Brevet FR2645634A1 — publié le 19901012

Cette invention concerne les armes à feu à liquide propulseur, utilisant un piston différentiel pour l'injection continue ou par récupération d'un agent propulseur liquide dans la chambre de combustion. Cette invention est un perfectionnement de l'invention décrite dans le document SN 840,074 déposé au EUA le 6 octobre 1977 par M. Bulman (récépisséde l'agent en propriété industrielle 52-AR-2004), qui porte sur un système d'arme à feu à liquide propulseur avec un piston annulaire différentiel qui est monté coulissant en vue d'un mouvement télescopique par rapport à une valve annulaire de commande et par rapport à la chambre du canon. La présente invention est également un perfectionnement de L'inventicn décrite dans le cocument SN 178,254 déposé aux EUA le 7 août 1980 par M. Bulman (récépissé de l'agent en propriété incdustrielle 52-AR-2073) oui décrit, dans une arre à feu à liquide p-rulseur, possédant un piston annulaire et une valve oe commande annulaire, un clapet anti-retour pour permettre à du liquide propulseur sous une pression relativement basse de s'écouler du systère d'alimentation dans la cnambre de combustion et pour empêcher que l'impulsion de pression engenarée dans la chambre de combustion ne soit retransmise au système d'alimentation. Il y a lieu, si nécessaire, de se reporter aux documents orécités pour ce qui concerne les détails de construction non décrits ou représentés ici. L'un des buts de cette invention est de simplifier le mécanisme d'injection d'un système d'arme à feu utilisant un liquide propulseur et comportant un piston annulaire et une valve de commande annulaire. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le mécanisme d'injection d'une telle arme à feu produit une injec- tion sous deux angles, pour l'injection dans le canon et pour l'injection oans la chambre, et emploie un seul clapet de commande d'injection. Une lèvre flexible sur le projectile est utilisée en combinaison avec le mécanisme d'injection sous deux angles pour éliminer de façon sûre le reflux d'agent propulseur à travers le mécanisme d'injection pendant la phase emriseà feuducycle de l'arme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, dont la figure unique est la coupe axiale d'un système d'arme à feu selon l'invention. La moitié supérieure de la coupe montre le système pendant le remplis- sage avec du liquide propulseur, tandis que la moitié inférieure montre Le système-après le remplissage et pendant le tir. L'arme à feu comportant le système selon l'invention possède un canon 8 fixé dans une carcasse 10. Le canon présente un alésage rayé 20 et une chambre 22, destinée à recevoir le projectile, qui présente un cône de forcement intermédiaire 23 et une surface latérale cylindrique 24. Le dessin montre égale- ment une cartouche dont le projectile 25, situé dans la chambre 22, est pourvu-d'une ceinture 26 portant une lèvre saillante 26a qui est dirigée vers l'arrière et l'extérieur et est susceptible d'être fléchie. Le projectile est fixé par un tube fileté 27 - aestiné à se rompre au départ du coup - à un étui à gorge 28 contenant une amorce 29 et une charge d'éjection 30. La cartouche- est introduite et verrouillée dans la chambre et l'étui est extrait,. après le tir, par une culasse mobile classique 32 oudans une arme de plus gros calibre, par un bloc de culasse. Le dispositif auxiliaire ou d'éjection de l'étui comporte une série d'orifices d'échappement de gaz 31 pour la charge d'éjection, laquelle est mise à feu par l'amorce 29 à travers un canal 33. -25 Le canon et la carcasse 10 définissent, entre eux, une cavité cylindrique 34 dans laquelle peuvent coulisser télescopi- quement un clapet cylindrique creux 36 et un piston cylindrique creux 38. Le clapet 36 possède une partie avant annulaire 40 dont la paroi interne 42 délimite un intervalle annulaire formant un passage 44 avec la partie opposée de la paroi externe 46 du canon. La partie annulaire 40 à l'avant du clapet est d'un seul tenant avec une partie intermédiaire tubulaire 52 dont la paroi interne 54 délimite une cavité annulaire 56 avec la paroi externe 46 du canon et dont la paroi externe 58 délimite une cavité annulaire 60 - avec la paroi interne 50 de la carcasse. La partie intermédiaire 52 du clapet est d'un seul tenant avec une partie annulaire arrière ou tête de clapet 62. Cette tête est disposée coulissante sur la paroi externe 66 du canon, dans une disposition assurant pratique- ment l'étanchéité, par une portée 64. La tête de clapet-62 présente, en outre, une face transversale arrière 68, une face transversale avant 70, une cavité annulaire interne 72, une série de perçages