Brevet FR2680868A1 — publié le 19930305

Perfectionnements aux canons à propulseur liquide et à leurs munitions L'invention est relative à des canons ou autres armes à feu à propulseur liquide utilisant un piston différentiel pour réaliser une injection de propulseur ou "propergol" liquide jusque dans la chambre de com- bustion, une telle injection étant poursuivie d'une ma- nière continue ou répétée. La présente invention est un perfectionnement de celle décrite dans le brevet FRANCE N O 78 30937, concernant un système du type canon à propulseur liquide possédant un piston annulaire différentiel monté de façon à exécuter un déplacement télescopique par rapport à une valve annulaire de commande et par rapport à la chambre de l'alésage de mise à feu Il convient de se reporter au susdit brevet FRANCE no 78 30937 pour y trouver des détails relatifs à la construction d'agen- cements non représentés dans les dessins ci-annexés et qu'il est inutile de décrire de nouveau ci-après. Un but de l'invention est d'isoler le système de remplissage de la chambre de combustion avec le propul- seur liquide afin de le protéger de l'impulsion de pres- sion engendrée dans la chambre de combustion lors de l'inflammation du propulseur liquide. Un autre but de l'invention est de permettre un échappement automatique de propulseur dans le cas d'un raté d'allumage, quand le canon fait long feu. Encore un autre but de l'invention est d'interdire un déplacement du projectile jusqu'à ce qu'une valeur prédéterminée de la pression de gaz ait été établie dans la chambre de combustion. Un autre but de l'invention est d'établir une valve de faible encombrement qui empêche une fuite pendant le remplissage tout en étant capable de s'ouvrir de façon à permettre l'injection pendant la mise à feu. Une particularité de la présente invention est l'établissement, dans un canon à propulseur liquide comportant un piston annulaire et une valve de commande annulaire, d'une soupape de retenue permettant à du pro- pulseur liquide sous une pression relativement basse de s'écouler à partir du système d'approvisionnement jusque dans la chambre de combustion et interdisant à l'impulsion de pression engendrée dans la chambre de combustion de refluer jusque vers le système d'appro- visionnement. Une autre particularité de la présente invention est l'établissement, dans un canon à propulseur liquide comportant un piston annulaire et une valve de commande annulaire, d'une tige fragile et cassante qui assujettit le projectile à la douille La tige se rompt en libérant le projectile pour lui permettre de suivre son parcours dans le tube du canon quand une valeur prédéterminée de la pression de gaz de combustion a été établie dans la chambre de combustion. Ces différents buts et particularités, ainsi que d'autres particularités et avantages de l'invention, apparaîtront au cours de la description suivante de ladite invention et à l'examen des dessins ci-annexés dans lesquels: - la fig 1 montre, partie en élévation et partie en coupe longitudinale, un système d'arme établi conformé- ment à l'invention; la moitié supérieure de la figure représente l'ensemble pendant le remplissage avec du propulseur liquide, cependant que la moitié inférieure représente l'ensemble après le remplissage et pendant la mise à feu; la fig 2 montre un détail d'une valve de pied du piston annulaire, et la fig 3 représente un détail d'une variante de réalisation préférée d'une munition à tirer à l'aide du système représenté fig 1. Un canon ou système d'arme du genre en question comprend essentiellement un tube 8 qui est fixé à l'intérieur d'une enveloppe 10 Le tube du canon com- porte une âme rayée 20, une chambre 22 destinée à rece-l voir un projectile, et un cône intermédiaire de refoule- ment 24 Une cartouche ou munition comprenant un projec- tile 25 muni d'une ceinture 26 est fixée par un tube fragile et cassable, fileté, 27 à une enveloppe-culot 28 et comporte une amorce à percussion 29 et une charge propulsive d'assistance 30 La cartouche est engagée dans la chambre, verrouillée et extraite par une culasse classique 32 ou bien, dans un canon de gros calibre, par un bloc de culasse Le projectile comporte plusieurs évents 31 pour les gaz engendrés par la charge propulsive d'assistance qui