Brevet FR2530330A1 — publié le 19840120

Lanceur électromagnétique de projectiles à départ par explosif et propul- sion par plasma. La présente invention se rapporte aux systèmes électromagnéti- ques de lancement de projectiles et elle concerne plus particulièrement un fusible explosif contenu dans une cartouche étanche à l'air et destiné à créer un plasma avec une pression suffisante pour appliquer une impulsion initiale au projectile. Les lanceurs électromagnétiques de projectiles sont bien connus d O de l'homme de l'art; ils comprennent deux rails conducteurs, une armature conductrice coulissant entre ces rails, une source de courant élevé et un commutateur pour commuter ce courant sur les rails et dans l'armature Le passage du courant dans les rails et l'armature a pour résultat d 9 appliquer & cette dernière une force électromagnétique qui la propulse le long des rails conducteurs Les rails des lanceurs qui utilisent une armature métal- lique coulissante ont subi des dommages considérables provoqués par l'arma- ture coulissante, en particulier lorsque les vitesses de coulissement de ?'_arsat re sont levées O Dans ce cas, ame armaturie de propulsion par plas- ?.tc} peut être Dieux appropriée. }dû, d'%:-ill Sa ds%e afftiu-rme de propulsion par plasma a pour prin- cipr inconvniet le dommage q%-sa r fit la partie úoenant culasse des rails du lanceur pendant la formation dia plasma Dès que le plasma se déplace, le dommage causé aux rails est minime, si tant est qu'il y en ait La demande de brevet amnricain en cours d'examen, déposée le 3 avril 1980 sous le n 137 059 et intitulée lanceur électromagnétique avec rails auto-prolongés', décrit un moyen pour crier un arc en vue de propulser un projectile, ce mgo- yen comprenant un fil ou fusible de tir qui déclenche le passage d'un cou- rant entre les rails, se rompt et forme de ce fait un plasma ionisé ou arc à travers lequel ce courant continue à passere Du fait que le rapport des masses entre un projectile et une armature de propulsion par plasma est sz- périeur au rapport des masses entre un projectile et une armature métalli- que coulissante, on peut utiliser plus efficacement, avec une propulsion par plasma, l'énergie globale disponible de lancement En outre, la propul- sion par plasma fournit un moyen pour lancer des projectiles A des vitesses très élevées avec une bonne reproductibilité des tirse L'utilisation de L-ajectiles propulsés par plasma dans des systèmes à tirs multiples est d-mc apprcp-ziée Ces systèmes comprennent des système S de défense aérien- ne -à -des' apides et des Réacteurs de -fusion par collisionse Ga a saggéré plusiews procédés pcur crier uia arc ou plasma dans -es systèmes de lancenzrs électrcmagnétiquese Ces procédés ont pour objectif principal de ri-_so_îzdre la Tuestîm de la cz-iûaticii de Vlaz-mature de propul- sic-, par _-,Iasma et de rédaize ai-, rîànimum le -' ffrnage ther,nque résultant que zi,:Ldssent les rails du laaceur LIérosion des surfaces des rails est provo- car 7 m arc à deplacement lent crî 2 i-,ce et elle se produit au cours de 11 _ncc Elera 7 icn l Tâi-dale ài projectile depuis la vitesse zéro Aux vitesses à ;: ns du projectile, les effets c'te ce phé,ioînêne thermique deviennent dé:Dites am insignifiants On 3 o%mîte donc disposer d'un moyen 5 =r- en 1 _ 111 rer ime 2 -,rplzlsion de dêrart à 19 ensemble de lancement aPin de prolca- -er 2 a êt 4 Ae fier 7 ie des rails du lanceure Za e L'Jsarvë ïTne des f 2 c-,-rimages exce-*zî-' S cnt fté causés aime rails C-31 7 anceur ait exploser wi f 1,xsible de culeve i;-,w former un plas- :7 a ciînfpzs pri ncipalement cr;ieo Il n ri s Ulte -i-uie projection de M;r;", -,ii î sible 1,a ieil zàee-t et 72 ie érosion theúmdque des -Cadis par KCC à 1 MZ fixe, sur lue coizrte s '-in caisses la a pow &bjet de rê- lae -,rmiges czizmàs réels &% lancer par des plans 1 ant -Sans la par- tie Z-onytemt culrisse, m ut-ilisant un fusible sif a 2 in de créer -au avec -foie pression siefisante Pour a PT)li- 2 _juer Me projectile a 7 m, mt aie les forces électrama- tï it pià-pcadêr -wtes porur le projectile le long des c_ -eet ïw Incip Jal de la préseate est de ournir un rzo- poîw lancer im projectile* consiste