Brevet FR2700386A1 — publié le 19940713

La présente invention concerne un manchon thermique rigide destiné au fût d'un canon, ayant une signature thermique réduite et une section radar réduite, et elle concerne en particulier un manchon thermique rigide destiné au fût du canon d'un char d'assaut. Dans certaines conditions atmosphériques, le fût du canon peut être chauffé ou refroidi de manière plus impor- tante d'un côté que de l'autre, par exemple lorsque le fût du canon est directement au soleil ou lorsque le vent et la pluie soufflent dans une direction particulière Le chauf- fage irrégulier du fût du canon peut provoquer sa déforma- tion et ainsi réduire la précision du tir Ce problème a été résolu de manière classique par isolement thermique du fût du canon par rapport au milieu environnant, par exemple par enveloppement de couvertures d'amiante et/ou de fibres de verre autour du fût du canon. Le brevet européen n'183 432 décrit un manchon thermique rigide pour canon de char d'assaut qui, lorsqu'il est monté sur le fût du canon du char, forme un espace annulaire entre le manchon et le fût Le manchon est formé d'un matériau en nid d'abeilles placé entre des enveloppes rigides externe et interne d'un matériau d'isolation thermique Une telle disposition isole efficacement le fût du canon du milieu environnant et présente l'avantage supplémentaire de pouvoir être facilement retiré du fût du canon et de pouvoir être réutilisé lors du remplacement du fût du canon. Cependant, les manchons thermiques rigides du type décrit dans ce brevet européen N O 183 432 a une signature thermique très caractéristique, à cause de la configuration caractéristique et de la température uniforme de façon générale Etant donné la nature isolante, la quantité de chaleur transmise à la surface du manchon thermique n'est pas transmise dans le corps du manchon et présente des différences de température entre le manchon et le milieu environnant La signature thermique caractéristique de ces manchons thermiques rend le char d'assaut, sur lequel sont montés les manchons, vulnérable à la détection par les appareils de formation d'image thermique infrarouge. La présente invention concerne un manchon thermique pour fût de canon qui conserve tous les avantages du manchon thermique rigide précité mais qui est moins vulné- rable à la détection par un appareillage de formation d'image thermique infrarouge Le manchon selon la présente invention donne aussi un certain degré de réduction de la section radar pour la plupart des angles d'observation, par rapport aux manchons thermiques classiques. La présente invention concerne ainsi un manchon thermique rigide pour fût de canon qui est formé d'un matériau isolant de la chaleur et qui peut être monté sur une partie au moins du fût du canon; la surface externe du manchon comprend deux faces planes qui convergent mutuel- lement, chacune d'elles constituant au moins 15 % de la surface externe, les surfaces ayant une ligne de conver- gence mutuelle dirigée vers l'extérieur et suivant la longueur du manchon. Lorsque le manchon thermique rigide selon la pré- sente invention est monté sur le fût du canon, il est orienté de manière que la ligne de convergence se trouve sous le fût du canon De cette manière, les faces planes sont disposées latéralement par rapport au fût du canon et sont plus largement séparées vers la partie supérieure du fût qu'à la partie inférieure (voir figure 1). Le manchon thermique est détecté par un appareil de formation d'image thermique lorsque la température est différente de celle du milieu environnant par rapport auquel elle est observée Un observateur distant observant le manchon thermique avec un appareil de formation d'image thermique voit une combinaison d'énergie thermique émise par le manchon thermique vers l'observateur et d'énergie thermique émise par le milieu environnant et réfléchie par le manchon thermique vers l'observateur Etant donné leur orientation lors du montage sur le canon, les faces planes du manchon thermique réfléchissent l'énergie thermique vers l'observateur, cette énergie étant émise par le milieu environnant et venant se réfléchir sur le manchon thermique qui est observé Ceci rend plus difficile la distinction du manchon thermique du milieu environnant à l'aide d'un appareil de formation d'image thermique. La configuration de la surface externe du manchon tel que défini réduit aussi la section radar du manchon par rapport aux manchons classiques