Brevet FR2580065A1 — publié le 19861010

BREVET D'INVENTION CANON D'ARME A FEU EN MATERIAUX COMPOSITES A GRANDE RESISTANCE MECANIQUE ET DE FAIBLE POIDS Il est clair que, plus le canon d'une arme à feu est léger, plus facile sera le transport de cette arme. Ainsi sera allégée la charge du tireur ou celle de l'aéronef transportant cette arme. Pour alléger le canon, cn peut envisager d'utiliser des fibres de carbone, aramides associés ou non à des fibres de verre et prises dans des résines qui viendraient s'enrculer autour d'un tube métallique de paroi de faible épaisseur, le long duquel se déplacera le projectile.Cet enrculement hélicoldal de fibres à hautes résistances et de faible densité aurait l'avantage de rendre le canon métallique interne parfaitement résistant aux pressicns centrifuges, atteignant parfois 3 500 bars une fracticn de seconde au niveau de la culasse, résultant de la dilatation des gaz chauds lors de l'explosion propulsant le projectile vers l'extérieur. I1 aurait cependant des inconvénients majeurs : d'une part l'énergie calorifique dégagée lors d'explosions répétées, tir en longues rafales par exemple, 2503 serait mal évacuée à cause de la mauvaise conducticn calori- fique des fibres enroulées, d'autre part, la dureté superficielle de la fibre étant assez faible, le canon résisterait mal aux chocs extérieurs. Les dispositifs selon l'invention, remédient à ces inconvénients en permettant l'utilisation des fibres de synthèse, carbone ou aramides et de verre prises dans des résines, en utilisant des ponts en alliage d'aluminium ou d'un autre métal léger et conducteur, répartis le long du canon à des distances qui vont croissantes de la culasse vers la bouche du canon, ces ponts étant séparés par de larges zones de fibres enroulées autour du canon interne, l'ensemble étant fretté à l'intérieur d'une paroi métallique externe venant protéger la fibre et assurer une cohésion totale de cet ensemble " sandwich " de compcsites stratifiés. Cette cohésion est assurée à tcutes températures de tir, en dépit des ccefficients de dilatations différents des matériaux utilisés.En effet, aciers, alliages et fibres ne se dilatent pas dans les mêmes proportions, mais leur cohésion est bien maintenue grâce aux forces centripètes exercées en permanence par l'enveloppe métallique externe frettée les mettant sous tension constante. De plus, ce frettage mécanique qui met sous tension ces matériaux composites, leur confère une élasticité qui absorbe des vibraticns nuisibles. Pour bien faire comprendre l'invention, on en décrira ci-après brièvement un exemple d'exécution sans caractère limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés dans.lesquels la figure 1 représente une coupe du canon dans le sens longitudinal. Cette coupe fait apparaître les différentes couches stratifiées (sandwich) et les zones de répartition par ponts des divers matériaux utilisés. Ainsi en 1, la paroi du tube d'acier traité interne pourra être rayée (olivage) pour imprimer au projectile la rotation qui le stabilise sur sa trajectoire. En 2, le premier pont en alliage léger métallique et conducteur. Ce premier pcnt situé au niveau de la chambre d'explosicn, est d'une longueur supérieure aux autres ponts 3, 4, 5 et 6, car la quantité d'énergie calorifique à évacuer à ce niveau est très sensiblement supérieure à celle que l'on trouvera au niveau de la bouche du canon. Ainsi, les ponts 3, 4, 5 et 6 sont de plus en plus espacés au fur et à mesure que l'on s'élcigne de la culasse le long du canon. En 7, 8 et 9 des zones de fibres de carbone (7), de carbone et verre (8), de verre (9), ces matériaux étant de résistance décroissante puisque les efforts décroissent au fur et à mesure que les gaz se détendent, sont enroulées d'une façon hélicoIdale autour du tube interne 1. En 10, le tube externe fretté autour de l'ensemble venant assurer la protection finale superficielle, mais surtout la cohésion de l'ensemble sandwich composite quelle que scit la température de tir. En effet, la force centripète résultant de l'effort de mise sous tension lors du frettage, s'exerce constamment quelle que scit la température sur l'ensemble des ponts et du canon interne, ces éléments étant disposés les uns contre les autres, sans être collés par adhésifs, ce qui leur permet de se dilater indépendamment. La figure 2 représente une coupe du canon à la hauteur A dans le sens diametral. En 1 le tube d'acier traité formant chambre du canon, en 2 le pont en alliage transmettant l'énergie calorifique prise au tube interne vers le tube métallique fretté externe 10. La figure 3 représente une coupe du canon à la hauteur B dans le sens diamétral. En 1, le tube d'acier traité formant chambre du canon, en 8, le pont en fibres serrées en enrculement hélîcoldaux autour du tube interne, en 10, le tube métallique fretté externe exerçant lesforces centripètes f sur l'ensemble sandwich ". - REVENDICATIONS 1) Ensemble de matériaux compcsites constitué par des alliages métalliques et des fibres de synthèse, carbone, aramides et de verre diosposées autour d'un tube métallique interne, puis frettées par un tube métallique externe permet tant de constituer ainsi un cancn d'arme à feu très léger. 2) Ensemble de matériaux selon la revendicaticn 1 caractérisé en ce que des ponts métalliques en alliages legers sont placés pour évacuer l'énergie caleri- fique dégagée lors de la détente des gaz vers l'extérieur du canon sur des longueurs décroissantes à partir de la culasse, le long du canon. 3) Ensemble de matériaux selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fibres de faible densité seront utilisées en plus eu menins grande quantité, selon que le canon sera destiné à des tirs par rafales engendrant un fcrt échauffement cu, au contrainre, des tirs au ccup par ccup. 4) Ensemble compcsite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ponts de fibres de longueurs ncrmales vers la sortie du canon sont constitués de fibres dont les qualités mécaniques vont décroissant, comme le permettent les pressions décroissantes à soutenir. 5) Ensemble composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enve loppe externe métallique protégeant l'ensemble du canon est frettée pour mettre sous tension constante le long du canon les matériaux stratifiés scus- jacents, ceux-ci se dilatant différemment selon les températures d'utilisation du canon. 6) Ensemble composite selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le tube métallique fretté externe qui met sous tension l'ensemble des matériaux stratifiés, permet l'absorption de vibrations nuisibles.