Brevet FR2679644A1 — publié le 19930129

Dispositif transporteur de charges utiles. L' invention concerne un dispositif transporteur de forme sensiblement cylindrique pour plusieurs charges-utiles disposées les unes a la suite des autres entre une partie arrière et une partie de tête du dispositif transporteur. Les dispositifs transporteurs de ce type acheminent des charges utiles dans une région éloignée où elles doivent être larguées. Lorsqu'ils sont sous la forme de projectiles transporteurs de charges, les dispositifs transporteurs de ce type sont soumis à des sollicitations considérables, en particulier pendant leur phase d'accélération. A titre d'exemple, il peut arriver, lors du tir dtun projectile transporteur de charges à partir dtun canon de gros calibre, que l'accélération représente plusieurs milliers de fois l'accélération terrestre. Mais quand le projectile tombe au cours de son transport ou de son chargement, en particulier quand il subit un choc transversal sur des arêtes vives, l'enveloppe du projectile est soumise à de fortes sollicitations dues à des forces et à des couples de flexion. Pour supporter ces sollicitations on a prévu jusqu'ici, pour les dispositifs transporteurs de ce type, des enveloppes de paroi épaisse mais qui réduisent de façon désavantageuse la proportion de la charge utile par rapport au poids total. Ceci est désavantageux du fait que la longueur et le diamètre externe ainsi que la masse totale des dispositifs transporteurs de ce type sont prédéterminés d'une facon définitive et n'offrent que peu de possibilités d'augmentation de la charge utile. L'invention a pour but de proposer un dispositif transporteur de charges utiles d'un type nouveau permettant d'augmenter la proportion de charges utiles et présentant cependant une stabilité mécanique suffisante pour résister aux effets de forces extrêmes. Partant d'un dispositif transporteur du type mentionné dans le préambule, ce but est atteint du fait que les charges utiles qui concordent les unes avec les autres par leur diamètre extérieur, éventuellement avec interposition d'une plaque d'appui, sont superposées en s 1appuyant les unes sur les autres relativement à des forces agissant en direction axiale, et du fait que les charges utiles sont entourées par une enveloppe à paroi mince qui - du moins partiellement - entoure également la partie arrière et la partie de tête du dispositif transporteur, et est soumise à une précontrainte en direction axiale. En variante, ltinvention résout le problème en faisant en sorte que l'enveloppe à paroi mince entoure au moins les positions de contact entre charges utiles ou plaques d'appui voisines. Avantageusement, la partie d'extrémité de l'enveloppe qui entoure la partie arrière comprend un épaulement périphérique faisant saillie radialement vers l'intérieur et coopérant par l'arrière avec un épaulement formé dans la partie arrière et faisant saillie radialement vers l'extérieur. Selon l'invention, la partie d'extrémité de l'enveloppe qui entoure partiellement la partie de tête s'applique sur la surface d'enveloppe d'une plaque de serrage et est fixée à cette dernière au moyen de boulons ou de ressorts d'adaptation. Lesdits boulons sont régulièrement répartis sur la périphérie de la plaque de serrage et s'étendent radialement vers l'intérieur en formant une étoile. Selon l'invention, on dispose entre la plaque de serrage et la charge utile qui suit en direction de l'arrière une plaque d'appui et on prévoit des moyens pour appliquer une précontrainte à l'enveloppe. Ces moyens utilisés pour appliquer la précontrainte sont constitués par des vis de réglage régulièrement espacées sur un arc de cercle et montées de façon à tourner dans des alésages taraudés de la plaque de serrage, et qui pénètrent dans des alésages borgnes de la plaque d'appui. Avantageusement, les plaques d'appui et les parties du logement des charges utiles qui sont appliquées les unes contre les autres comprennent des évidements d'encliquetage ou des tenons de forme complémentaire, qui pénètrent les uns dans les autres pour éviter un mouvement relatif en direction radiale. On dispose des charges de cisaillement dans les rainures périphériques de forme annulaire pratiquées dans la surface de l'enveloppe externe de la plaque d'appui. Selon l'invention, la ou les charges de cisaillement sont maintenues, dans la rainure périphérique de forme annulaire, espacées de l'enveloppe par un élément élastique, et en particulier par un coussin de mousse. L'invention prévoit de disposer une charge pyrotechnique entre la plaque de serrage et la plaque d'appui. Elle prévoit également de disposer une charge pyrotechnique dans l'alésage de réception des tenons. Elle prévoit en outre de disposer une autre charge pyrotechnique dans la