Brevet FR2630821A1 — publié le 19891103

Dispositif de lancement électrothermique L'invention concerne un dispositif de lancement électrothermique destiné au lancement de projectiles, comprenant un brûleur de plasma monté du c8té de la culasse, dans. lequel est créé un arc électrique entre des électrodes montées de façon fixe pour créer et chauffer le plasma. Dans les dispositifs de lancement électrothermiques, on utilise la conversion de l'énergie électromagnétique en énergie thermique, le plasma chaud nécessaire au lancement du projectile étant créé et chauffé à l'aide d'un arc électrique brûlant entre des électrodes fixes (voir par exemple DE-A-36 13 259). Les électrodes fixes sont montées du côté de la culasse et forment un brûleur de plasma. L'isolation des deux électrodes l'une par rapport à l'autre est obtenue en séparant la partie avant du boîtier de la partie arrière par des éléments en des matériaux non conducteurs. C'est surtout dans cette région que des mesures doivent être prises pour réaliser une étanchéité électrique et mécanique suffisante. Malgré une puissance limitée de moins de 250 kJ, on constate dans la région des parties de la culasse une destruction de groupes d'éléments par érosion, usure et transformations chimiques. Pour éviter ces dégats, réparer le brûleur de plasma et charger le projectile, il faut pratiquement démonter le dispositif de lancement. La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif du type mentionné dans le préambule qui soit de constitution simple et - 2présente l'étanchéité aux gaz, l'isolation électrique et la résistance à l'usure nécessaires pour les parties qui sont soumises à de fortes sollicitations, de même qu'un rendement élevé. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que le brûleur de plasma est monté de façon amovible et comprend au moins deux canaux à plasma qui sont isolés électriquement l'un de l'autre et vis-à-vis du bottier du dispositif de lancement. Avantageusement, le brûleur de plasma est de forme conique. Il peut présenter dans sa partie avant qui est tournée vers le fond du projectile une électrode en forme de disque munie d'alésages et constituant une électrode annulaire par rapport aux canaux à plasma respectifs. Avantageusement, les canaux à plasma se terminent à leur extrémité située du côté du projectile par une embouchure de brûleur dans laquelle pénètre la partie arrière du projectile. Selon l'invention, les canaux à plasma individuels qui servent à l'allumage du plasma sont munis d'un fil électrique conducteur, d'un revêtement interne électriquement conducteur ou d'une feuille électriquement conductrice. Ces canaux à plasma individuels peuvent être remplis d'une substance électriquement conductrice qui provoque, sous l'influence du plasma, une augmentation de la pression dans les canaux à plasma et dans l'embouchure du brûleur. De préférence, le brûleur de plasma est réalisé en une matière synthétique. Les parois des canaux à plasma sont constitués par des corps de céramique qui sont noyés dans le corps en matière synthétique. Ce brûleur de plasma peut être avantageusement entouré par l'extérieur d'une couche d'un enroulement en matière synthétique renforcée de fibres de verre. Mais cette couche extérieure du brûleur de plasma peut être une couche métallique. Finalement, le brûleur de plasma forme avantageusement un ensemble unitaire avec le projectile. L'invention repose donc essentiellement sur le fait que le brûleur -3- de plasma comprend plusieurs canaux à plasma et est de constitution compacte. Une bonne étanchéité aux gaz est obtenue enparticulier en raison de la forme conique de ce brûleur. D'autres détails et avantages de l'invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples et en se référant au dessin dans lequel: la figure 1 représente la partie d'une dispositif de lancement électrothermique selon l'invention située du c6té de la culasse; la figure 2 est une vue éclatée de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe du brûleur de plasma selon la ligne A-A de la figure 2; la figure 4 est une vue en plan d'une électrode en forme de disque munie d'alésages; les figures 5a), b), c) ainsi que les figures 6, 7 et 8 montrent divers modes de réalisation du brûleur de plasma; la figure 9 représente une munition constituée par un projectile et un brûleur de plasma. La partie située du côté de la culasse d'un dispositif de lancement électrothermique est représentée en 10 aux figures 1 et 2, et en 20 est représenté un projectile à lancer et en 30 le brûleur de plasma