est mise à feu par l'amorce au travers d'un canal 32. Les éléments du tube et l'enveloppe 10 définissent une cavité creuse sensiblement cylindrique 34 dans la- quelle sont télescopiquement agencés une valve creuse 36 sensiblement cylindrique et un piston creux 38 sensi- blement cylindrique. La valve 36 comporte une portion annulaire avant possédant une surface intérieure de paroi 42 qui éta- blit un espace ou passage annulaire 44 à proximité immé- diate de la surface extérieure de paroi 46 du tube. La portion annulaire 40 est d'une seule pièce avec une portion tubulaire intermédiaire 52 possédant une surface de paroi intérieure 54, qui établit une cavité annulaire 56 à proximité immédiate de la surface de paroi extérieure 46, et une surface de paroi extérieure 58 qui établit une cavité annulaire 60 à proximité de la surface de paroi intérieure 50 de l'enveloppe La portion intermédiaire 52 est d'une seule pièce avec une portion annulaire arriè- re 62 possédant une surface de paroi intérieure 64 portant d'une manière sensiblement jointive, pour assurer l'étan- chéité, sur la surface de paroi extérieure 66 du tube, une surface arrière transversale 68, une surface avant transversale 70, une cavité annulaire intérieure 72, plusieurs conduits ou passages longitudinaux 74 s'éten- dant entre les surfaces 68 et 70, et un joint annulaire d'étanchéité 76 agencé dans une gorge annulaire établie dans la surface de paroi extérieure 58 Plusieurs con- duits longitudinaux 77 constituent des passages entre la cavité 56 et la cavité 72 quand la valve 36 est en arrière de sa position la plus en avant Deux tiges 78 ont leurs extrémités arrière respectivement fixées à la portion annulaire avant 40, et elles passent au travers d'alésages percés dans l'enveloppe Chacune de ces tiges est repoussée vers l'arrière par un ressort hélicoidal respectif 210 travaillant en compression et qui est main- tenu prisonnier entre une clavette transversale montée sur la tige et un tampon placé dans l'enveloppe Chaque tige peut comporter un joint d'étanchéité respectif tel que décrit et représenté dans le brevet FRANCE no 79 30937 susmentionné. Le piston 38 comporte une portion annulaire avant 90 possédant une surface de paroi intérieure 92 portant sur la surface 58 de la valve et une surface de paroi extérieure 94 espacée de la surface 50 de l'enveloppe. La portion annulaire 90 est d'une seule pièce avec-une portion tubulaire intermédiaire 96 possédant une surface intérieure 92, qui porte contre le joint annulaire 76 agencé dans la valve, et une surface exérieure 100 qui porte contre une paire de joints annulaires d'étanchéité 102 a et 102 b respectivement placés dans une paire de gorges annulaires établies dans la surface intérieure 104 de l'enveloppe La portion intermédiaire 96 est d'une seule pièce avec une portion annulaire arrière 106 sur laquelle est montée une valve de pied 108 du type bague ou anneau en forme de U qui se repousse d'elle- même pour porter et assurer l'étanchéité contre la por- tion la plus arrière 66 a de la surface extérieure 66 du tube du canon La valve 108 comporte une découpe 109 qui y est ménagée en diagonale (fig 2) et qui permet un accroissement du diamètre de la bague sous l'effet d'une contre-pression interne Il ne faut pas perdre de vue que la section effective, en coupe transversale, de la surface avant 114 de la portion annulaire arrière 106 est inférieure à la section effective, en coupe trans- versale, de la surface arrière 112, ce qui permet au manchon du piston 38 de fonctionner à la manière d'un piston différentiel. Le tube 8, la valve 36 et le piston 38 peuvent être considérés comme constituant, compte tenu de leurs positions mutuelles, une cavité pour le remplissage avec un propulseur liquide, une cavité 72 de valve, une ca- vité de pompage 118, et une cavité de combustion 120 Le tube 8 comporte une première série de passages radiaux 126 assurant une communication entre la chambre de pom- page 118 et l'âme 20 du tube. Des moyens d'approvisionnement 151 fournissant du propulseur liquide sous pression coopèrent avec une valve 152 commandée par une came et qui est raccordée à un orifice d'entrée prévu dans l'enveloppe et qui conduit à un passage annulaire 154 établi dans l'enveloppe et à partir duquel partent