Brevet FR2604247A1 — publié le 19880325

DISPOSITIF D'E3ECTION AU MOYEN D'UNE CHARGE PROPULSIVE LIQUIDE D'UN PRO3ECTILE PLACE DANS UN TUBE DE LANCEMENT L'invention concerne le lancement de projectiles tels que des obus placés dans des tubes de lancement, tels que des canons, mais plus particulièrement des mortiers. Ces derniers se distinguent des canons, en ce que la munition ou le projectile expulsé est introduit dans le tube par la bouche de ce dernier. Les préparatifs et réglages nécessaires pour effectuer un tir balistique, afin d'atteindre un objectif précis, comprennent au moins les deux opérations suivantes: - positionnement du tube de lancement en site et en gisement pour orienter la trajectoire du projectile; - réglage de la charge du projectile en fonction de la distance de l'objectif à atteindre. Ce réglage de la charge s'effectue en éliminant certains éléments dont est constituée ladite charge, de manière à ce que seule la quantité de charge nécessaire à délivrer la vitesse initiale voulue soit brûlée. Cette opération s'effectue par l'opérateur, bien entendu avant le lancement. Elle s'effectue manuellement, et demande donc un certain temps, par exemple plusieurs secondes, ce qui nuit à l'efficacité du système d'arme pendant le combat. Un des buts de l'invention est de remédier à cet inconvénient en diminuant le temps de réglage de la charge propulsive. Une première caractéristique de l'invention est de faire porter la charge propulsive par le tube ou par les dispositifs annexes à celui-ci. Il est donc possible dans ce cas d'envisager un dispositif de réglage de la charge plus lourd, c'est-à-dire plus important ou plus sophistiqué, et donc plus performant au niveau de la cadence de tir. La mise en oeuvre de cette première caractéristique amène une deuxième caractéristique selon l'invention, qui est d'utiliser une charge liquide qui peut être facilement dosée. L'objet de l'invention est un dispositif d'éjection, au moyen d'une charge propulsive réglable, d'un projectile, comprenant un tube de lancement, dans lequel est placé le projectile, et définissant avec ce projectile une chambre de combustion à l'intérieur de laquelle agit la charge propulsive, caractérisé en ce que la charge propulsive est composée d'un liquide, et en ce que le dispositif comorend des moyens pour amener une quantité déterminée de liquide dans ladite chambre de combustion et la faire brûler, afin de produire les gaz nécessaires à l'éjection du projectile. L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description qui va suivre, et qui est annexée des figures suivantes: - Fig.l, un schéma d'un dispositif d'éjection selon l'invention; - Fig.2, un schéma d'une réalisation possible des moyens de char- gement selon l'invention; - Figs.3A et 3B, deux schémas d'une réalisation possible d'un détail des moyens de chargement, en particulier des moyens d'injection du liquide dans la chambre de combustion dans deux positions de fonctionnement. En référence à la figure 1, le dispositif selon l'invention comprend, comme dans l'art antérieur, un tube 10 à l'intérieur duquel figure un projectile 20 qui peut être introduit dans le tube par la bouche de ce dernier. Selon l'invention, le projectile ne porte plus de charge propulsive, mais simplement la charge militaire contenue à l'intérieur de l'ogive 22, un empennage 23 et une cartouche d'allumage 21. On se propose d'effectuer le chargement de la charge propulsive par le bas du tube. On prévoit d'utiliser comme matière première énergétique pour constituer cette charge propulsive, un liquide énergétique qui, comme le propergol solide, libère par sa déflagration une très grande quantité d'énergie sous forme d'un volume de gaz chauds. On peut utiliser comme liquide, d'une manière plus générale, un ergol liquide. Le principe de fonctionnement envisagé est le suivant. La cartouche d'allumage 21 est initiée, par l'impact du projectile au fond du tube 10 ou tout autre moyen mécanique. Cette cartouche d'allumage n'initie plus la charge propulsive, mais a pour fonction de faire monter la pression dans la chambre de combustion repérée 1, qui est délimitée par le tube 10, la partie arrière du projectile 20, l'étanchéité de celui-ci étant assurée par un joint 24. C'est à ce