Brevet FR2570175A1 — publié le 19860314

CHAMBRE / S DE COMPENSATION. Dispositif visant à modifier le regime de fonctionnement des armes à feu. La present-e -inventiun concerne la fabrication des canons d'arme à feu en permettant de modifier à volonté la relation reliant le volume du gaz brulé au deplacemen-t du projectileans l'ame Ju canon. En effet, dans un cenon classique, ce--volume est egal au volume de la chambre à poudre, additionné du volume du canon situé derriere le projectile.Pour un calibre donné, le seul terme sur lequel ie fabriquant peut jouer est le volume de la chambre, hcrs comme l'usage veut qu'on la remplisse complétement, il est evident que si on l'augmente, pour une pression max et une avance linéaire donnée du projectile, l'accrtisse- ment relatif du volume des gaz diminura alors que la charge de poudre sera plus forte.En consequence, il conviendre d'utiliser des poudres à combustion de plus en plus lente au fur et à mesure q'on desirera, à calibre canstant, augmenter la puissance de l'arm-e étudiée. Le diagramme de fonctionnement d'un tel systéme est représente dans la fig. I, ou on a en abscisse le deplacement du projectile dans l'ame du canon et en ordonnée la pression moyenne regnant dans la chambre a En O : Départ. du coup. La pression monte, puis pour une pression Po , le projectile commence à avancer. Entre O et I: Desertissage du projectile. En I :-Le projectile entre en contact avec le cone de forcement. La pression monte presque verticalement.Il y a inflam-mation totale de la charge de poudre. Entre I et 2 : Forcement. Deout de l'avance du projectile dans Le cone de forcement. En 2': Fin du forcement. La pression a fortement augmenté car le volume est resté presque constant pendant tsut-e cette phase alors que la charge continue à bruler, Entre 2 et 3 : Le- projectile commence à prendre de la vitesse, le volume disponible à I'expension des gaz s'accroit, gais moins vite cependant que celui produit par la-combustion de la charge.La pression continue d'augmenter. En 3 : Equilibre entre l'augmentation du volume offert à l'expansion des gazet celui res-ultant de la combustion.On atteint la pression max ( environ 3.50C bars). Entre 3 et 4 : Le projectile s'accelere encore et l'augmentation du volume des gaz-produit par la combustion ne compense plus l'augmentation du volume offert. La pression chute. La combustion se ralentit. En 4 : Fin de la combustion de la charge de poudre. Entre 4 et5 : Detente des gaz dans le reste du canon. ~ En 5 : Fin du canon. Le projectile a acquit une vitesse Vo dont la constante et l'amplitude seront les facteurs- dater- minant de la precision et de la puissance de l'arme. La constante de cette vi-tesse, c'est à dire de l'energie enmagasinée par le projectile est une fonction directe de 1' integrale de la courbe representée par la fig. I. Du point de vue de l'acquisition de l'energie on distingue: - Phase O - I - 2 . Energie faible, mais-dont depend l'inflemmation de la charge. Une augmentation de l'amplitude de cette partie de la courbe produira une trés forte augmentation de Prnax et un raccourcissement de la phase 3 - 4 - Phase 2 - 3 . Comme dit, depend de O - Z. En energie pose, pour un canon long, moins de 10 % de l'energie totale du projectile.Dure quelques cms pour une arme po-rtative normale. - Phase 3 - 4 . Pour un Pmax donné, depend de la vivacité de la poudre, de sa temperature, du projectile, de l'etat de surface du canon, etc,- etc, etc.Presque toutes les variations de vitesse lui sont dues, hors elle se rallonge lorsque la vi vacité de la poudre diminue et nous avons que d'etait la contrepartie ineluctable,- -dans un canon classique, à toute augmentation de la puissance. - Phase 4 - 5 . Directement liée à la phase 3 -4 puisque c'en est le prolongement et le complement direct. La ou les chambres de compensation selon l'invention permet d'eviter en grandes parties ces inconvenients. Ce dispositif se definit comme suit Cavité /s debouchant dans l'âme du canon d'une arme à feu, dans la zone comprise entre la chambre à poudre et l'endroit ou la combustion de la charge prend fin, le but de ce dispositif etant de modifier la relation liant l'accroissement du volume offert aux gaz brulés en fonction de l'avancement du projectile et ce suivant-le but recherché par