plusieurs conduits radiaux 156 per- cés au travers de l'enveloppe et aboutissant à la por- tion avant de la surface 50 Un alésage radial 158 con- duit au travers et à partir de la surface 50 en arrière de l'anneau 90 du piston 38 jusqu'à un évent. Deux tiges 170 et 172 ont leurs extrémités arrière respectivement fixées à la portion annulaire avant 90 du piston 38, et passent au travers d'alésages percés dans l'enveloppe et munis de joints d'étanchéité. Les extrémités avant des tiges se terminent respectivement par un élargissement Une came tambour, telle que celle décrite et représentée dans le brevet US no 3 763 739, comporte une piste de commande hélicoïdale dans laquelle circule un galet palpeur de came comportant un bras qui se termine en un palpeur en forme de tige Les tiges sont libres de se déplacer vers l'avant pour se dégager du palpeur, mais leur déplacement est maîtrisé vers l'ar- rière par la piste de came par l'intermédiaire des galets palpeurs de came La piste de came est capable aussi de tirer les tiges vers l'avant par l'intermédiaire des palpeurs, tous ces agencements étant décrits et repré- sentés dans le brevet FRANCE no 78 30937 susmentionné. Le tube 8 possède une portion élargie 200 qui comporte une surface extérieure 58 qui s'applique sur la surface intérieure 54 de la valve 36 et qui sert à assurer l'étanchéité contre cette surface intérieure 54 Plusieurs alésages 77 sensiblement longitudinaux agencés sous forme d'une couronne annu- laire sont percés au travers de la portion élargie a- fin de servir de passages depuis la cavité annulaire de remplissage 56 jusqu'à la cavité de valve 72. Les autres alésages longitudinaux 74 servent de passa- ges depuis la cavité de valve 72 jusqu'à la cavité de pompage 118 Quand la différence de pression entre la cavité de pompage 118 et la chambre de combustion 120 excède la poussée naturelle de la valve de pied 108, elle oblige la valve 108 à s'ouvrir de manière à établir un intervalle entre la surface extérieure 66 a du tube et la valve, et cet intervalle sert de passage depuis la cavité de pompage 118 jusqu'à la chambre de combustion 120. Une rondelle Belleville 206 prend appui dans la cavité de valve 72 sur le tube dans le voisinage immé- diat des alésages 77 et est retenue par une bague de rétention 208 La rondelle est normalement de forme conique et permet l'écoulement de propulseur liquide depuis la cavité de remplissage 56, au travers des passages 77, autour de la rondelle 206, au travers de la cavité de valve 72, et au travers des passages 74 jusque dans la cavité de pompage 118 Avant la mise à feu, la valve différentielle 36 est maintenue dans la position représentée dans la portion supérieure de la fig 1 au moyen de ressorts extérieurs 210 tra- vaillant en compression et coopérant avec les tiges 78 de façon telle que la surface 66 de la tête de valve 62 ferme les alésages radiaux 126 et interdise l'écou- lement de propulseur liquide depuis la cavité de pompage 118 jusque dans ces alésages Au commencement de la mise à feu, la pression de liquide dans la cavité de pompage 118 s'élève et se trouve communiquée à la cavité de valve 72 Cet accroissement de pression sur la face arrière de la rondelle 206 par rapport à la pression régnant sur la face avant de la rondelle aplatit ladite rondelle en dépit de son effet antago- niste de ressort de manière à fermer les passages 77 afin d'isoler la cavité de remplissage 56 et son système antérieur des pressions de fluides balistiques engen- drées au cours de la mise à feu Pendant la mise à feu, et parce que la section transversale de la face avant de la tête de valve est inférieure à la section trans- versale de la face arrière 68, la pression différentielle ainsi engendrée aura pour effet de déplacer à force la valve 36 vers l'avant, en dépit de l'antagonisme des ressorts 210, ce qui a pour effet de diminuer le volume de la cavité de valve 72 jusqu'à une valeur pratiquement nulle et de découvrir les alésages 126. Dans le mode de réalisation représenté, la mise à feu est déclenchée par une broche de mise à feu mécanique servant de percuteur qui vient frapper l'amorce 29 pour engendrer des gaz chauds et les faire passer sous haute pression au travers du passage 32 jusque dans la charge propulsive 30 