Brevet FR2717889A1 — publié le 19950929

Tube d'arme avec........... une grniture réduisant l'érosion et utilisation du tube dans des canons électriques L'invention concerne un tube d'arme avec une garniture diminuant l'érosion, constituée au moins dans une zone partielle du tube en un matériau non-conducteur de l'électricité. Il se produit dans les tubes d'arme, en règle générale au cours du temps, des érosions plus ou moins fortes, qui mènent à ce que le remplacement des tubes doit être effectué à partir d'un degré déterminé d'érosion. Pour éviter ces érosions, on connaît par exemple des revêtements en chrome dur qui, le cas échéant, sont pourvus d'une couche supplémentaire présentant une propriété de glissement élevée (voir DE 41 07 273 A1). Une protection anti-érosion métallique n'est en tout cas pas utilisable lorsque la face intérieure du tube doit être constituée d'un matériau non-conducteur de l'électricité. Ceci est par exemple fréquemment le cas pour des canons électriques ou électro-thermiques. Dans de tels cas, il est approprié, en règle générale, d'adopter des tubes en matière synthétique, en particulier une matière synthétique renforcée avec des fibres ou bien une garniture synthétique correspondante. La résistance à l'érosion de ces tubes en matière synthétique ou garnitures s'avère faible par rapport aux couches métalliques correspondantes, devant diminuer l'érosion. La présente invention a pour but d'indiquer une garniture réduisant l'érosion, réalisée en un matériau non-conducteur de l'électricité, qui empêche toute érosion du tube même à des pressions et à des températures élevées, telles qu'elles se produisent 2 2717889 usuellement en fonctionnement sur des armes de gros calibre. Ce problème est résolu par le fait que la garniture constituée du matériau non-conducteur de l'électricité est réalisée en polyamidimide (un polyimide), polyamide 6 renforcé par des fibres de verre, en polyamide 6.6 renforcé par des fibres de verre, en polybenzimidazol ou en polyétheréthercétone avec et sans renforcement par fibres de verre. Une utilisation de tels tubes d'arme pour des canons électriques ou des canons hybrides avec un dispositif accélérateur additionnel électrique prévu dans le tube est caractérisée par le fait que la garniture non-conductrice de l'électricité est disposée dans la zone du dispositif à accélérateur additionnel électrique. L'invention a essentiellement comme idée le fait d'utiliser comme matériau de garniture non-conducteur de l'électricité du polyamidimide (polyimide), du polyamide 6 renforcé par des fibres de verre, du polyamide 6.6 renforcé par des fibres de verre, du polybenzimidazol ou du polyétheréthercétone avec et sans renforcement par des fibres de verre. Ces matériaux ont les propriétés de passer directement de l'état solide à l'état gazeux aux températures élevées (températures dépassant 500 C). Pour ce processus de conversion, il est nécessaire de disposer d'un temps relativement long, de sorte que les frottements se produisant seulement pendant une courte durée lors du passage du projectile, sur la paroi du tube, ainsi que les gaz de la charge propulsive qui sortent pendant une durée relativement courte, n'agressent pas la surface de la garniture et que de ce fait il n'y ait pas production d'érosion. Lors d'essais conduits par la demanderesse, il s'est avéré qu'en cas d'utilisation de polyimide pour une pression intérieure de 130 MPa, une vitesse d'écoulement des gaz de charge 3 2717889 propulsive d'à peu près 2000 m/s et d'une température de 1500 à 2000 K, aucune sorte d'érosion n'était constatable. Un autre avantage de l'utilisation des matériaux mentionnés ci-dessus comme garniture non-conductrice de l'électricité pour des tubes d'arme, réside dans le fait qu'ils ont une capacité d'extension élevée. Malgré les très hautes pressions atteintes, en particulier pour les armes de gros calibre, il ne se produit de ce fait aucune fissure - à la différence de ce que l'on a avec des garnitures purement céramiques. Dans la