selon l'invention. Le dispositif de lancement 10 est constitué essentiellement par un boîtier 11, le tube 12-.vissé dans le boîtier et la culasse filetée 13. Avantageusement, on dispose dans le tube 12 une douille isolante 14 qui peut âtre constituée sous forme'd'une douille d'usure pour éviter que le plasma se transplante de façon incontr8ôlée dans le tube. La partie arrière du projectile 20 est désignée en 21 et le fond du projectile en 22. Le brûleur de plasma 30 est constitué essentiellement par un corps d'isolation 31, les canaux à plasma 32 à 36 (voir également figure 3) et les électrodes 37 et 38. En ce qui concerne l'électrode 37, il s'agit d'un disque métallique comprenant des Tourillons en forme de saillie pénétrant dans les canaux à plasma 32 à 36. L'électrode 38 est munie de canaux 34 (voir également figure 4), ce qui fait que sont ainsi constituées des électrodes annulaires par rapport aux canaux plasma 32 à 36. -4- Le brûleur de plasma 30 est de constitution conique et conformé de manière à isoler électriquement les canaux à plasma les uns par rapport aux autres et par rapport au bottier 11 du dispositif de lancement 10, y compris la sortie du brGleur 42 (voir figure 2). A l'arrière du brûleur de plasma 30 est prévu le raccord 15 d'un p8le de l'alimentation électrique non représentée, qui est isolé électriquement par rapport au bottier 11 et par rapport à la culasse 13, également par l'intermédiaire d'un corps d'isolation 16. La culasse 13 exerce une pression contre le groupe constitué par le brûleur de plasma 30, le raccord 15 et le corps d'isolation 16 dans le siège conique du bottier 1 au moyen d'un siège de forme conique. Avantageusement, le brûleur de plasma 30 est soumis par la culasse 13 à une compression élevée qui lui est propre dans l'enceinte constituée par le bottier 11 et par la culasse 13, compression qui agit favorablement en sens contraire de la pression exercée par le plasma. De ce fait, les fortes contraintes de compression créées par la culasse et qui lui sont propres permettent d'obtenir une bonne étanchéité pour le plasma dans la région conique du boîtier 11 et de la culasse 13. Le boltier 11 forme le second p8le de l'alimentation électrique. En ce qui concerne les matériaux, on peut utiliser pour le boîtier 11, le tube 12 et la culasse 13 des aciers à tube de forte résistance (par exemple le 35 NiCrMo 12.5). Dans les zones d'isolation du brGleur de plasma 30, de la douille d'isolation 14 et du corps d'isolation 16, il convient d'utiliser des matières synthétiques, de la céramique et des matériaux composites (matrices de matière synthétique/céramique). En ce qui concerne le brûleur de plasma 30, on peut envisager également un composé constitué par des corps de céramique, des matières synthétiques et des éléments en acier (voir les modes de réalisation décrits plus bas). L'allumage de l'arc électrique qui provoque la formation et l'échauffement du plasma neut être obtenu avantageusement en disposant entre les électrodes 37 et 38 dans les canaux à plasma 32 à 36 des fils métalliques 39, 40, 41 (représentés seulement à la figure 2), qui se vaporisent en raison du fort courant qui y passe. L'arc qui brûle entre les électrodes 37 et 38 continue alors de chauffer le plasma présent et -- 5-- provoque également une vaporisation d'un matériau de remplissage (voir figure 7). En outre, le matériau du corps d'isolation se vaporise en général. Au lieu de l'être par le fil, l'allumage peut être également obtenu par une feuille électrique conductrice, un revêtement interne des canaux à plasma ou par le matériau de remplissage lui-même. Le mode de fonctionnement proprement dit des canons électrothermiques est connu en soi (voir le brevet cité dans le préambule) et il n'est pas nécessaire de l'expliquer plus en détail ici. Aux figures Sa), 5b) et 5c) sont représentées des vues en coupe transversale d'autres modes de réalisation de brûleur de plasma 30', " et 30"'. Dans ce cas, ces brûleurs de plasma 3, 4 ou 5 comprennent des canaux à plasma. Le nombre, l'agencement et le dimensionnement des canaux à plasma doivent être optimalisés de manière que l'énergie électrique disponible soit transformée en énergie propulsive avec un rendement avantageux. A la figure 6 est représenté un br leur de plasma 60 dans lequel les parois des canaux à plasma sont constituées par des corps de céramique 61, 62 et 63. Dans ce cas, on utilise en tant qu'électrode annulaire 64 une électrode en forme de disque qui forme un anneau par rapport à l'ensemble du faisceau de canaux à plasma, avec