d'assistance qui, à son tour, engendre des gaz chauds sous pression qui parviennent jusque dans la cavité de combustion 120 après être passés au travers des évents 31 Ces gaz sous pression agissent sur la face arrière 112 de la tête de piston 106 de manière à pousser à force le piston vers l'avant, ce qui a pour effet d'accroître la pression dans la cavité de pompage 118 de façon à ouvrir la valve de pied 108 afin d'établir un intervalle annulaire Du propulseur liquide est refoulé à force à partir de la cavité de pompage 118 au travers de cet intervalle annulaire jusque dans la cavité de combustion 120 et est enflammé par les gaz chauds qui s'y trouvent En raison du fait que la section transversale de la face avant 114 de la tête de piston est plus petite que la section transversale de la face arrière 112, la pression différentielle engendrée déplace à force le piston vers l'avant en continuant ainsi à provoquer un écoulement de liquide propulseur au travers de l'intervalle annu- laire A une pression de gaz prédéterminée dans la chambre de combustion, par exemple pour une pression de 350 bars, le tube cassable 27 se rompt et le pro- jectile ainsi libéré peut se déplacer vers l'avant jusque dans l'âme du tube du canon de manière à dé- couvrir les alésages 126 Etant donné que la tête de valve 62 a déjà découvert ces alésages, du propulseur liquide est désormais libre de passer, à partir de la cavité de pompage 118 et au travers de ces alésages, jusque dans l'extrémité arrière de l'âme du tube du canon afin d'établir un volume annulaire de propulseur liquide dans ladite âme du tube du canon, la face intérieure dudit volume annulaire étant continuellement enflammée cependant que la face extérieure en est con- tinuellement reconstituée. Dans le cas d'un raté ou long feu, aussi bien la valve différentielle 36 que la valve à rondelle Belleville demeurent dans les positions initiales d'ou- verture, ce qui a pour effet de permettre de renvoyer le propulseur liquide, contenu dans la cavité de pompage 118, vers le système d'approvisionnement 151 en raison du déplacement du piston différentiel vers l'avant par l'intermédiaire des tiges 170 et 172. REVENDICATIONS 1. Canon à propulseur liquide comprenant une enveloppe ( 10) à l'intérieure de laquelle est ménagée une première cavité s'étendant longitudinale- ment; un tube de canon ( 8) ayant une âme ( 20) de mise à feu avec une chambre ( 22) de réception de projectile dis- posées le long d'un axe longitudinal, ledit tube de canon ( 8) étant disposé à l'intérieur de ladite première cavité de l'enveloppe, et ladite enveloppe ( 10) définissant une deuxième cavité close qui est une portion de ladite première cavité et est de forme sensiblement annulaire, s'étendant longitu- dinalement et coaxialement par rapport audit axe longitudinal du tube; caractérisé en ce qu'il comprend en outre un manchon de valve ( 36) de forme sensiblement annulaire, s'étendant longitudinalement et coaxialement par rapport audit axe longitudinal du tube, et agencé dans ladite deuxième cavité; un manchon de piston ( 38) de forme sensiblement an- nulaire, s'étendant longitudinalement et coaxialement par rapport audit axe longitudinal du tube, et agencé dans ladite deuxième cavité; ledit manchon de piston et ledit manchon de valve étant montés télescopiquement de manière à pouvoir exécuter des déplacements relatifs l'un par rapport à l'autre et par rapport audit tube de canon, ledit manchon de piston et ledit manchon de valve définissant mutuellement une chambre de pompage ( 118) de volume variable pour du propulseur liquide; des moyens obturateurs ( 32) pour fermer l'extrémité arrière de ladite chambre de réception de projectile; des moyens d'approvisionnement ( 151) pour fournir du propulseur liquide sous pression; des moyens additionnels du type valve ( 72); des premiers moyens de conduite pour raccorder lesdits moyens d'approvisionnement auxdits moyens addi- tionnels du type valve ( 72); des deuxièmes moyens de conduite pour raccorder lesdits moyens additionnels du type valve à ladite chambre de pompage ( 118); des troisièmes moyens de conduite pour raccorder ladite chambre de pompage et ladite chambre ( 22) de réception de projectile et pour les séparer l'une de l'autre; ledit manchon de valve ( 