longitudinaux 74, s'étendant entre les faces 68 et 70, et une bague d'étanchéité 76 logée dans une gorge annulaire de la paroi externe 58. Une série de perçages longitudinaux 77 établissent Une communication entre la cavité 56 et la cavité 72 lorsque le clapet 36 occupe une position ouelconque autre que sa position la plus avancée. Deux tiges 78 traversent des perçages du canon et sont fixées par leurs extrémités arrière à la partie annulaire 40 à l'avant du clapet. Chacune des tiges est poussée vers l'arrière par un ressort de compression hélicoiaal 210 emprisonné entre une goupille sur la tige et un bouchon dans la carcasse. Chaque tige neut être munie d'un joint, comme représenté dans le document SN 840,074 précité, et est combinée avec un mécanisme d'arrêt pour empêcher le mouvement vers l'arrière du clapet au-delà de la position représentée dans la partie supérieure de la figure 1. Le piston 38 comporte une partie annulaire 90 à l'avant, avec une paroi interne 92 disposée coulissante sur la paroi externe 58 du clapet et avec une paroi externe 94 située à distance de la paroi interne 50 de la carcasse. La partie annu- laire 90 à l'avant du piston est d'un seul tenant avec une partie intermédiaire tubulaire 96 dont la paroi interne-92 frotte sur la bague d'étanchéité 76 du clapet et dont la paroi externe 100 frotte sur deux bagues d'étanchéité 102a et 102b logées dans deux gorges annulaires de la partie désignée par 104 de la paroi interne de la carcasse. La partie intermédiaire 96 du piston est d'un seul tenant avec une partie annulaire arrière ou tête de piston 106. Cette tête porte intérieurement un élément d'étanchéité annulaire 108 qui peut être constitué par une bague d'étanchéité, comme représenté, ou simplement par un ajustage à frottement, qui est. appliqué de façon étanche contre la partie arrière 66a de la surface externe 66 du canon, sur laquelle il peut coulisser. On voit sur le dessin que l'aire de section droite utile de- La face avant 114 sur la tête annulaire 106 du piston est plus- petite que l'aire de section droite utile de La face arrière 112 de la tête, ce qui confère au piston 38 en forme de manchon La propriété d'un piston diffé- rentieL. Le canon 8, Le cLapet 36 et Le piston 38, suivant Leurs positions relatives, définissent une cavité de remplissage (avec du Liquide propulseur) 56, une cavité de cLapet 72, une cavité de pompage 118 et une cavité de combustion 120. Le canon 8 possède une première couronne d'orifices 126 s'étendant obliquement vers l'arrière depuis la surface 66 dans la chambre de pompage 118 et débouchant dans la surface cylindrique 24 de La chambre 22. Le canon 8 possède une deuxième couronne d'orifices 128 s'étendant obliouerent vers l'avant à partir de la surface 66 dans la chambre de pomripage 118 et débouchant dans l'alésage 20 du canon. Les orifices 126 et 128 représentés ici sont inclinés sous un angle de 45:. Un dispositif d'alimentation 151 pour fournir du Liquide propulseur sous pression est raccordé à une valve 152 commancée par une came etbranchée sur un orifice d'admission prévu cans la carcasse et menant à un passage annulaire 154, formé écgalement dans la carcasse, d'o partent des orifices radiaux 156 qui débouchent dans la partie avant de la surface interne 50. Un orifice radial d'échappement 158 traverse la carcasse à l'arrière de la partie annulaire 90 du piston 38. Deux tiges 170 et 172 traversent des perçages munis de joints dans le canon et sont fixées par Leurs extrémités arrière à la partie annulaire 90-à L'avant du piston 38. Les extrémités avant de ces tiges-sont situées dans une partie éLargie de La carcasse, pouvant comporter, comme représenté dans le brevet des EUA 3 763 739, déLivré le 9 octobre 1973 à D. P. Tassle, une came en formedetambour àrail de guidage hélicoidalo, pour chaque tige, pénètre une contre-came possédant un bras qui se termine par une- contre-tige. Les tiges peuvent se déplacer librement vers l'avant, par rapport à la contre-tige correspondante, mais leur mouvement vers l'arrière est limité par La came, par l'intermédiaire de la contre-came correspondante. Le rail hélicoldaL sur la came peut également tirer les tiges vers L'avant, chacune par l'intermédiaire -de la contre-tige, le tout comme montré dans Le document SN 840,074 précité. Le canon 8 comporte un élargissement 200 avec une surface externe ou portée 201 sur laquelle peut coulisser, sensi- blement de façon étanche, la paroi interne 54 du clapet 36. Les perçages longitudinaux 77 forment une couronne dans l'élargissement et établissent une communication entre la cavité annulaire de remplissage 56 et la cavité de cLapet 72. Les perçages longitu- dinaux 74 font