pour les angles normaux d'observation dans le cas des systèmes d'arme et de sur- veillance à base d'un radar monostable Ceci est dû au fait que la direction de réflexion spéculaire de l'énergie radar incidente s'écarte de la ligne de visée du système de détection. De préférence, le manchon thermique rigide est pratiquement symétrique par rapport à un plan longitudinal de symétrie, et la ligne de convergence se trouve dans ce plan Pendant l'utilisation, lorsque le manchon est monté sur un fût de canon, le plan longitudinal de symétrie est vertical si bien que l'équilibre du fût du canon n'est pas affecté par le manchon. Il est préférable que les faces planes partent d'une première extrémité du manchon vers l'autre afin que toute la longueur du manchon ait une signature thermique réduite et une section radar réduite Manifestement, il est préfé- rable que la plus grande partie possible de la surface externe du manchon thermique réfléchisse l'énergie ther- mique émise par le milieu environnant vers un observateur distant afin que la proportion de réduction de la signature thermique soit maximale En conséquence, dans des modes de réalisation préférés de la présente invention, chaque face plane forme au moins 15 % et de préférence au moins 20 % de la surface externe du manchon. L'angle des faces planes est de préférence compris entre 10 et 400, si bien que l'angle de chaque face plane avec le sol, lorsque le manchon est monté sur le canon (dans l'hypothèse o le fût est parallèle au sol), est de préférence compris entre 85 et 700 Cette plage d'angles est avantageuse, si bien que l'énergie thermique émise par le milieu environnant est réfléchie vers les observateurs qui sont dans une large plage d'altitudes par rapport au manchon thermique Cette plage d'angles est aussi limitée par les dimensions générales du manchon qui doivent être limitées afin que la détection dans les bandes des lon- gueurs d'onde thermique, visible, du proche infrarouge et radar soit minimale. De préférence, le manchon thermique a une section transversale hexagonale, car la surface externe d'un tel manchon peut conserver toutes les caractéristiques avanta- geuses de la présente invention décrite précédemment. L'émissivité de la surface externe du manchon thermique dans les plages de longueurs d'onde infrarouge de 3 à 5 pm et de 8 à 14 pm est limitée par les caractéris- tiques que possède la surface du manchon dans les plages de longueurs d'onde visible et du proche infrarouge Dans les plages de longueurs d'onde visible et du proche infrarouge, le manchon thermique doit être camouflé afin que la détec- tion par l'oeil humain ou d'autres détecteurs qui tra- vaillent dans les plages du visible ou du proche infrarouge soit minimale Avec ces contraintes, l'émissivité de la surface du manchon doit être réduite au minimum afin que le pouvoir réflecteur de la surface soit maximal et que la proportion d'énergie thermique reçue par un observateur à partir du manchon et qui est réfléchie à partir du milieu environnant soit maximale En conséquence, l'émissivité de la surface externe du manchon thermique dans les plages de longueurs d'onde de 3 à 5 iim et de 8 à 14 pm est de préfé- rence comprise entre 50 et 70 % et très avantageusement entre 50 et 60 % Les plages des longueurs d'onde infra- rouge spécifiées précédemment sont celles qui peuvent être détectées par les appareils classiques de formation d'image thermique. Lorsque le manchon est formé en plusieurs pièces, l'énergie thermique peut s'échapper à travers le manchon à l'endroit du raccord des pièces Ces fuites sont facilement détectées-par les appareils de formation d'image thermique si bien que le manchon thermique rigide est de préférence formé en une seule pièce. Il est avantageux que le montage du manchon ther- mique sur le fût du canon soit réalisé avec un espace annulaire contenant de l'air entre le fût et le manchon thermique Cet espace assure un isolement thermique supplé- mentaire du fût du canon et assure la conservation d'une distribution uniforme de chaleur le long du fût du canon lors du tir de celui-ci Cet espace empêche aussi le contact entre le fût du canon qui est chaud et le manchon car ce contact pourrait détériorer le manchon. Le manchon thermique doit être monté sur le fût du canon de manière qu'il puisse supporter les forces de recul lors du tir du canon En outre, un joint thermique doit être formé entre le fût et le manchon aux deux extrémités du manchon afin que les fuites de chaleur par l'espace annulaire soient empêchées A cet effet, le manchon ther- mique est de préférence monté sur un fût de canon à l'aide d'un dispositif de montage placé aux extrémités du manchon, chaque dispositif de montage comprenant: un anneau à bride formé d'un matériau élastique, ayant un diamètre interne égal au diamètre externe du fût du canon et s'ajustant à l'extrémité du manchon thermique avec lequel il coopère, et un anneau de poussée formé d'un matériau rigide et robuste destiné à renforcer l'anneau à bride. L'anneau de poussée peut être formé en une seule pièce avec le fût du canon ou peut être monté rigidement sur ce fût. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation de manchons thermiques rigides selon l'invention, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un char d'assaut ayant un manchon thermique rigide selon la pré- sente invention, monté sur le fût du canon, avec un obser- vateur " O " du char d'assaut; la figure 2 est une coupe d'un manchon thermique rigide et d'un fût de canon de char d'assaut, représentés sur la figure 1, par un plan transversal perpendiculaire au plan longitudinal AA de la figure 1; et la figure 3 est une coupe de l'extrémité de la bouche du fût du canon du char d'assaut et du manchon thermique représentés sur la figure 1, par le plan longi- tudinal AA de la figure 1. La figure 1 représente un char d'assaut 1, ayant un fût 3 de canon sur lequel est monté un manchon thermique rigide 5 selon l'invention Le manchon thermique 5 est monté sur le fût 3 de manière qu'il soit symétrique par rapport au plan longitudinal AA qui est vertical lorsque le char d'assaut 1 est en appui sur une surface horizontale latéralement Le manchon thermique 5 a une surface externe hexagonale ayant deux faces planes 7 et 9 qui sont orien- tées chacune suivant un angle de 100 par rapport au plan AA Les faces planes 7 et 9, lorsqu'elles sont prolongées le long des plans indiqués en trait interrompu 8 et 10, convergent vers la ligne de convergence 12 qui se trouve dans le plan longitudinal AA. La structure et la composition du manchon thermique sont décrites en référence aux figures 2 et 3 Le manchon comprend un organe en nid d'abeilles 13, par exemple d'un polyamide à résine phénolique, placé entre un revêtement interne 15 ayant une section circulaire, et un revêtement externe 17 ayant une section hexagonale Dans une variante, la couche 13 peut être formée d'une garniture de mousse. Les revêtements 15 et 17 peuvent être formés par exemple de matière plastique armée de fibres de verre ou de "Kevlar". Le manchon thermique 5 est formé en une seule pièce et il est monté sur le fût du canon afin qu'un espace annulaire 19 soit délimité entre le fût du canon 3 et le revêtement interne 15 du manchon 5 Le manchon thermique 5 est monté sur le fût du canon 3 par des dispositifs 21, 23 de montage placés aux deux extrémités du manchon thermique 5. La figure 3 représente des dispositifs de montage 21, 23 placés à l'extrémité de la bouche du manchon ther- mique 5, comprenant un collier fendu 21 de caoutchouc de silicone armé par un anneau métallique 23 Le collier fendu 21 s'ajuste sur le fût du canon 3 en pouvant coulisser et est au contact de l'extrémité du manchon thermique 5 à l'interface 31 et la partie 27 de bride du collier s'ajuste intimement à l'extrémité du manchon thermique 5 L'anneau métallique 23 peut être usiné sur le fût du canon 3 lors- qu'il est réalisé ou peut être fixé rigidement au fût 3 et, dans tous les cas, il renforce le collier fendu 21 Les dispositifs 21, 23 de montage absorbent l'énergie des forces de tir et empêchent un déplacement axial du manchon lorsque le canon tire et assurent aussi la fermeture étanche de l'espace 19. La surface externe du revêtement externe 17 du manchon thermique 5 est colorée de couleur vert mat ayant une faible émissivité d'environ 55 % dans la plage des longueurs d'onde infrarouge entre 3 et 5 pm et entre 8 et 14 pm Si le revêtement externe 17 est formé de matière plastique armée de verre ou de "Kevlar", il peut être coloré dans la masse (par exemple comme les articles de matière plastique utilisés quotidiennement) Dans une variante, la surface externe du revêtement 17 peut être colorée à l'aide d'une peinture convenable Une finition de faible émissivité peut être obtenue à la surface externe du revêtement 17 par incorporation d'un type quelconque d'élément métallique Il peut s'agir de paillettes métal- liques