Brevet FR2629908A1 — publié le 19891013

DISPOSITIF DE FREINAGE AERODYNAMIQUE D'UN CORPS L'invention concerne un dispositif de freinage aérodynamique notamment applicable pour le culot ou la partie arrière d'un projectile animé d'un mouvement rapide de rotation: Ce dispositif se déploie sur trajectoire, d'un projectile porteur, à une certaine distance du sol, et assure le freinage de ce corps. L'application principale de ce dispositif peut être réalisée sur un projectile contenant des charges utiles et dont la libération s'effectue par la séparation de la partie avant et de la partie arrière, maintenue en contact notamment par un système de goupille, grâce à l'action de gaz de propulsion situés à l'avant du projectile; cette dernière ayant eu lieu, la partie arrière du projectile sous l'effet des efforts aérodynamiques a tendance à rester dans le voisinage de la charge utile et risque ainsi de provoquer des gênes lors des sequences ultérieures: possibilité de percution avec la charge utile la précédant........ Pour éviter ce phénomène, il est nécessaire d'augmenter la traînée aérodynamique de la partie arrière du projectile, de préférence avec accompagnement d'une impulsion pour initialiser la séparation. Il est connu de réaliser le freinage de la partie - arrière du projectile au moyen d'un parachute; ce dernier est positionné à l'intérieur du projectile, avant la phase de séparation des deux parties avant et arrière du projectile et, est fixé sur la partie arrière par des sangles permettant de résister aux efforts créés sur elles. Les inconvénients de ce type de dispositif sont d'une part, l'encombrement de la partie arrière du projectile qui nécessite un emplacement important pour placer le parachute, d'autre part, le fait d'utiliser un parachute, dans chaque projectile lancé, augmente considérablement le prix de revient du projectile. Le but principal de l'invention est de freiner une partie au moins d'un élément mobile tout en remédiant aux désavantages précédents. L'objet de l'invention est un dispositif de freinage d'un corps, pouvant être un projectile, par exemple un vecteur auto-propulsé, animé d'un mouvement de rotation, caractérisé en ce que des lamelles solidaires de ce corps soient susceptibles de se déployer, sous l'effet de la rotation, assurant ainsi le freinage dudit corps. L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description d'un exemple particulier d'application qui va suivre 'et des figures qui représentent Fig.1, une coupe transversale de la partie arrière d'un projectile avant la phase de séparation selon l'invention; - Fig.2, une coupe transversale de la partie arrière d'un projectile pendant la phase de séparation selon l'invention - Fig.3, une coupe transversale de la partie arrière d'un projectile après la phase de séparation selon l'invention - Fig.4, une coupe transversale de la partie arrière d'un projectile avant la phase de séparation selon un autre mode de réalisation que celui de l'invention; Fig.5, une coupe transversale de la partie arrière d'un projectile après la phase de séparation selon le dispositif de la figure 4 - Fig.6, une coupe transversale de la partie arrière d'un projectile après la phase de séparation suivant un autre mode de réalisation - Fig.7, un schéma du déploiement des lamelles selon l'invention. - Fig. 8, un schéma d'application du dispositif sur un corps selon l'invention. La figure 1 représente une coupe transversale de la partie arrière d'un projectile avant la phase de séparation. Ce projectile est muni d'un dispositif de freinage selon l'invention. Le projectile comporte une partie arrière 1, une partie avant 2, une charge utile 3, un tube coulissant 5 sur lequel sont fixées des lamelles 4 et une pièce de support 6. La partie arrière 1 du projectile s'encastre, par exemple, dans la partie avant 2 de celui-ci dans le décrochement 9 représenté sur cette figure. Les deux parties I et 2 sont maintenues au contact l'une de l'autre grâce à des goupilles 12; c'est à cet endroit que s'effectue la séparation de la partie avant 2 du projectile avec la partie arrière 1. Cette séparation est Initialisée, par exemple, grâce à l'impulsion provoquée par un générateur de gaz situé dans la partie avant 2 du projectile et non représenté sur la figure provoquant la cassure de la goupille 12 libérant ainsi les deux parties avant et arrière du projectile ainsi que les charges utiles contenues à l'intérieur