communiquer la cavité de clapet 72 avec la cavité de pompage 118. La cavité de claoet 72 contient une rondelle Belleville 206 qui est portée par le canon derrière les perçages 77 et est maintenue en pLace par un jonc 208. Normalement, la rondelle Dossède une forme conique et pernet l'écoulement de liquide propulseur depuis la cavité de remplissage 56, à travers les perçages 77, autour de la ronoelle 206, à travers la cavité de clapet 72 et à travers les perçages 74, jusque dans la cavité de pompage 118. Avant le tir, le clapet différentiel 36 est main- ten_ à la position représentée dans la partie supérieure de la figure par les ressorts de corrmpression extérieurs 210 combinés avec les tiges 78, de sorte que la portée 64 de la tête de clapet 62 obture les deux couronnes d'orifices 126 et 128 et empêche l'écou- lement de liquide propulseur depuis la cavité de pompage 118 dans ces orifices. Au début du processus de tir, la pression du liquide dans la cavité de pompage 118 s'élèvera et cette pression sera communiquée à la cavité de clapet 72. Cette augmentation de la pression sur la face arrière de la rondelle Belleville 206, dépas- sant la pression sur la face avant de la rondelle, aplatira celle- ci, à l'encontre de son élasticité propre, de sorte que la rondelle ferme les percages 77, isolant ainsi la cavité de remplissage 56 et Le système amont des pressions de fluide balistiques engendrées pendant le tir. Au cours du tir, du fait que la face avant 70 de la tête du clapet 36 possède-une plus petite aire transversale que la face arrière 68, la pression différentielle ainsi établie poussera le clapet 36 progressivement vers l'avant, contre la force des ressorts 210, réduisant ainsi le volume de la cavité de clapet 72 de façon progressive à pratiquement zéro et décou- vrant ainsi, progressivement, les orifices 126 orientés vers l'arrière et Les orifices 128 orientés vers l'avant. Dans le mode de réalisation représenté ici, la mise à feu est déclenchée par un percuteur monté dans la culasse mobile 32 et venant frapper contre L'amorce 29, ce qui provoque La production- de gaz chaud et l'envoi de ce gaz chaud sous haute pression à travers Le canal 33 à la charge d'éjection 30, produisant à son tour du gaz chaud sous pression qui est envoyé à travers les orifices d'échappemenz 31 dans la cavité de combustion 120. Ce gaz sous pression agit sur la face arrière 112 de La tête 106 du pistor 38, faisant avancer ceLui-ci et augmentant la pression dans la cavité de pompage 118 sur la face arrière 68 de la tête 62 dl claret 36, de mère que dans la cavité de cLapet 72. La rondelle BellevilLe 206 ferme les perçages 77 et Le clapet 36 commence à se déolacer vers L'avant. Pendant ce mouvement, il découvre les orifices 126, Lesquels font passer du liquide propulseur dans la cavizé annulaire définie par Le projectile, la surface cylindrique 24, Le c6ne ce forcement 23 et la lèvre 26a de La ceinture 26 du projec- tile. La Lèvre ferme la cavité annulaire de façon étanche, empê- chant La contre-pression développée dans la cavité de combustion 120 de se propager dans cette cavité annulaire et dans La partie amont du système d'alimentation en liquide propulseur. Cependant, lorsque La pression dans La cavité de pompage 118 augmente, la Lèvre 26a est fLéchie, -de sorte qu'elle laisse passer du liquide propulseur -dans La cavité de combustion 120, à l'arrière du projectile. Du fait que ta face avant 114 de la tête du piston possède une plus petite aire transversale que la face arrière 112, la pression différentielle produite fera avancer le piston, de sorte que l'écoulement de liquide propulseur par les orifices 126 se poursuit. A une pression de gaz prédéterminée dans la chambre de combustion 120, par exempte à une pression de 35 MPa, le tube 27 est rompu et le projectile est propulsé en avant dans le canon, découvrant ainsi Les orifices 1-28. Comme La tête 62 du clapet a déjà découvert ces orifices, du liquide propulseur peut à présent passer librement de La cavité de pompage 118 à travers ces orifices, vers L'avant et dans le canon, o il se transforme en une pulvérisation de liquide propulseur qui s'enflamme par suite du contact avec les gaz de combustion chauds. Pendant toute la phase d'injection, l'écoulement de fluide propulseur dans la chambre est assuré par les orifices dirigés obliquement vers l'arrière et l'écoulement de fluide propulseur dans le canon est assuré par les orifices dirigés obliquement vers l'avant. La Dropriété de l'injecteur selon L'invention d'injec- ter Le fluide propulseur sous deux angles différents assure l'obtention de courants d'injection séparés et évite l'accumula- tion d'une quantité instable de