partie arrière. Finalement, l'invention prévoit que la partie arrière est constituée essentiellement sous forme d'une plaque de base, l'enveloppe mince se prolongeant vers le bas jusqu a cette plaque de base et l'entourant, et la bande de guidage étant disposée sur la surface d'enveloppe externe de l'enveloppe mince. L'invention propose pour la première fois une enveloppe externe extrêmement mince pour des dispositifs transporteurs constitués sous forme de projectiles stabilisés par rotation. De ce fait, on obtient une augmentation importante du diamètre interne pour un diamètre externe constant du projectile, découlant du calibre qui est prédéterminé. Comme on peut ainsi également augmenter la surface en coupe transversale des charges utiles transportées, on peut donc obtenir une augmentation considérable de puissance. Pour les dispositifs transporteurs traditionnels de calibre 155 mm, le diamètre interne disponible pour loger les charges utiles n'est par exemple que d'environ 128 mm.Grâce à la constitution selon l'invention du dispositif transporteur dont l'épaisseur de paroi de l'enveloppe externe n'est que de 3 mm environ, le diamètre interne disponible pour un calibre de même valeur est par contre d'environ 148 mm. Par comparaison avec les dispositifs transporteurs traditionnels, la surface en coupe transversale interne libre est donc augmentée d'environ 1/3. Mais comme la puissance de la charge utile dépend de la surface en coupe transversale, tout homme du métier peut déterminer sans problème l'augmentation considérable de la puissance que l'on peut obtenir au moyen de la solution de l'invention. L'invention sera maintenant décrite plus en détail avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue d'ensemble,en coupe longitudinale partielle, du dispositif transporteur, la figure 2 est une vue partielle à plus grande échelle de la région arrière du dispositif transporteur, montrée en coupe, la figure 3 est une vue partielle à plus grande échelle de la partie de tête du dispositif transporteur, la figure 4 explique un autre mode de réalisation de l'invention au moyen d'une vue partielle de la partie de tête du dispositif transporteur, la figure 5 est une représentation schématique de la région limite entre composants du dispositif transporteur, la figure 6 est une vue partielle à plus grande échelle d'une charge de cisaillement, la figure 7 montre un autre mode de réalisation de l'invention, avec une charge pyrotechnique additionnelle dans la région arrière, la figure 8 montre une autre forme de l'invention avec une plaque de fond formant la fermeture arrière, la figure 9 est une vue schématique montrant le processus déjection des charges utiles, la figure 10 est une autre représentation du processus d'éjection, subdivisé en phases. Le point de départ de l'invention est le fait connu que l'on peut réduire la partie du poids mort et de ce fait augmenter la fraction de charge utile pour un poids total prédéterminé quand les composants individuels du dispositif transporteur, en particulier également ceux desdites charges utiles à transporter, remplissent eux-mêmes une fonction porteuse et sont donc à mame de résister aux forces qui leur sont appliquées.Dans le dispositif transporteur 1 constitué essentiellement sous une forme de révolution cylindrique et qui comprend une partie de tête 13 et une partie arrière 14, les charges utiles 10 sont de ce fait disposées le long d'un axe sous forme de plusieurs charges successives entre la partie de tête 13 et la partie arrière 14, de manière à s'appuyer les unes sur les autres au moyen de leurs logements 12 et de préférence également avec interposition de plaques d'appui 15, 15' en direction longitudinale et éventuellement en direction périphérique. En dehors de cette fonction d'appui, les plaques d'appui 15, 15' remplissent d'autres fonctions du fait qu'elles isolent les charges utiles 10 les unes des autres et contiennent également des moyens permettant l'éjection des charges utiles 10 quand la zone de la cible est atteinte.Les charges utiles 10 qui sont empilées les unes sur les autres et qui sont séparées les unes des autres par des plaques d'appui 15 sont entourées par une enveloppe à paroi mince 21 qui - au moins partiellement - entoure également la partie arrière 14 et la partie de tête 13 du dispositif transporteur 1. La partie d'extrémité de l'enveloppe 21 qui entoure la partie arrière 14 comprend un épaulement périphérique 20 faisant saillie radialement vers l'intérieur, qui coopère par l'arrière avec un épaulement 20' faisant saillie radialement vers l'extérieur et constitué dans la partie arrière 14, et qui réalise ainsi une liaison avec la partie arrière 14 du dispositif 1 résistant à tous les effets des forces. La partie arrière de l'enveloppe 21 