36), ledit manchon de piston ( 38), lesdits premiers moyens de conduite, lesdits deuxièmes moyens de conduite et lesdits troisièmes moyens de conduite étant établis pour fonctionner de façon telle que initialement, lesdits premiers moyens de conduite, lesdits deuxièmes moyens de conduite et lesdits troisièmes moyens de conduite ne sont pas raccordés, et ladite chambre de pompage ( 118) est à son volume minimum, subséquemment, lesdits premiers moyens de conduite sont raccordés et font passer du propulseur liquide jusqu'aux- dits moyens additionnels du type valve ( 72), subséquemment, lesdits deuxièmes moyens de conduite sont raccordés et font passer du propulseur liquide jusqu'à ladite chambre de pompage ( 118), subséquemment, ladite chambre de pompage est expansée jusqu'à son volume maximum par le propulseur liquide qui y a été admis, et subséquemment, le volume de ladite chambre de pompage ( 118) est diminué du fait d'une combustion sous haute pression, et lesdits troisièmes moyens de conduite sont raccordés pour injecter du propulseur liquide jusque dans ladite chambre ( 22) de réception de projectile, et lesdits moyens additionnels du type valve ( 206) servent à permettre à du propulseur liquide sous une pression relativement basse de s'écouler à partir desdits moyens d'approvisionnement jusqu'à ladite chambre de pompage, et ils servent à empêcher l'impulsion de pression, engendrée lors d'une mise à feu dans la chambre de com- bustion, de se trouver transmise jusqu'auxdits moyens d'approvisionnement. il 2. Canon selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: des moyens de commande ( 170, 172) coopérant avec ledit manchon de piston et fonctionnant de façon telle qu'ils soient capables de déplacer ledit manchon de piston afin de diminuer ledit volume de ladite chambre de pompage dans le cas o ledit volume ne se trouve pas diminué par une pression de combustion, pour provoquer l'extraction de propulseur liquide imbrûlé, une telle extraction s'ef- fectuant par lesdits moyens additionnels du type valve. 3. Canon à propulseur liquide comprenant une enveloppe, un tube de canon, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une valve annulaire différentielle, un piston annulaire différentiel, lesdits enveloppe, tube, valve et piston définissant une chambre de remplissage, une chambre de pompage et une chambre de combustion, et des premiers moyens pour permettre à un propulseur liquide sous une pression relativement basse de s'écouler à partir de ladite chambre de remplissage jusque dans ladite chambre de pompage et ensuite jusque dans ladite chambre de combustion, et pour interdire à l'impulsion de pression engendrée lors de la mise à feu dans ladite chambre de combustion de passer jusque dans ladite chambre de remplissage. 4. Canon selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens comprennent une ouverture annulaire, une rondelle Belleville agencée dans le voisinage immédiat de ladite ouverture et normalement disposée de façon telle que sa portion périphérique extérieure soit espacée de ladite ouverture, et que ladite portion péri- phérique extérieure soit capable de se défléchir, sous pression, pour venir s'appliquer contre et fermer ladite ouverture. 5. Canon à propulseur liquide comprenant une enveloppe ( 10) à l'intérieur de laquelle est ménagée une première cavité s'étendant longitudinalement; un tube de canon ( 8) ayant une âme ( 20) de mise à feu avec une chambre ( 22) de réception de projectile disposées le long d'un axe longitudinal; ledit tube de canon ( 8) étant disposé à l'intérieur de ladite première cavité de l'enveloppe, et ladite enveloppe ( 10) définissant une deuxième cavité close qui est une portion de ladite première cavité et est de forme sensiblement annulaire, s'étendant longitudinalement et coaxialement par rapport audit axe longitudinal du tube, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un manchon de valve ( 36) de forme sensiblement annulaire, s'étendant longitudinalement et coaxialement par rapport audit axe longitudinal du tube, et agencé dans ladite deuxième cavité; un manchon de piston ( 38) de forme sensiblement annu- laire, s'étendant longitudinalement et coaxialement par rapport audit axe longitudinal du tube, et agencé dans ladite deuxième