le fabriquant du canon. On distingue deux types de cavité de compensation. La ou les cavités primaires. Il s'agit de cavité ont le ou les orifices debouchent dans la zone comprise entre la chambre à poudre et le cone de forcement du canon. Leur emploi permet de faire baisser la pression prenant naissance pendant la zone 0-2 et par suite d'utiliser des poudres d'un indice de vivacité plus grand que celui normalement utilisé par I'et'ui considéré, ce qui permet de s'affranchir de ce qui se passe entre O et I, d'obtenir une amplitude presque constante de la zone I-3 et de raccourcir, voir de faire disparaitre, la zone 3-4. En ganeral, avec des munitions encartouchées, il est souhaitable que la loncueur de la partie du canon comprise entre le collet deltetui et le cone de forcement soit telle que 1' avant du projectile touche le cone de forcement avant d'avoir quité le collet de ltetui ( fig-.2).Cette iisposition permet une meilleur inflammation de la charge (pleine charge), la communication de le chambre à poudre avec la ou les cavités primaires s'effectuant au cours du forcement,et dans tout les cas, la longueur des orifices des cavités doivent etre inferieure à la longueur de la partie du projectile egale à sa cote nomi- nale de façon à eviter l'effet de bipass. La ou les cavités secondaires. Il s'agit de cavité debouchant dans la partie de l'ame comportant les rayures du canon.Ces cavités, si on ne veut pas qu'elles deviennent nuisibles, ne doivent, bien evidement, pas reboucher dans l'ame aprés le point 3 (Pmax) du diagramme de placement/pression (fig.1). En effet, au dela il s'agit d'une perte d'energie et en plus cela provoquerait un ralentissement de la combustion de la charge ( zone 3/4) d'ou un effet de ra longuement de cette zon; et comme precedement la longueur de leurs orifices ne doit pas pouvoir faire l'effet bipass. En general, le ou les orifices de ces cavités seront placés dans le fond es rayures du canon, et leur presence obligera à employer des projectiles à noyau indeformable (laiton massif, acier, frit, etc), ce qui n'est pas une gene du point de vue precision/ perforation.Cette contrainte provient du fait que l'emploi de projectile à noyau deformable presente un defaut Au cours de la phase 2-3, la pression tend à faire gonfler le culot du projectile et il aura tendance à plucher sur les orifices des cavités. La capacité et la repartition de ce-s deux types de cavités s'effectura suivant l'emploi envisagé. Globalement on distingue deux voies principales A. Recherche de la stabilité de la vitesse initiale tant vis à vis des parametres constructifs des munitions que vis à vis de ceux venant des contraintes exterieures. Le diagramme fig.1, ainsi que son detail fonctionnel nous indique qu'il faut en priorité reduire, voir suprirner, la zone 3-4, tout en conservant le Pmax, de façon que l'energie du proectile ne soit plus, 3 quelques 7o prés, que la resultante du travail de la zone 4-5. Pour ce faire, il est evident qu'il faut choisir une poudre ayant un indic de vivacité superieur à celui normalement @tilisé pour le chargement de l'etui con- sidéré et co@relativement, fournir une ou des cavités primaires telles que la combustion de la presque totalité de la charge ne depassa pas le Pmax du systéme. En general, faute de place, on devra faire un choix moyen Poudre un au deux indices de vivacité du dessus de la normale, et presence de cavités primaires et secondaires. Pour un canon standard non optimisé :# 8 mms,long@eu 60 cms, balle laiton 9 3rs, charge 3 gis de Tubal 2, Vo : 800 m/s cn obtindra ~ Dispersion de la vitesse do autuur ae sa valeur moyenne # 3 m/s. Influence de la variation du diametre du projectile Pour un accroissement de # de +4/100 de mm, on aura une chute moyenne de -3 m/s que à l'accroissenent du frottement du projectile dans le tube. Influence de l'enfoncement du projectile dans l'etui (+ I mn), de la tension du collet (sertissage), des tolerances géometriques de l'etui : Pas mesurable. Influence de l'etat de lubrification du canon : + 15 m/s au premier coup.