moment précis que la charge propulsive, constituée par le liquide, doit être initiée pour déflagrer et expulser ou éjecter le projectile hors du tube. A cet effet, les moyens de chargement de la charge propulsive comprennent en outre un piston 2 coulissant à l'intérieur du tube 1 et une butée 5, ces trois éléments délimitant une chambre réservoir 4 de volume déterminé pouvant contenir une quantité déterminée de liquide. Le piston est équipé de moyens d'injection 3 qui permettent, lors du fonctionnement de la cartouche d'allumage, l'injection dans la chambre de combustion 1 du liquide contenu dans la chambre réservoir 4. Les moyens d'injection 3 fonctionnement conjointement à la descente du piston 2 vers la butée 5 dans laquelle il coulisse. Cette descente est provoquée par la montée en pression de la chambre de combustion 1, au moyen des gaz de combustion de la cartouche 21 percutant le piston. Le volume de la chambre réservoir 4 diminue, la pression à l'intérieur de cette chambre monte, et les moyens d'injection 3 permettent le passage du liquide dans la chambre de combustion 1. Le dimensionnement des chambres 1 et 4, les temps de descente du piston 2 sur la butée 5 et les propriétés de combustion du liquide sont prévues pour que le liquide contenu dans le réservoir 3 soit entièrement consommé avant que le projectile n'ait quitté le tube de lancement 10. Entre chaque tir, le réglage de la charge propulsive se fait de la manière suivante. Le liquide est disponible à l'entrée 9 de la butée 5 à une pression suffisante pour le remplissage de la chambre réservoir 4. Un réservoir 14 de liquide peut donc être prévu à l'extérieur du tube 10, le liquide y étant maintenu à une pression suffisante au moyen, par exemple de gaz comprimé. Il est ainsi possible, grâce à une vanne Il placée avant l'entrée 9 de remplir à volonté la chambre réservoir 4. D'un autre côté, le volume de cette chambre réservoir est réglable, c'est-à-dire que le piston 2 peut être positionné d'une manière déterminée pour obtenir un volume de liquide compatible avec le tir à effectuer. A titre indicatif, on signale que les pressions de remplissage sont del'ordre de 5 à 20 bars, tandis que les pressions délivrées par la cartouche dans la chambre sont de l'ordre de 50 à 300 bars, les pressions dans les chambres pouvant varier de 1000 à 10.000 bars. En référence à la figure 2, les moyens de positionnement du piston sont constitués par sa tige centrale 17, lui permettant de coulisser à l'intérieur de la butée 5, une bague de positionnement 19 montée coulissante autour de la tige 7 en dehors de la chambre réservoir 4, et pouvant venir en butée sur un élargissement 18 de l'extrémité de la tige 17. Un fourreau 6 solidaire de la bague de positionnement 19 possède au moins une crémaillère 8 pratiquée sur la surface extérieure de ce dernier, et dans laquelle vient s'engréner une roue dentée 7, actionnable de l'extérieur du tube. La rotation de cette roue dentée provoque la translation du fourreau 6 et de la bague de positionnement 19. L'arrivée de l'ergol sous pression, entre la butée 5 et la tête du piston 2, entraîne ce dernier vers l'avant. En positionnant ainsi le piston 2 par l'intermédiaire de son pied 18, on fixe la longueur de la tige 17 à l'intérieur de la chambre réservoir 4, et par là même, le volume de cette chambre réservoir. De nouveau en référence à la figure 1, la roue dentée peut être entraînée par un moteur électrique 12, commandé lui-même par, l'intermédiaire d'un fil de commande 14, par un pupitre de com- mande 15 sur lequel l'opérateur peut préparer et commander le réglage de la chambre réservoir. Les moyens de positionnement de la bague 19 peuvent être différents de ceux qui viennent d'être décrits dans le paragraphe précédent. En effet, un système hydraulique à vérins peut com- mander directement la translation du fourreau 6, toujours par l'intermédiaire d'un dispositif de commande tel qu'un pupitre 15. Les figures 3A et 3B représentent, dans deux positions de fonctionnement, une réalisation possible des moyens d'injection 3 du liquide de la chambre réservoir 4 vers la chambre de combustion 1. Ces moyens constituent un ensemble s'apparentant à une soupape. On retrouve sur cette figure le tube 10, la chambre de combustion 