cavité;. ledit manchon de piston et ledit manchon de valve étant montés télescopiquement de manière à pouvoir exécuter des déplacements relatifs l'un par rapport à l'autre et par rapport audit tube de canon, ledit manchon de piston et ledit manchon de valve définissant mutuellement une chambre de pompage ( 118) de volume variable pour du propulseur liquide-; des moyens obturateurs ( 32) pour fermer l'extrémité arrière de ladite chambre de réception de projectile; des moyens d'approvisionnement ( 151) pour fournir du propulseur liquide sous pression, et des moyens additionnels du type valve ( 108) qui permettent, quand ils fonctionnent sous une pression relativement basse, d'empêcher l'écoulement de propulseur liquide depuis ladite chambre de pompage jusque dans ladite chambre de combustion et, quand ils fonctionnent sous une pression relativement plus élevée, que se produise l'écoulement de propulseur liquide de- puis ladite chambre de pompage jusque dans ladite chambre de combustion. 6 Canon à propulseur liquide comprenant une enveloppe, un tube de canon, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une valve annulaire différentielle, un piston annulaire différentiel, lesdits enveloppe, tube, valve et piston définissant une chambre de remplissage, une chambre de pompage et une chambre de combustion, et des moyens du type valve qui permettent, quand ils fonctionnent sous une pression relativement basse, d'em- pêcher l'écoulement de propulseur liquide depuis ladite chambre de pompage jusque dans ladite chambre de combus- tion et, quand ils fonctionnent sous une pression rela- tivement plus élevée, que se produise l'écoulement de propulseur liquide depuis ladite chambre de pompage jusque dans ladite chambre de combustion. 7. Canon selon la revendication 6, caractérisé en ce que: lesdits moyens du type valve comprennent des moyens du type joint d'étanchéité annulaire qui assurent l'é- tanchéité entre ladite valve annulaire et ledit piston annulaire sous une pression relativement basse et qui s'ouvrent sous une pression relativement plus élevée de manière à établir un espacement annulaire entre ladite valve annulaire et ledit piston annulaire. 8. Munition du type cartouche comprenant: une enveloppe de cartouche, un projectile, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: un élément fragile et pouvant être rompu, reliant l'une à l'autre ladite enveloppe de cartouche et ledit projectile, une amorce agencée dans le fond ou culot de ladite enveloppe, une charge propulsive d'assistance agencée dans ledit projectile, un passage s'étendant au travers dudit élément fragile et raccordant l'une à l'autre ladite amorce et ladite charge propulsive d'assistance. 9. Munition du type cartouche selon la revendica- tion 8, caractérisée en ce que: ledit projectile possède un évent faisant communiquer ladite charge propulsive d'assistance avec l'extérieur dudit projectile, en suite de quoi, la détonation du détonateur que constitue ladite amorce provoque l'écoulement de gaz chaud au travers dudit passage jusqu'à ladite charge propulsive d'assistance afin d'enflammer ladite charge propulsive d'assistance qui provoque l'écoulement de gaz chaud au travers dudit évent jusqu'à l'extérieur dudit projectile. 10. Système d'arme à propulseur liquide comprenant une enveloppe, un tube de canon comportant une chambre, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un piston différentiel, lesdits enveloppe, tube et piston définissant une chambre de combustion, un obturateur pour ladite chambre, une munition du type cartouche placée dans ladite chambre et comprenant une enveloppe de cartouche, un projectile, un élément fragile et pouvant être rompu, reliant l'un à l'autre ladite enveloppe de cartouche et ledit projectile, une amorce agencée dans le fond ou culot de ladite enveloppe, une charge propulsive d'assistance agencée dans ledit projectile, un premier passage s'étendant au travers dudit élément fragile et raccordant l'une à l'autre ladite amorce et ladite charge propulsive d'assistance, un deuxième passage ménagé dans ledit pro- jectile pour faire communiquer ladite charge propulsive d'assistance avec l'extérieur dudit projectile, ledit extérieur dudit projectile étant en communi- cation avec ladite chambre de combustion.