entourant partiellement la partie de tête 13 du dispositif 1 est disposée sur la surface d'enveloppe d'une plaque de serrage 16 et est fixée à cette dernière par des boulons 18 ou par des ressorts d'adaptation. Les boulons 18 sont répartis régulièrement sur la périphérie de la plaque de serrage 16 et s'étendent radialement vers l'intérieur en formant une étoile, de manière à remplir les alésages prévus dans la plaque de serrage. Grâce à une précontrainte élevée appliquée à l'enveloppe 21 en direction longitudinale, le dispositif 1 est à même de résister à des sollicitations extrêmes.Dans ce but, on dispose entre la plaque de serrage 16 et la première charge utile 10 qui suit en direction de l'arrière une plaque d'appui 15', et on prévoit des moyens qui augmentent la distance entre plaque de serrage 16 et plaque d'appui 15, la précontrainte étant appliquée à l'enveloppe 21 qui est maintenue du côté de la tête et du côté de l'arrière. Ces moyens sont constitués par des vis de serrage 19 régulièrement espacées sur un arc de cercle et montées de façon à tourner dans des alésages taraudés de la plaque de serrage 16, et pénétrant dans des alésages borgnes 30 de la plaque d'appui 15. La précontrainte que l'on désire pour l'enveloppe 21 est déterminée par le serrage des vis de serrage 19. Pour pouvoir résister à la précontrainte dont l'ordre de grandeur est de plusieurs tonnes, il faut que l'enveloppe 21 présente une grande résistance.De préférence, cette enveloppe est constituée en métal et est réalisée sous forme d'une pièce fluotournée de grande précision. Une enveloppe 21 qui convient est une enveloppe réalisée sous forme d'un composant en acier de traitement durci sous forme d'austénite ou en acier durci à martensite. Pour libérer les charges utiles 10 lorsque la région de la cible est atteinte, l'enveloppe 21 est sectionnée simultanément en un ou plusieurs endroits, ce qui fait que le dispositif transporteur se disloque en plusieurs parties. Cette séparation peut etre réalisée de façon simple au moyen d'une ou plusieurs charges de cisaillement 17 qui sont disposées dans une gorge périphérique de forme annulaire de la ou des plaques d'appui 15, 15'. En outre, on peut prévoir entre la plaque de serrage 16 et la plaque d'appui 15' une charge pyrotechnique 40 qui, après allumage, provoque la formation d'une pression gazeuse entre ces plaques 16 et 15', ce qui fait que la partie de tete 13 se sépare de la charge utile 10. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on peut disposer en tant que mesure autonome ou en coopération avec les charges de cisaillement 17 des charges pyrotechniques 53 dans les alésages prévus à l'intérieur de la plaque de serrage 16 et qui reçoivent les boulons 18 (figure 4), ces charges faisant sortir, après allumage, les boulons 18 en direction radiale et dégageant ainsi la liaison entre l'enveloppe 21 et la partie de tete du dispositif transporteur 1. En raison de l'effet élastique de la charge de cisaillement ou de l'effet de la charge pyrotechnique 40, ou encore du retour élastique de l'enveloppe 21 qui est soumise à une précontrainte, ce dispositif suffit en règle générale pour séparer l'enveloppe 21 en vue de libérer les charges utiles 10. Le dispositif transporteur 1 peut être stabilisé sur sa trajectoire par un empennage. D'autre part, on peut également avoir recours à une stabilisation par rotation. Dans ce but on prévoit comme on peut le voir en particulier à la figure 1 et à la figure 2 une bande de guidage sous-calibrée 22 sur la partie arrière 14, qui transmet la rotation qui est provoquée par le tir au dispositif transporteur.Pour éviter, sous l'effet de la rotation, un mouvement relatif en direction périphérique des composants individuels du dispositif transporteur, on constitue - comme on peut le voir sur la vue schématique de la figure 5 - sur des surfaces limites des composants, par exemple des surfaces de la plaque d'appui 15' et une surface du logement de la charge utile 10, des évidements d'encliquetage 51 et des tenons complémentaires 50, pénétrant les uns dans les autres et interdisant de ce fait des mouvements relatifs. La liaison entre l'enveloppe à paroi mince 21 et la partie arrière 14 est réalisée avantageusement par un élargissement élastique de l'enveloppe 21 au moyen d'un outil spécial et avec échauffement et/ou refroidissement simultané de la partie arrière, ce qui fait qu'en raison de dilatation ou du retrait longitudinal des parties chauffées ou refroidies, l'élargissement par des moyens mécaniques n' est nécessaire que dans la mesure qu'il faut atteindre pour l'élargissement total, de manière que la limite d'élasticité du matériau très résistant de l'enveloppe ne soit pas dépassée. Pour ne pas mettre en danger la charge de cisaillement en raison de sollicitations radiales dues à des chocs concentrés localement quand le projectile vient heurter une arête dure, la charge est montée à une certaine distance de l'enveloppe 21. Cette distance peut être assurée par incorporation d'un élément élastique, en particulier d'un coussin de mousse 52, qui ne gene pratiquement pas l'effet de la charge de cisaillement. En outre, la puissance de la charge de cisaillement est en général améliorée du fait du retard qui est de ce fait simultanément augmenté. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les charges utiles 10 sont entourées par une enveloppe 21 à paroi mince qui entoure au moins les positions de contact des charges utiles 10 ou des plaques d'appui 15 les unes contre les autres. L'enveloppe 21 est constituée dans ce cas par un enroulement renforcé par des fibres de verre ou des fibres de carbone imprégnées de matière synthétique. Dans ce mode de réalisation de l'invention qui se caractérise par un poids mort particulièrement réduit, 11 enveloppe n'est pas soumise, comme décrit précédemment, à une contrainte en direction axiale. Selon un autre développement de l'invention qui est représenté en partie en coupe longitudinale à la figure 7, on dispose en plus dans la partie arrière et dans un évidement 14 de cette dernière une autre charge pyrotechnique 14' qui, après allumage, provoque la formation d'une pression gazeuse qui facilite l'expulsion des charges utiles 10, en particulier de la charge utile 10 qui est sur le côté arrière. On a expliqué en détail au début que grâce à l'augmentation du diamètre interne libre prévue par l'invention il était possible d'obtenir une augmentation de puissance impossible jusqu'ici. On peut obtenir une autre augmentation de la capacité en charge utile grâce à un autre développement de I invention représenté schématiquement en coupe longitudinale à la figure 8 et caractérisé par le fait que la partie arrière 14 a sensiblement la forme d'une simple plaque de fond plate, et en ce que l'enveloppe mince 21 est prolongée jusqu'à cette plaque de fond et l'entoure. Dans ce développement de l'invention, la bande de guidage 22 qui est nécessaire pour la transmission de la rotation et pour l'étanchéité dans le canon de l'arme - comme montré à la figure 8 - est disposée directement sur la paroi externe de l'enveloppe mince 21.Ainsi, on obtient une nouvelle augmentation de l'espace intérieur et l'on peut donc disposer éventuellement une autre charge utile 10. On expliquera maintenant le processus d'expulsion des charges libres avec référence à la représentation schématique de la figure 9. Quand le dispositif transporteur 1 a atteint la région de la cible, les charges de cisaillement 17 et les charges pyrotechniques 40, 14' (figure 1, figure 7) sont allumées, ce qui fait que l'enveloppe 21 du dispositif transporteur 1 se désagrège au moins partiellement. Les charges utiles 10 sont donc éjectées, leur rotation et leur vitesse étant alors réduites. Les charges utiles 10 descendent ensuite vers le sol à une certaine distance les unes des autres au moyen des parachutes 90 qui se déploient. On expliquera plus en détail le processus d'éjection des charges utiles hors du dispositif transporteur 1 avec référence aux phases représentés à la figure 10. Au cours de la phase 1, les charges pyrotechniques 40 et 14' sont allumées, après que le dispositif transporteur 1 ait atteint la zone de la cible. Au cours de la phase 2, les charges de cisaillement 17 sont également allumées et elles détruisent - au moins partiellement - l'enveloppe 21 du dispositif transporteur 1. Au cours de la phase 3, les ondes de choc qui partent des charges de cisaillement 17 traversent la section de paroi de la partie centrale du dispositif transporteur 1 et catapultent de ce fait la partie arrière et la partie de tête du dispositif transporteur.Ce processus est encore renforcé par l'impulsion de décharge de l'enveloppe 21 soumise à une précontrainte élevée qui explose et qui exerce simultanément son effet. Au cours de la phase 4, les charges pyrotechniques 40 et 14' arrachent, du fait de la pression gazeuse, les charges utiles 10 de la partie arrière et de la partie de tête du dispositif transporteur 1, avec l'enveloppe extérieure 21. La partie centrale 15 quitte la trajectoire commune alors que la plaque de serrage 16 et la plaque d'appui 15t qui sont devant la charge utile 10 sont ensuite mises en mouvement avec celle-ci. Elles sont ralenties par des forces de frottement. Sous lteffet de la pression gazeuse restante de la charge pyrotechnique avant 40, la plaque d'appui 15' se met en biais avant d'avoir quitté la partie avant restante de l'enveloppe externe 21 et elle s'éloigne donc avec la partie de tête du dispositif transporteur 1. Au cours de la phase 5, les