisaillement et peut comporter une gorge annulaire dans laquelle est disposé un joint torique d'étanchéité. Le sabot peut être monobloc avec ou sans bague rapportée de renfort, ou encore en deux parties. De plus, le dispositif selon l'invention peut comporter un moyen d'arasage de la ceinture du projectile. L'invention sera mieux comprise à la lumière du complément de description qui va suivre accompagnée de planches de dessins représentant un mode de réalisation de l'invention de façon non limitative. Parmi les planches, - la fig. 1 montre le dispositif selon l'invention en coupe longitudinale, - la fig. 2 montre l'ensemble sabot-projectile schématis é pendant la phase de ralentissement dans le rail freinage, - les fig. 3 à 5 montrent différents types de sabots:monobloc (fig.3), en deux parties rilsan et aluminium (fig. 4). > et rilsan renforcé par une bague d'alliage d'aluminium (fig.5), - les fig. 6 à 8 montrent les différents types de moyens d'arasage, l'un comprenant 8 dents de coupe (figure 6)g d'autres comprenant une bague de coupe amovible (figure 7) ou plusieurs bagues étagées (figures 8). En regard de la figure 1 le dispositif de freinage et de récupération selon l'invention comporte un tube de lancement 1 disposé à la sortie du tube du canon 2 et suivant le même axe. A l'intérieur du tube 1 est disposé un sabot 3 dont le but est de freiner un projectile 19 après avoir été lancé à une vitesse légèrement inférieure à la vitesse Vo du projectile. Pour obtenir le lancement de ce sabot, qui à l'arrêt est solidarisé au tube 1 par une goupille de cisaillement 4, le tube comporte à sa partie amont une membrane cellulold 5 qui détermine à l'intérieur du tube 1 une chambre qui est mise à la pression Po au moyen d'un gaz compressible tel que l'air ou l'azote par un compresseur non représenté relié à la chambre, par une soupape 6, l'étanchéité étant réalisée par un joint torique 7 porté par le sabot. Le dispositif comprend également un rail de freinage 8, 9 contenant de l'eau avec la surface de laquelle il est incliné d'un angle & .Le rail de freinage est constitué par un rail supérieur de guidage 8 et d'un rail inférieur 9 en forme de cornière contenant 1 'eau. La longueur du tube de lancement et du rail de freinage est déterminée en fonction du calibre de la munition à freiner. Par exemple pour un calibre de munition de 30 mm le tube de lancement 1 mesurera 3,5 m de longueur et le rail de freinage 8, 9 de 16 m. Le sabot 3 est positionné initialement à une distance D de l'extrémité du tube 1, les paramètres Po et D étant déterminés expérimentalement de telle sorte quefla vitesse du sabot au moment-de sa jonction avec le projectile 19 soit légèrement inférieure à la vitesse åe ce dernier. Le dispositif peut comporter un moyen d'arasage 20 de la ceinture du projectile (19a) de façon à mettre ce dernier au calibre du tube de lancement 1. Selon les types de munitions testées, on pourra utiliser différentes formes et alliages pour le sabot et l'araseur. On pourra utiliser ainsi un sabot monobloc soit en alliage, soit en matière plastique telle qu'un polymère renforcé ou non à l'aide de fibres (fig. 3), ou un sabot en deux parties, l'avant 10 étant en alliage d'aluminium et l'arrière en matière plastique 11 (fig. 4). Le sabot peut encore être en matière plastique entourée par une bague 13 d'alliage d'aluminium, la partie avant comportant la cavité 14 d'écolage de l'eau étant ae forme semi-sphérique ou parabolique, et la partie arrière 15 étant conformée à la forme de l'ogive de l'obus. De même l'raseur 20 peut comporter un front de coupe à 8 dents d'arasage avec un angle de coupe de 600 environ (fig. 6). Dans un autre mode de réalisation, l'raseur 20 sera réalisé au moyen d'une bague de coupe 16 consommable maintenue sur le manchon 20 par un écrou de 'naitien 17 (fig. 7), ou par plusieurs bagues étagées 18i consommables de diamètres décroissants (fig. 8). Dans un autre mode de réalisation llaraseur est supprimé et le tube 1 est modifié. L1extrémité amont tube a alors une forme interne conique de recentrage du projectile et le tube 1 est mis au calibre de la ceinture 19a du projectile. Le fonctionnement est le suivant Le tube de lancement 1 étant mis sous pression, le projectile 19 est lancé à la vitesse Vo. Il pénétre dans le tube de lancement 1 et perfore la membrane 5 qui en assurait 1 'étanchéité. En pénétrant dans le tube 1, le projectile y accroît la pression interne et lorsque la pression limite de cisaillement de la goupille 4 est attente, celle-ci se casse et libère le sabot 3 qui atteint alors à la sortie du tube de lancement une vitesse voisine de Vo sous l'action de la surpression dans la chambre. A la sortie du tube 1, le projectile rejoint le sabot dans lequel son ogive 19 vient se loger. L'ensemble sabot-projectile pénètre alors dans le rail contenant l'eau en faisant un angle faible avec la surface de l'eau.La partie avant 14 du sabot écope alors l'eau selon une section d'eau progressement croissante et I'ensenble sabot-projectile perd ainsi graduellement son énergie cinétique jusqu'à l'arrêt complet. Des expériences réalisées sur des obus de 30 mm ont permis de montrer que le dispositif ainsi