de ce dernier. Pour permettre l'insertion des lamelles 4 à l'intérieur de la structure du projectile, un accroissement 10 des jeux entre la charge utile 3 et le projectile 2 a été réalisé. Ces lamelles 4 sont disposées côte à côte à l'intérieur du projectile formant ainsi un tube pouvant coulisser; elles sont aussi fixées à l'une de leur extrémité à un tube 5 sur lequel est placé une pièce de support 6; la forme de cette dernière est déterminée, par exemple, pour inclure des bossages servant à soutenir le fond de la charge utile 3; elle est réalisée, par exemple, en tôle emboutie et son épaisseur est déterminée, par exemple, en fonction de la résistance des matériaux pour éviter toutes déformations. A chacune de ses extrémités, la pièce de support 6 est munie, par exemple, d'un ou plusieurs ergots 7 qui viennent, lors de l'éjection, s'arcbouter sur un épaulement 8 faisant partie intégrante de la structure arrière 1 du projectile et permettant aux lamelles 4 de jouer pleinement leur rôle; ces ergots 7 sont réalisés, par exemple, de telle sorte qu'ils s'effacent élastiquement lors de l'intégration dans le projectile lorsqu'ils passent au droit de l'épaulement 8; ils peuvent également être fixés, par exemple, sur les lamelles (4) ou sur le tube (5) en conservant leur fonction. La figure 2 représente une coupe transversale de la partie arrière 1 du projectile pendant la phase de séparation. En effet, lorsque le projectile a quitté son tube de lancement, il est animé d'un mouvement de rotation autour de l'axe 00'. La séparation de la structure avant 2 du projectile et de sa partie arrière 1 provoque la libération des charges utiles contenues à l'intérieur du projectile. La partie avant 2 du projectile se trouve propulser vers l'avant au moyen de gaz propulsifs; ces derniers exercent une force sur l'arrière du projectile facilitant, par exemple, la séparation des deux parties 1 et 2 du projectile. Au fur et à mesure de l'écartement, les lamelles 4 sont soumises à la force centrifuge du fait de la rotation du projectile. Elles exercent ainsi un effort qui provoque un début de séparation entre la partie arrière 1 et la charge utile 3. Ce phénomène est obtenu par le coulissement de l'ensemble 4, 5, 6 sur la partie arrière 1 du projectile. On permet ainsi d'obtenir une longueur de déploiement plus importante que celle permise par l'emplacement entre la partie arrière 1 et la charge utile 3. Le coulissement de cet ensemble 4, 5, 6 s'effectue jusqu'à la butée 8 de la partie arrière 1 o les ergots 7 de la pièce de support 6 viennent verrouiller l'ensemble 4, 5, 6. La figure 3 représente une coupe transversale de la partie arrière du projectile après la phase de séparation. Le dispositif selon l'invention étant venu se mettre en butée contre les encoches prévues à cet effet, les lamelles 4 sont soumises à la force centrifuge car le projectile a été mis en rotation dans sa phase de lancement; elles se déploient en éventail, par flexion, comme le montre la figure 3, la vitesse du projectile venant produire également des effets sur ces dernières. Les effets conjugués des efforts aérodynamiques dus à la vitesse du projectile et des forces centrifuges, sur ces lamelles 4, les positionnent suivant, par exemple, un angle 7 qui reste petit si la vitesse de rotation est suffisante. Ce principe permet d'augmenter considérablement la traînée aérodynamique de la partie arrière 1 du projectile. La figure 4 représente une fixation des lamelles 4 suivant un autre mode de réalisation avant la phase de séparation de la partie avant 2 du projectile et de sa *partie arrière 1. Les lamelles 4 sont disposées côte à côte à l'intérieur du projectile; elles se logent entre la partie arrière de la charge utile 3 et la partie arrière du projectile 1; elles sont fixées à l'une de leur extrémité 12, par exemple, par un système de fixation fixe, par exemple, on peut utiliser des rivets 13 qui traversent les lamelles' 4 et viennent s'appliquer sur la partie arrière 1 du projectile. La figure 5 représente le système de fixation, prélablement décrit selon la figure 4, après la séparation de la partie avant 1 du projectile et de sa partie arrière 2. Des lamelles 4 fixées sur la partie arrière 1, lors de l'éjection de la partie avant 2 du projectile, se déploient et prennent la position représentée à la figure 5. L'extrémité 14 non fixée des lamelles 4 vient en appui sur le décrochement 9 de la