colorées placées dans une peinture, ou de fibres ou couches métallisées incorporées au matériau dont est formé le revêtement externe 17. On se réfère à nouveau à la figure 1; si la surface externe du manchon 5 a une émissivité de 55 % comme décrit précédemment, 55 % du rayonnement infrarouge, dans les plages de longueurs d'onde reçues par un observateur "O" à partir de la surface 9 du manchon 5, sont émis par la surface 9 (le trajet de ce rayonnement est désigné par la référence "E") et ont ainsi une valeur correspondant à la température de la surface externe du manchon 5 La partie restante de 45 % du rayonnement infrarouge reçu par l'observateur "" à partir de la surface 9 du manchon est réfléchie par cette surface 9 (le trajet de ce rayonnement est désigné par la référence "R") Le rayonnement infra- rouge réfléchi "R" contient un rayonnement infrarouge émis par le milieu environnant du char d'assaut 1 Etant donné l'inclinaison de la face plane 9, le rayonnement réfléchi "R" est émis par le sol 11 Le rayonnement réfléchi "R" a ainsi une valeur qui dépend de la nature et de la tempéra- ture du milieu environnant par rapport auquel le char d'assaut 1 est observé par l'observateur "O" En consé- quence, le rayonnement infrarouge total reçu par l'obser- vateur "O" est lié proportionnellement à la température de la surface externe du manchon 5 et à la température du sol 11 par rapport auquel le char d'assaut est observé Ainsi, le manchon thermique selon la présente invention a une signature thermique moins distincte par rapport au milieu environnant que les manchons thermiques utilisés dans la technique antérieure et sa détection est plus difficile de manière correspondante par les appareils de formation d'image thermique. La section radar du manchon, par rapport à celle des manchons classiques, est aussi réduite car l'énergie radar parvenant sur la face plane 9 dans la direction de l'obser- vateur "O" est renvoyée à distance de la ligne de visée de l'observateur "O" par la face plane 9. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Manchon thermique rigide ( 5) destiné au fût d'un canon ( 3), le manchon étant formé d'un matériau d'isolation thermique et étant destiné à être monté sur une partie au moins du fût du canon, caractérisé en ce que la surface externe du manchon ( 5) a deux faces planes ( 9) qui con- vergent l'une vers l'autre, chacune d'elles constituant au moins 15 % de la surface externe du manchon, les deux faces planes ( 7, 9) ayant une ligne de convergence ( 12) qui est à l'extérieur du manchon et suivant la longueur de celui-ci. 2 Manchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon thermique ( 5) est pratiquement symétrique par rapport à un plan longitudinal de symétrie, et l'axe de convergence ( 12) se trouve dans ce plan. 3 Manchon selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les faces planes ( 7, 9) vont d'une extrémité du manchon à l'autre. 4 Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque face ( 7, 9) forme au moins 20 % de la surface externe du manchon. Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle des faces planes qui convergent ( 7, 9) est compris entre 10 et 40 . 6 Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon thermique ( 5) a une section transversale hexagonale. 7 Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émissivité de la surface externe ( 7, 9) du manchon est comprise entre 50 et 70 % dans les plages de longueurs d'onde comprises entre 3 et 5 pm et entre 8 et 14 pim. 8 Manchon selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'émissivité est comprise entre 50 et 60 %. 9 Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon est formé en une seule pièce. Manchon selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le montage du manchon thermique ( 5) sur le fût du canon ( 3) est tel qu'un espace annulaire ( 19) est délimité entre le fût du canon et le manchon thermique. 11 Manchon selon la revendication 10, caractérisé en ce que le manchon thermique ( 5) est monté sur le fût du canon ( 3) par un dispositif de montage à chaque extrémité du manchon, chaque dispositif de montage comprenant: un anneau ( 21) à bride, formé d'un matériau élas- tique, ayant un diamètre interne égal au diamètre externe du fût du canon et s'ajustant dans une extrémité du manchon thermique ( 5) au contact duquel il est placé, et un anneau de poussée ( 23) formé d'un matériau rigide et robuste destiné à renforcer l'anneau à bride.