possibilité de conformer favorablement l'enceinte de combustion. Le revêtement des canaux à plasma au moyen de corps de céramique a pour avantage que l'on obtient une meilleure résistance, surtout vis-à-vis de la température élevée du plasma. La figure 7 montre un br leur de plasma70 dans lequel l'enveloppe externe est constituée par une couche enroulée de matière synthétique renforcée de fibres de verre. Grace à un agencement de ce type, on obtient une résistance élevée à la pression exercée par le plasma. En outre, on utilise en tant que matériau de remplissage 72, 73 et 74 une substance électriquement conductrice qui permet la formation du plasma et augmente également la pression par sa décomposition. A la figure 8, l'enveloppe externe 81 du brûleur de plasma 80 est constituée par une couche métallique conservant très précisément ses dimensions. On obtient ainsi une bonne surface d'étanchéité. En outre, -6on utilise à la place à'un fil pour allumer l'arc électrique dans les canaux à plasma un revêtement conducteur interne 82, 83, 84 ou une feuille électrique conductrice. L'avantage ainsi obtenu est que le plasma se déploie mieux et surtout atteint un niveau de pression élevé en conjonction avec un matériau électriquement conducteur disposé dans les canaux. Il est particulièrement avantageux que le brûleur de plasma et le projectile forment un ensemble. Ceci facilite sensiblement les manoeuvre d'alimentation. Un mode de réalisation correspondant est montré à la figure 9 dans laquelle l'ensemble de la munition est indiqué en 90, le brûleur de plasma en 91 et le projectile en 92. -7- REVENDICATIONS 1. Dispositif de lancement électrothermique (10), destine au lancement de projectiles (20), comprenant un br leur de plasma (30) monté du côté de la culasse, dans lequel est créé un arc électrique entre des électrodes (37, 38) montées de façon fixe pour créer et échauffer le plasma, caractérisé en ce que le braleur de plasma (30) est monté de façon amovible et comprend au moins deux canaux à plasma (32 à 36), qui sont montés de façon électriquement isolée l'un par rapport à l'autre et par rapport au boîtier (11) du dispositif de lancement (10). 2. Dispositif de lancement électrothermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brûleur de plasma (30) est de forme conique. 3. Dispositif de lancement électrothermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le brûleur de plasma (30) est muni dans sa partie avant qui est tournée vers le fond (22) du projectile une électrode en forme de disque (38) munie d'alésages (380 à 384) et constituant une électrode annulaire par rapport aux canaux à plasma respectifs (32 à 36). 4. Dispositif de lancement électrothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les canaux à plasma (32 à 36) se terminent à leur extrémité située du c6té du projectile par une embouchure (42) de brûleur dans laquelle pénètre la partie arrière- (21) du projectile (20). 5. Dispositif de lancement électrothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les canaux à plasma individuels (32 à 36) sont munis d'un fil électrique conducteur (39, , 41) , d'un revêtement interne électriquement conducteur (82, 83 ou 84) ou d'une feuille électriquement conductrice. 6. Dispositif de lancement électrothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les canaux à plasm- individuels (32 à 36) sont remplis d'une substance électriquement conductrice (72, 73, 74) qui provoque, sous l'influence du plasma, une augmentation de la pression dans les canaux à plasma (32 à 36) et dans l'embouchure (42) du brûleur. -8- 7. Dispositif de lancement électrothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le brûleur de plasma (30) est réalisé en une matière synthétique. 8. Dispositif de lancement électrothermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois des canaux à plasma (32 à 36) sont constitués par des corps de céramique (61, 62, 63) qui sont noyés dans le corps en matière synthétique. 9. Dispositif de lancement électrothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le brûleur de plasma (30) est entouré par l'extérieur d'une couche d'un enroulement en matière synthétique renforcée de fibres de verre (71). 10. Dispositif de lancement électrothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la couche extérieure (81) du brûleur de plasma (30) est une couche métallique. 11. Dispositif de lancement électrothermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brûleur de plasma (91) forme un ensemble unitaire (90) avec le projectile (92).