1, la chambre réservoir 4 et le piston composé de plusieurs parties, dont principalement le corps du piston repéré 30. Ce corps comporte au moins un alésage 31 ajusté au diamètre intérieur du tube et sur lequel on a prévu des moyens d'étanchéité, par exemple un joint torique 32. Le corps se prolonge par la tige 37 à l'intérieur de laquelle coulisse une barre de distribution 38. La tige creuse 37 possède dans un plan transversal déterminé au moins une perforation 39 qui met l'intérieur de cette tige creuse en communication avec la chambre réservoir 4. La barre distributrice 38 est également percée d'au moins un trou 40 d'axe transversal voisin de P'axe du trou 39. Cette barre distributrice est également percée longitudinalement de manière à ce qu'une cavité 41 puisse être en communication avec le trou 40 et débouche en direction de la chambre de combustion 1. A la position de repos de la barre distributrice (figure 3A), les diamètres des trous 39 et 40 ne se chevauchent pas, de telle sorte que la chambre réservoir 4 n'est pas en communication avec la cavité 41. La barre distributrice peut coulisser dans la tige creuse 37 de manière à mettre en coïncidence les trous 39 et 40 (figure 3B), et de telle manière de mettre en communication la chambre réservoir 4 avec la cavité 41. Cette dernière est obstruée à la position de repos, ceci de manière étanche grâce à un système d'étanchéité 43 de la barre distributrice, à un chapeau 42 solidaire du piston 30. A la périphérie de ce chapeau 42 sont pratiqués des trous d'échappement 44 débou- chant sur le système d'étanchéité 43 de la barre distributrice 38 entourant la cavité 41. De cette manière, et à la position de repos, la chambre de combustion I n'est pas en communication avec la cavité 41. Le fonctionnement de ce moyen d'injection est le suivant. Lorsque la pression monte dans la chambre de combustion I cette dernière a tendance à repousser la barre distributrice 38, position- née préalablement par un ressort 46 prenant appui sur le fond de la barre distributrice 38. Cette translation met donc en communication la cavité 41 avec la chambre réservoir 4 et en même temps, par décollement de la barre distributrice 38 par rapport au chapeau 42, la chambre de combustion 1 avec la chambre réservoir 4. De plus, le piston étant également translaté par la montée en pression dans la chambre de combustion, le liquide contenu dans la chambre réser- voir 4 passe par les trous 39 et 40, et la cavité 41 pour arriver dans la chambre de combustion. Toutes les opérations sont automatisées. La variation de portée, obtenue en jouant conjointement sur les deux paramètres angle de tir et valeur discrète de la charge propulsive est remplacée par un réglage continu de la quantité d'ergol introduit dans la chambre, permettant ainsi un balayage continu des portées possi- bles. La quantité d'ergol nécessaire a été déterminée à l'avance. Ces moyens d'injection décrits en référence à cette figure 3 ne sont qu'un exemple de réalisation, d'autres solutions pouvant être adaptées à cette fonction. On envisage également d'adapter le système selon l'invention, non pas à des mortiers, mais à des canons. Dans ce cas, le projectile est inséré dans le tube latéralement ou verticalement par le bas du tube, mais pas par la bouche. La montée en pression à l'intérieur de la chambre de combustion peut alors être provoquée par le déclen- chement télécommandé, ou commandé de l'extérieur du tube, d'une cartouche d'allumage qui peut avoir été fixée en atelier au pro- jectile. Dans cette application au canon, les volumes des chambres réservoir 4 et de combustion I seront modifiés en fonction des performances devant être atteintes par un tel canon. Le volume de la chambre de combustion I peut également être défini par la géométrie de la cartouche d'allumage, cette dernière étant spéci- fique à chaque type de munition. En particulier, la chambre réser- voir 4, à l'intérieur de laquelle coulisse le piston, pourra avoir un diamètre bien supérieur à celui du tube canon proprement dit. Cette remarque est aussi valable pour les mortiers. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éjection, au moyen d'une charge propulsive réglable, d'un projectile (20), comprenant un tube de lancement (10) dans lequel est placé le projectile et définissant avec ce projectile une chambre de combustion (1) dans laquelle agit la charge propul- sive, dispositif caractérisé en ce que la charge propulsive est constituée d'un liquide déflagrant, et en ce qu'il comprend des moyens de chargement pour amener une quantité déterminée de liquide dans ladite chambre de combustion et pour la faire brûler, afin de produire les gaz nécessaires à l'éjection du projectile. 2. Dispositif d'éjection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chargement comprennent en outre un réservoir de liquide (14) extérieur au tube (10), un piston (2) coulissant de manière étanche à l'intérieur dudit tube et définissant avec ce dernier et le projectile (10) ladite chambre de combustion (1), une butée (5) placée à l'intérieur du tube et délimitant avec ce dernier et ledit piston une chambre réservoir (4) dans laquelle est introduit le liquide avant le déclenchement de l'éjection. 3. Dispositif d'éjection selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage de la position du piston (2). 4. Dispositif d'éjection selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston possède une tige (17) coulissant à travers la butée (5) et terminé par un pied (18), les moyens de positionnement dudit piston comprenant une bague de positionnement (19) montée coulissante autour de ladite tige (17) en dehors de la chambre réservoir (4) et positionné longitudinalement par un fourreau (6) placé à l'intérieur du tube (10) et dont la translation peut être commandée de l'extérieur. 5. Dispositif d'éjection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fourreau (6) est commandé en translation par un vérin, lui- même commandé de l'extérieur du tube (10). 6. Dispositif d'éjection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fourreau (6) possède sur sa surface extérieure une crémaillère (8) dans laquelle vient s'engréner une roue centée (7) dont la rotation est commandée de lPextérieur par l'opérateur. 7. Dispositif d'éjection selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite roue dentée (7) est commandée par un moteur électrique (12) luimême commandé par un pupitre de commande (15). 8. Dispositif d'éjection selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 7, caractérisé en ce que le liquide est introduit dans ladite chambre réservoir (4) par l'intermédiaire d'une vanne (11) extérieure au tube (10) permettant l'arrivée du liquide dans la chambre réservoir par l'intermédiaire d'une entrée (9) à travers la butée (5). 9. Dispositif d'éjection selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 8, caractérisé en ce le piston (2) possède des moyens d'éjection (3) du liquide contenu dans la chambre réservoir (4) pour que celui-ci pénètre dans la chambre de combustion (1), cette injection étant provoquée par la compression du liquide dans la chambre réservoir (4) dû au déplacement du piston (2) vers la butée (5) provoqué par l'augmentation de pression dans la chambre de combustion (1) que cause la détente des gaz issus de la cartouche (21) du projectile (20). 10. Dispositif d'éjection selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce le projectile (20) étant introduit à l'intérieur du tube (10) par la bouche de ce dernier, le dispositif d'éjection est un mortier, la détente des gaz de la cartouche (21) du projectile étant provoquée par la percussion de cette dernière sur le piston (2). 11. Dispositif d'éjection selon l'une quelconque des revendica- tions I à 9, caractérisé en ce que le projectile (20) étant introduit par le bas du tube (10), le dispositif d'éjection constituant un canon, la détente des gaz de la cartouche (21) du projectile est télécom- mandé ou commandé mécaniquement de l'extérieur du tube. 12. Dispositif d'éjection selon la revendication 9, caractérisé en. ce que les moyens d'éjection sont constitués par un ensemble constituant une soupape à l'intérieur du piston (30), laquelle soupape étant sensible à la montée en pression des gaz de détonation de la cartouche (21) du projectile (20) dans la chambre de combustion (1) permettant ainsi, conjointement à la descente du piston (30) vers la butée (5), le passage du liquide de la chambre réservoir (4) vers la chambre de combustion (1).