charges utiles 10 déploient des freins de rotation 100 et des parachutes 90. Elles descendent vers le sol en étant soumises à une rotation réduite et elles sont freinées par les parachutes 90. REVENDICATIONS 1. Dispositif transporteur de forme sensiblement cylindrique pour plusieurs charges utiles disposées les unes à la suite des autres entre une partie arrière et une partie de tete du dispositif transporteur, caractérisé en ce que les charges utiles (10) qui concordent les unes avec les autres par leur diamètre extérieur, éventuellement avec interposition d'une plaque d'appui (15), sont superposées en s'appuyant les unes sur les autres relativement à des forces agissant en direction axiale, et en ce que les charges utiles (10) sont entourées par une enveloppe à paroi mince (12) qui - du moins partiellement - entoure également la partie arrière (14) et la partie de tête (13) du dispositif transporteur (1), et est soumise à une précontrainte en direction axiale. 2. Dispositif transporteur de forme sensiblement cylindrique pour plusieurs charges utiles disposées les unes à la suite des autres entre une partie arrière et une partie de tête du dispositif transporteur, caractérisé en ce que les charges utiles (10) qui concordent les unes avec les autres par leur diamètre extérieur, éventuellement avec interposition d'une plaque d'appui (15), sont superposées en s'appuyant les unes sur les autres relativement à des forces agissant en direction axiale, et en ce que les charges utiles (10) sont entourées par une enveloppe à paroi mince (12) qui entoure au moins les positions de contact entre charges utiles (10) ou plaques d'appui (15) voisines. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie d'extrémité de l'enveloppe (21) qui entoure la partie arrière (14) comprend un épaulement périphérique (20) faisant saillie radialement vers l'intérieur et coopérant par l'arrière avec un épaulement (20') formé dans la partie arrière (14) et faisant saillie radialement vers l'extérieur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie d'extrémité de l'enveloppe (21) qui entoure partiellement la partie de tête (13) s'applique sur la surface d'enveloppe d'une plaque de serrage (16) et est fixée à cette dernière au moyen de boulons (18) ou de ressorts d'adaptation. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les boulons (18) sont régulièrement répartis sur la périphérie de la plaque de serrage (16) et s'étendent radialement vers l'intérieur en formant une étoile. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on dispose entre la plaque de serrage (16) et la charge utile (10) qui suit en direction de l'arrière une plaque d'appui (15') et en ce qu'on prévoit des moyens pour appliquer une précontrainte à l'enveloppe (21). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens utilisés pour appliquer la précontrainte sont constitués par des vis de réglage (19) régulièrement espacées sur un arc de cercle et montées de façon à tourner dans des alésages taraudés de la plaque de serrage (16), et qui pénètrent dans des alésages borgnes (30) de la plaque d'appui (15'). 8. Dispositif selon 11 une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les plaques d'appui (15, 15') et les parties (12) du logement des charges utiles (10) qui sont appliquées les unes contre les autres comprennent des évidements d'encliquetage (51) ou des tenons (50) de forme complémentaire, qui pénètrent les uns dans les autres pour éviter un mouvement relatif en direction radiale. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des charges de cisaillement (17) sont disposées dans des rainures périphériques de forme annulaire pratiquées dans la surface de l'enveloppe externe de la plaque d'appui (15). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la ou les charges de cisaillement (17) sont maintenues, dans la rainure périphérique de forme annulaire, espacées de l'enveloppe (21) par un élément élastique (52), et en particulier par un coussin de mousse. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une charge pyrotechnique (40) est disposée entre la plaque de serrage (16) et la plaque d'appui (15'). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une charge pyrotechnique (53) est également disposée dans l'alésage de réception des tenons (18). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une autre charge pyrotechnique (14t) est en outre disposée dans la partie arrière (14). 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que la partie arrière (14) est constituée essentiellement sous forme d'une plaque de base, l'enveloppe mince (21) se prolongeant vers le bas jusqu a cette plaque de base et l'entourant, et en ce que la bande de guidage (22) est disposée sur la surface d'enveloppe externe de I'enveloppe mince (21).