fluides propulseurs non brûlés. En cas de raté, le claoet différentiel 36 et la ronoelle Belleville resteront à leurs positions initiales ouvertes, ce qui permet de retourner le liquide propulseur de la cavité de pompage 118 au système d'alimentation 151 par suite de l'avance du piston différentiel par l'intermédiaire des tiges 170 et 172. - 2645634 REVENDICATIONS 1. Arme à feu utiLisant un liquide propuLseur, compre- nant une carcasse (10) qui présente une cavité longitudinale, un canon (8) .disposé dans cette cavité et possédant un alésage (20), une chambre (22) destinée à recevoir un projectile et une chambre de combustion (120) disposés sur un axe longitudinal, de même qu'un projectile (25) disposé dans la chambre à projectile (22), caractérisée en ce que la carcasse (10) définit une deuxième cavité fermée qui fait partie de la cavité mentionnée en premier et dans laquelle est disposé le canon, la deuxième cavité possé- dant une forme annulaire, s'étendant longitudinalement, et est coaxiale audit axe longitudinal du canon, et l'arme comporte, en outre, un manchon constituant un clapet (36), de forme annu- Laire, s'étendant longitudinalement et coaxial à l'axe longitu- dinal du canon, ce clapet étant disposé dans la deuxième cavité, un manchon (38) constituant un piston, de forme annulaire, s'éten- dant longitudinalement et coaxial à l'axe longitudinal du canon, ce piston étant disposé également dans la deuxième cavité, Le clapet (36) et le piston (38) étant disposés coulissants l'un par raDport à l'autre et par rapport au canon, le piston et le claet définissant entre eux une chambre de pompage (118) de volume variable pour un liquide propulseur, un dispositif d'obtu- ration (32) pour fermer l'extrémité arrière de la chambre (22) recevant le projectile, un dispositif d'alimentation (151) pour fournir du liquide propulseur sous pression, un premier dispositif formant conduit (126) et un second dispositif formant conduit (128) pour relier la chambre de pompage (118) à la chambre (22) recevant le projectile, ainsi qu'un dispositif de clapet supplémentaire (26a) prévu sur le projectile et destiné, sous une pression relativement basse, à empêcher l'écoulement de Liquide propulseur depuis la chambre recevant le projectile dans la chambre de combustion et, sous une pression plus-élevée, à permettre l'écoulement de liquide Dropulseur de la chambre (22) recevant le projectile dans la chambre de combustion (120). 2. Arme à feu utilisant un liquide propulseur, compre- nant une carcasse (10), un canon (8) possédant un alésage (20), ure chambre (22) destinée à recevoir un projectile et une chambre de combustion (120), ainsi qu'un projectiLe (25) disposé dans la chambre à projectile (22), caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, un clapet annulaire différentiel (36) et un piston annu- laire différentiel (38), la carcasse (10), Le canon (8), le cLapet (36) et le piston (38) définissant une chambre de remplis- sage, une chambre de pompage (118), la chambre (22) recevant le projectile et la chambre de combustion (120), l'arme contenant enplus un- dispositif formant clapet (26a) qui est disposé en partie au moins sur le projectile (25) et qui, sous une pression relativement basse, empêche l'écoulement de liquide propulseur depuis la chambre de pompage (118) dans la chambre de combustion (120) et, sous une pression plus élevée, permet l'écoulement de liquide propulseur de cette chambre de pompage dans ladite chambre de combustion. 3. Arme à feu selon la revendication 2, dans laqueLle le dispositif formant clapet comprend un élément d'étanchéité annulaire (26a) qui assure l'étanchéité entre le projectile (25) et la chambre (22) recevant ce projectile à ure pression relati- vement basse et qui s'ouvre sous une pression plus élevée en formant un passage annulaire entre-le projectile et cette chambre. 4. Arne à feu selon la revendication 1, dans laquelle le premier dispositif formant conduit (126) est orienté obliquement vers l'arrière et le second dispositif formant conduit (128) est orienté obliquement vers l'avant. 5. Cartouche de munition utilisable dans une arme à feu selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant un étui et un projectile (25), caractérisé en ce que le projectile (25) et l'étui sont reliés entre eux par un élément (27) destiné à être rompu au départ du coup et en ce qu'un élément d'étanchéité déformable (26a) est disposé autour du projectile et est fixé à celui-ci. 6. Cartouche selon la revendication 5, dans laquelle. le projectile (25) est muni d'une ceinture (26) et l'élément d'étan- chéité est une lèvre (26a) susceptible d'être déformée et faisant saillie de la ceinture.