partie arrière 1; c'est à ce moment que les lamelles 4 commencent. à jouer leur rôle de freinage permettant ainsi l'éloignement de la charge utile 3 contenue à l'intérieur du projectile par rapport à sa partie arrière 1. La figure 6 représente une fixation des lamelles 4 suivant un autre mode de réalisation après la. phase de séparation de la partie avant 2 du projectile de sa partie arrière 1. Les lamelles 4 ont la même disposition que dans la description précédente; la différence réside dans le système de fixation; elles sont fixées, par exemple, à un système de fixation mobile, par exemple, une fixation coulissante axialement qui peut être réalisée, par exemple, par un ressort spirale 15 dont la grande spire 16 est fixée à la partie arrière 1 du projectile, par exemple, par des plots 17; la spire centrale 18 est fixée aux lamelles 4, par exemple, par une plaque 19 munie de deux rivets 20. Lors de l'éjection de la partie avant 1 du projectile, la spire centrale 18, qui superposait la grande spire 16, se déplace longitudinalement suivant la direction OO' et, se stabilise dans la position représentée sur cette figure 6 de manière à ce qu'une partie 21 des lamelles 4 se trouve dans un plan perpendiculaire à la spire centrale 18 ainsi qu'à la direction OO'. Les lamelles 4 remplissent ensuite la fonction qui a été décrite précédemment. La figure 7 représente le déploiement des lamelles. 4 selon l'invention. Ces lamelles 4 sont disposées soit en une couche, ce qui, dans ce cas, provoque un déploiement en éventail de ces dernières comme le montre les lamelles 4 en traits pleins de la figure 7, soit en plusieurs couches, ce qui permet d'obtenir un déploiement en couronne continu. Dans l'exemple représenté à la figure 7, deux couches de lamelles ont été utilisées: la première étant dessinée en traits pleins 4, l'autre 11 en traits pointillés. Les deux jeux de lamelles formant chacune un tube à l'état de repos à l'intérieur du projectile sont décalés d'un certain angle afin d'obtenir une surface de freinage la plus importante possible; cette dernière est obtenue lorsque les espaces Il entre les lamelles 4 de.la première épaisseur sont recouverts par les lamelles 10 de la deuxième épaisseur. La mise en forme de ces lamelles est donnée par le mouvement de rotation du projectile acquis au lancement. Les lamelles 4 sont situées les unes à côté des autres et forment un tube à l'intérieur du projectile lorsqu'elles sont réparties autour de la charge utile 3. Elles sont relativement minces et sont réalisées, par exemple, en matière métallique ou plastique, leur structure n'étant pas un élément déterminant car leur fonction est donnée par le mouvement de rotation du projectile. La forme de ces lamelles 4 est, par exemple, celle d'un rectangle plat dont la largeur et la longueur donnent leur orientation qui est définie par le rapport Longueur. Longueur ce dernier doit être réduit pour Largeur' limiter les risques de vibration dus au fait que le profil aérodynamique des lamelles est instable à grande incidence. Dans le même but, par exemple, on peut excentrer le centre de poussée aérodynamique des lamelles 4. Ceci peut être réalisé, par exemple, par découpe, par plombage, et par pliage d'un des bords de celles-ci; de cette manière, on obtient un calage angulaire stable vis-à-vis de la rotation ainsi qu'un moment de roulis modifiant la loi de roulis de la partie freinée en empruntant de l'énergie au mouvement axial ce qui contribue à accroître l'efficacité du dispositif. Le dispositif fonctionne sans utilisation de système extracteur et ne subit que des perturbations dues à son entourage. Il peut même être employé dans le cas, o, par exemple, la charge utile 3 du projectile possède des aérofreins fixés sur sa partie arrière et s'ouvrant sous l'influence de la force centrifuge; ceux-ci, lors de l'insertion à l'intérieur du projectile avant la phase de séparation' et de lancement, peuvent s'appuyer sur le tube 5 ce qui évite leur frottement sur la partie arrière 1 pendant le coulissement- de l:ensemble 4, 5, 6 sur ce dernier 1. De ce fait, la course de dégagement avec frottement des aérofreins se trouve considérablement réduite. La figure 8. représente une autre application du dispositif de freinage à lamelle selon l'invention. Sur cette figure, les lamelles (4) sont positionnées, par l'une de leur extrémité (22), sur un corps (23), par exemple, par encastrement de ces dernières