â-twx_, r,?eère générale en une car- es ar électr G;naï,2 ét -1 que de pro Jec-dl, cette c touc e se -an' t M r S on ume isolante cc Apor_ c e chambre de p e si et -na &fermant 2 usibl'e à Vintérieur de cette dernière et par des connexions jrur cc 7 i-àdîàre le ceizrant de la surface de cette douille à luélément fusible. un ienceur électromagnétique de projectiles construit suivant la présente invention comprend deux rails conducteurs généralement parallèles; une source de courant élevé; une cartouche isolante placée entre les rails dans la partie formant culasse et comportant une chambre de pression et une ouverture pour recevoir un projectile-; un élément fusible à l'intérieur de cette chambre de pression; et des moyens pour connecter électriquement l'élément fusible aux rails Un projectile forme avec l'ouverture de la cartouche un joint étanche à l'air de manière à fermer la chambre de pres- sion Au cours du lancement, un courant élevé passe dans l'élément fusible, le fait exploser et forme un plasma à haute pression à l'intérieur de la chambre de pression de la cartouche Le plasma éjecte le projectile de la cartouche en lui appliquant une impulsion initiale Le plasma s'échappe de la cartouche et sert de moyen pour conduire le courant entre les rails et propulser le projectile le long des rails, La cartouche isolante sert de tampon initial entre les surfaces des rails et la décharge de l'arc origi- nal, et on réduit au rinimum les dommages provoqués aux rails par le plas- ma de propulsion en donnant au projectile une vitesse initiale. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite-en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un lanceur électromagné- tique de projectiles suivant un exemple de réalisation de la présente in- vention; la figure 2 est une vue en perspective isométrique de l'ensem- ble cartouche-projectile du lanceur représenté à la figure 1; et la figure 3 est une vue d'un autre ensemble cartouche-projectile constituant une variante suivant la présente invention. On se reportera maintenant aux dessins La figure 1 est une vue schématique d'un lanceur électromagnétique de projectiles suivant un exem- ple de réalisation de la présente invention Une source 10 de courant élevé, comprenant le montage en série d'une génératrice 12 de courant continu, d'un interrupteur 14 et d'une bobine 16 d'induction, est connectée à deux rails conducteurs 18 et 20 généralement parallèles Une cartouche isolante 22, introduite dans la partie formant culasse des rails conducteurs 18 et , comprend une chambre 24 de pression présentant une ouverture pour rece- voir un montage de projectile constitué d'un sabot isolant 26, qui forme un joint étanche avec les deux rails, et d'un projectile 28 Un élément fusi- ble 30, placé lirntérieur de la chambre 24 de pression, est connecté é- lectriquerment aux rails 18 et 20 par des contacts respectifs 32 et 34 En ce qui concerne la source inductive de courant élevé représentée dans le présent ex Semple de réalisation, le commutateur 36 fournit un moyen pour cormmter le courant de la source 10 de courant élevé sur les rails 18 et Pour d'autres types de sources de courant levé, on peut éliminer le commutateur 36, l'élément Fusibie 30 servant de moyen initial pour conduire le courant entre les ?ails 18 et 20 lorsqu'une cartouche 22 est introduite dans lespace Iormé entre les rails. Lorsqu'on veut lancer un projectile au moyen du lanceur représen- té à la úigure 1, on ferme d'abord l'interrupteur 14 et le commutateur 36, de sorte qu'unm courant élevé peut tre produit par la génératrice 12, qui peut être une génératrice homopolaire, dans la bobine 16 d'induction Lors- que le courant souhaité de lancement est atteint, on ouvre le commutateur 36 de manière à commuter le courant sur les rails 18 et 20 Les contacts 32 et 34 servent à connecter électriquement l'élément fusible 30 aux rails 18 et 20 Le passage du courant dans l'élément fusible 30 provoque son ex- plosion et, de ce fait, crée un plasma à haute pression à l'intérieur de ^ O la chambre 24 de pression Le montage de projectile forme dans l'ouverture de la chambre 24 de pression un ajustement avec serrage qui règle la pression