que le procédé selon l'invention permettent la récupération en douceur de tous les projectiles ayant été lancés. Ainsi avec des projectiles de 30 mm, les résultats suivants ont été obtenus - Pour une vitesse initiale Vo de 750 m/s, les vitesses de rapprochement projectile / sabot s'étalent entre 16 m/s et 34 m/s environ, Pour Vo comprise entre 800 m/s et 850 m/s, les vitesses de rapprochement se situent dans la gamme de 44 à 54 m/s environ. Divers types de sabots ont été utilisés. De bons résultats ont été obtenus (pas d'éclatement du sabot, pas ou peu d'ébrêchures) avec des sabots en alliage d'aluminium monobloc, notamment avec des sabots dont la partie arrière 15 est courte, de telle sorte que certains sabots peuvent être utilisés plusieurs fois successivement. Ces résultats ont été obtenus dans une gaEmme de pressions initiales dans le tube de lancement de 12 à 15 bars et avec des longueurs D comprises entre 25 et 45 cm. Le dispositif selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport à l'état de la technique. Tout d'abord, il nécessite un espace d'une trentaine de mètres de longueur (pour un projectile de 30 mn) au lieu de plusieurs km (cas des tirs à déterrer) De plus, la récupération s'effectue rapidement, à faible cout et occasionne peu de dégats au projectile. L'invention s'applique donc avantageusement à tous les types d'essais de projectile, lorsqu'on souhaite un essai non destructif du projectile. REVEND I CATI ON S 1 - Procédé pour réaliser la jonction en douceur d'un premier mobile (19) animé d'une vitesse linéaire avec un second mobile fixe (3), caractérisé en ce qu'on place le second mobile (3) dans un tube cylindrique de lancement (1) > aligné sur la trajectoire du premier mobile, tube dont le diamètre est égal au diamètre maximum du premier mobile, on pressurise la chambre délimitée par le second mobile et la partie amont du tube fermée par une membrane, et après le lancement du premier mobile (19), on met en mouvement ie second mobilss dans le tube sous l'effet de la pression additionnelle engendrée par le premier mobile progressant à l'intérieur du tube D la jonction étant réalisée au voisinage de l'extrémité aval du tube. 2 - Procédé selon la revendication 1 appliqué à la ré cupération en douceur dgun projectile classique (19) lancé au moyen d'un tube de canon (2) et freine progressivement à l'aide d'un rail eau (8, 9) aligné sur la trajectoire du projectilep caractérisé en ce qu'on fait coopérer pour assurer le freinage le second mobile accouplé au projectile et le rail à eau. 3 - Dispositif de récupération d'un premier mobile tel qu'un projectile (19) lancé au moyen d'un tube canon et freiné à l'aide d'un rail de freinage (9) à eau incliné d'un angle 6( par rapport à la surface de l'eau, selon le procédé de la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison un tube de lancement (1) disposé à la sortie du tube canon (t et selon le même axe que luiS un second mobile (3) disposé à l'intérieur du tube de lancement à une distance D de l'extrémité libre du tube, un moyen de mise en pression de la chambre constituée par le tube de lancement (1) fermée à son extrémité amont par une membrane (5) et à son extrémité aval par le sabot lui-même (3) 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second mobile est un sabot constitué d'un cylindre de diamètre -ex- terne ajusté au calibre du tube de lancement, en ce que la face avant de ce sabot comporte une cavité (14) et la face arrière (15) du sabot une cavité axiale de forme conjuguée à celle de l'ogive du projectile à récupérer. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le sabot est verrouillé sur le tube de lancement au moyen d'une goupille de cisaillement (4). o - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le sabot comporte une gorge annulaire dans laquelle est disposé un joint torique d'étanchéité (7). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6,caractérisé en ce que le sabot est monobloc et constitué d'une matière plastique telle qu'un polyamide renforcé ou non à l'aide de fibres ou d'un alliage d'aluminium. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des-revendications 3 à 6 caractérisé en ce que le sabot est constitué d'une matière plastique telle qu'un polyamide renforcé ou non à l'aide de fibres 12 entourée par une bague rapportée (13) d'alliage d'aluminium. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8 caractérisé en ce qu il comprend en avant de la membrane (5) située à l'extrémité amont du tube de lancement un moyen d'arasage (20 de la ceinture du projectile. 10 - Dispositif selon ia revendication 9, caractérisé en ce que l'araseur est constitué par un manchon tubulaire vissé à l'extrémité amont du tube de lancement et comportant des dents d'arasage. 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'araseur à une face de coupe conique et un angle de coupe de 600 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'araseur comporte au moins une bague rapportée (16) maintenue par un écrou de maintien (17). 13 - Dispositif selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'araseur comporte plusieurs bagues (18i) rapportées de diamètres internes décroissants.