dans la structure du corps, de manière à ce que, au cours du déploiement des lamelles (4), comme représenté sur la figure, chacune d'elles vienne en appui sur le rebord (24) du corps considéré pour permettre de jouer pleinement leur rôle, à savoir: le corps étant mis en rotation, les effets aérodynamiques dus à la vitesse du projectile et les forces centrifuges s'exerçant sur les lamelles, les lamelles viennent se positionner suivant, par exemple, un angle q- augmentant considérablement la traînée aérodynamique et freinant donc le corps. Les lamelles (4) seront fixées à l'autre extrémité (25), par exemple, par un système de goupilles (26) qui permet de maintenir les lamelles au contact du corps pour 262 9.908 augmenter dans un premier temps la percée du corps dans l'air et ensuite déiminuer l'encombrement ce système de fixation de l'extrémité (25) des lamelles (4), pour positionner les lamelles (4) le long du corps, peut être réalisé notamment par un système de commande prévoyant le déverrouillage du système de fixation à un instant précis calculé préalablement. Au cours de la trajectoire du corps, les efforts aérodynamiques agissent sur les prises d'arrachement constituées, par exemple, par les goupilles, ces dernières sont arrachées librement laissant se déployer les lamelles (4) remplissant leur fonction de freinage. La disposition des lamelles (4) décrite à la figure 7 ainsi que tout autre mode de fixation des lamelles sur un corps pourront être envisagés dans l'application du dispositif de freinage qui vient d'être préalablement décrit. i5 L'invention peut s'appliquer notamment à tout freinage d'un corps en remplacement d'un étage de freinage ainsi qu'à des artifices pyrotechniques par exemple- militaires tels que les éclairants ou les infrarouges qui doivent être freinés avant le début de leur phase opérationnelle. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage d'un corps, animé d'un mouvement de rotation caractérisé en ce que des lamelles (4) solidaires de ce corps soient susceptibles de se déployer, sous l'effet de la rotation, assurant ainsi le freinage dudit corps. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lamelles (4) sont fixées sur un tube (5) lequel supporte également une pièce de support (6). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube (5) coulisse longitudinalement entre une charge utile (3) disposée dans le projectile et la partie arrière (1) de façon à accroître la longueur utile des lamelles. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de support (6) comporte, à chacune de ses extrémités, des ergots (7), coopérant avec là partie arrière (t), pour rester solidaire et verrouiller le dispositif. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le verrouillage du dispositif, réalisé par les ergots (7), lors du coulissement du tube (5), des lamelles (4) et de la pièce de support (6), s'effectue par l'encastrement des ergots (7) sur une butée (8) fixée sur la partie arrière. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ergots sont fixés sur le tube (5). 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ergots sont fixés sur les lamelles (4). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lamelles (4) sont fixées sur la partie arrière du projectile (1) par des rivets (13). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lamelles (4) sont fixées sur la partie arrière par un ressort spirale (14) coulissant axialement. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le resort spirale (14) est fixé à la partie arrière (1) du projectile. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lamelles (4) sont disposées en une ou plusieurs couches. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déploiement des lamelles (4) s'effectue soit en éventail, soit en couronne continue du fait du nombre de couches de lamelles (4) utilisées. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le centre de poussée aérodynamique des lamelles (4) est excentré par plombage ou autres moyens afin d'obtenir un déplacement angulaire stable de celles-cl. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lamelles (4) sont solidaires du corps. 15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des extrémités (25) des lamelles est positionnée le long du corps par un système de fixation. 16. Dispositif - selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de fixation est un système de commande.