nécessaire pour provcquer la séparation du montage de projectile et de la cartouche 22 Dès qu'une pression suffisante a été atteinte, elle applique au montage de projectile une accélération le long des rails 18 et 20, et le -25 plasma à haute pression, fortement ionisé, pénètre dans l'espace compris entre la cartouche et le montage de projectile pour servir de moyen conduc- teur du courant entre les rails 18 et 20 et pour propulser le projectile le long de l'espace 38 formé entre les rails Le sabot isolant 26 rend étanche cet espace 38 afin d'o-iupêcher toute fuite de plasma autour du projectile 28. La figure 2 est une vue en perspective isométrique de l'ensemble cartouche-projectile du lanceur représenté à la figure -1 On peut modifier la géométrie de l'élément fusible 30 en fonction du type de matériau à ga- zéifier et des caractéristiques souhaitées du plasma résultant Par exemple, l'élément fusible peut etre constitué de fibres métalliques déchiquetées roulées en boule ou de simples torons de fil métallique Les contacts 32 et 34 de l'élément fusible sont places sur la surface extérieure de la cartou- che 22 et ils fournissent unm moyen pour connecter électriqulement l'élément fusible 30 aux rails 18 et 20 du lanceur Le montage de projectile est a- justé à force dans l'ouverture de la chambre 24 de pression de manière à former un joint étanche à l'air Un ajustement avec serrage le long de la surface 40 est utilisé pour régler la pression d'éclatement nécessaire pour séparer le montage de projectile de la cartouche 22 La pression déclate- ment de la cartouche 22 peut dépasser plusieurs fois la pression admissible de la cartouche puisque le "canon' du lanceur résiste, en fait, à l'effort supplémentaire de pression. En pratique, la cartouche 22 peut être solidement serrée entre les rails du lanceur, dans la partie formant culasse Cette action de ser- rage permet d'exercer la pression requise entre les surfaces de contact du fusible et les rails, et la cartouche est bloquée en place Dès que le montage de projectile a été lancés on retire la cartouche utilisée et on introduit un nouvel ensemble cartouche-projectile. La figure 3 est une variante de l'ensemble cartouche-projectile utilisable dans un lanceur A "canon" circulaire Dans le présent exemple de réalisation, la cartouche isolante 42 a une forme cylindrique tandis que les él ments 44 et 46 de contact du fusible sont en úo me d'arc afin d O épou- ser la surface intérieure des rails de lancements Comme dans le cas de l'exemple précédent de réalisation, l'explosion de l'élément Fusible 30 crée une pression à l'intérieur de la chambre 48 de pression et le montage 42 de projectile forme un ajustement avec serrage avec l'ouverture 50 ménagée à l'extrémité de la cartouche 42 Un sabot isolant 54 est prévu pour rendre étanche le "canon" après que le plasma créé par l'explosion de l'élément fusible 30 a commencé à conduire le courant entre les rails du lanceur et à servir de moyen de propulsion du projectile 50 le long du "canon"'. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de va- riantes et de modifications qui apparaetront à l'homme de l'art Par exem- ple, on peut donner au projectile une forme qui lui permet de remplir la fonction d'étanchéité du "canon", ce qui permet d'éliminer la structure de sabot. REVENDICATIONS 1 Cartouche de projectile pour lanceur électromagxiétique de pro- jectiles, caractérisée en ce qu'elle comprend une douille isolante cconpor- tîarî zu e cha_-bre de r s net un élément _%'sible à 1 lint&érieur de cette der-,lre; et: des conn-exions pour conduire le courant de la surface de cet- te dcuille à Ile'le-ent fusible. 2 Carzouch-_e de prejecti-le suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que ces coemexi ons cemprennent deux contacts de fusible, par- tant chacun de la c 1 hamibre de pression et aboutissant à la surface extérieua- re de la douille* 32 Cartouche de rrojectile suivant llime des revendications i ou 4 caracecérisée en ce a-que l'élément fusible est constitué de plusieurs fibres 4 I Car-touche ze projectile suivant llune des revendications i ou %caractérisée en ce que 20 élément fusible est constitué d'lun toron de fil d 2 e cuivre.