( Diminution des pertes par frottement). ~ Influence de la temperature. Pour une augmentation de +30 C de la temperature de la cartouche avant le tir : +21 m/s. Pour une diminution de 40 C de la temperature de la cartouche avant le tir : - 20 m/s. Dans ces deuxcas la dispersion entre les coups restera a même que celle constatée avec ds munitions portées à tempera ture ambiante. B.Recherche d'une augmentation de la longavité de l'arme par la diminution du Pmax tout en presentant, à- quelques % prés la même Eo que celle obtenue avec des munitions classiques même type. Le diagramme fig. I indique que dans ce cas, il faudre choisir une poudre ayant un indice de vivacité identique a celle utilisée dans les charges classiques, puis repartir de part et d'autre du cone de forcement les cavités primaires et secondaires de façon à limiter la pression Pmax à la valeur souhaitée.Cette disposition- fait perdre de l'energie dan-s la zone entourant le point 3, mais-l1augmentation, pa-r rapport à une arme classique, du volume present dans la zone 0-3 limite la redessente- de la pression dan-s la zone 3-4, provoquant ainsi une acceleration de la combustion de la charge restante, ce qui tend à donner naissance à un creneau carré de pression au lieu d'un pic à flancs abruts.Globalement, cela reduit la longueur de la zone 3-4, donne une Vo pratiquement identique a celle obtenue à l'aide d'une arme classique et consequence de la diminution du pic de pression, diminue fortement I'echau- ffement de la partie arriers du du canon. On pourrait penser, en effet, que 13 presence de cevités, en augmentant la surface de metal offerte au gaz augmenterait l'echauffement du tube, mais en realité, la diminution de la pression diminue aussi le coefficient de transmission thermique du gaz, sa temperature et le frottement/gripage survenant dans le canon dans la zone I-4.(I1 est un fait connu qu'un canon s'use à l'entrés et la sortie.Ici, pour 1;3 sortie, il faudrait envisager 1' emploi de projectile comportant des lubrification, frité imbibé de graisse par exemple). Exemples de constructions pretiques La capacité totale des chambres de compensation depasse rarement celle de la chambre à poudre. Il s'agit donc d'adjoin- dre dans l'eme du canon des cavités debouchantes de -relative- ment faible encombrement- qui du point de vue des cotes exterieures du canon ne le rendront pas difforme. On peut distingu-er, du poi-nt de vue de la- realisation, deux grandes classes de cavités de compensation: Les cavités reparties et les cavités radiales. ~~ Les cavités reparties. (fig.2) Il s'agit de petite/s cavité/s repartie/s dans la paroi de l'ame du canon et debouchant dans celui ci. Generalement, leur/s orifice/s ont une~tection grandedevant leur capacité et-leurs parois- doivent être calculées de façon d'une part à resister à des pressions differentielles de l'ordre de Pmax et d'autre part il doit réster suffisament de metal au du tube (continuité longitudinale) pour assurer le guidage et l'etanchéité du projectile dans l'ame du canon. Du point de vue externe, la presence des cavités entraine par rapport à un systéme classique -un léger epaicissement du -du canon au niveau chambre, dependant de la profondeur des cavités;ainsi qu'un allqngement de cette partie.Du po-int de vue realisation, on peut soit les tailler dans la masse (electro érosion ou autre) ou ce qui est plus facile mais plues fragile, confectionner le canon en deux parties : Un tube canon interieur d'un diametre exterieur egal à la profondeur des cavités, comportant des perforations- debouchantes, chemisé exterieurement sur sa partie chambre par un tube epais ayant-le profil externe du canon final, le tout étant assemblé par frettage/soudage/ vissage/etc. es cavités radiales. Il s'agit de petit/s reservoir/s depassant le gabarit exterieur du canon et dont le ou les orifices communiquent avec l'ame du canon. Une tel-le solution presente l'avantage de ne pas avoir de limite quant à la capacité, mais a l'inconvenient@ de presenter un goulot d'etranglement au niveau de l'orifice et de presenter une excroissance vis a- vis du tube principal (encombrement - poids ). REVENDICATIONS Canon comportant une ou des cavités dont le ou les orifices debouchent dans son âme, dans une zone comprise entre la chambre à poudre et le point ou la combustion de la charge propulsive se termine. re dispositif a pour but de pe-rmettre de modifier la relation reliant le -volume d'expansion offert aux gaz brulés vis à vis du deplacement du projectile dans 1' smo du canon.