mesure o, pour une introduction d'énergie très grande dans le tube, malgré les garnitures selon l'invention, il devrait y avoir des apparitions d'érosion, il s'est avéré avantageux d'appliquer sur les garnitures selon l'invention un système de revêtement non-conducteur (par exemple une couche de céramique appliquée par projection au plasma ou à la flamme). En outre, les garnitures selon l'invention peuvent être utilisées sans modification des propriétés du matériau, non seulement à des températures élevées, mais également à des températures inférieures au point de solidification. Le polyimide convenant pour cette utilisation est commercialisé par exemple sous les dénominations "'Vespel" par la Société Dupont de Nemours GmbH, Bad Homburg (Allemagne). D'autres détails et avantages de l'invention résultent des exemples de réalisation ci-après explicités à l'aide des figures dans lesquelles: la figure 1 représente schématiquement la coupe longitudinale d'un tube d'arme avec une garniture en polyimide selon l'invention, et la figure 2 représente la coupe longitudinale d'un tube d'un canon hybride avec un trajet de plasma 4 2717889 pour l'accélération électro-thermique de projectiles correspondants. Un tube d'arme destiné à tirer une munition classique est représenté sur la figure 1. Le tube 1 est composé d'un tube en acier 2 et d'une garniture 3 mince, en polyimide. La garniture 3 peut être installée dans le tube en acier 2 par collage, enfoncement à force ou frettage. Pour éviter d'avoir des contraintes tangentielles élevées, il est particulièrement avantageux d'effectuer un ajustement fretté. Le tube d'arme i ne doit pas nécessairement être constitué en un tube d'acier 2. Bien plus, au lieu du tube en acier 2, on peut également utiliser un tube en un matériau composite comportant des fibres ou un matériau composite de type acier-synthétique. La figure 2 représente un autre exemple de réalisation de l'invention. Il s'agit alors d'un tube d'arme 4 d'une arme hybride pour laquelle un projectile est accéléré d'abord de façon classique avec les gaz de charge propulsive produits par la combustion d'une poudre. Lors du passage du projectile dans un trajet de plasma disposé dans le tube d'arme, on a alors allumage dans le trajet de plasma d'un arc électrique qui chauffe encore les gaz de la charge propulsive et augmente encore la pression intérieure régnant dans le tube. Le tube d'arme 4 est composé dans le cas de cette arme de deux tubes métalliques 5, 6, placés à un potentiel différent et entre lesquels est disposé un isolateur tubulaire 7 dans lequel se trouve le trajet de plasma 8. Le trajet de plasma 8 est délimité, côté tube, par une garniture en polyimide 9 non-conductrice, qui est reliée par exemple à l'isolateur 7 par l'intermédiaire d'un ajustement serré. En outre, une couche céramique 12 relativement mince est appliquée par pulvérisation sur la garniture en polyimide 9. 2717889 On désigne par les numéros de référence 10 et 11 une couche de chrome dur qui doit empêcher de façon classique l'érosion des tubes 5 et 6. L'isolateur 7 peut être constitué - comme indiqué sur la figure 2 - d'une matière synthétique, par exemple un matériau composite comportant des fibres. Il est possible cependant également d'utiliser un tube en acier ou un tube en un matériau composite de type acier-matière synthétique. 6 2717889 REVENDICATIONS 1. - Tube d'arme avec une garniture (3; 9) diminuant l'érosion, composée au moins dans une zone partielle (8) du tube (1; 4) d'un matériau non-conducteur de l'électricité, caractérisé en ce que la garniture (3; 9) constituée du matériau non-conducteur de l'électricité est réalisée en polyamidimide (un polyimide), polyamide 6 renforcé par des fibres de verre, en polyamide 6.6 renforcé par des fibres de verre, en polybenzimidazol ou en polyétheréthercétone, avec et sans renforcement par fibres de verre. 2. - Tube d'arme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la garniture (3; 9) constituée en un matériau non-conducteur de l'électricité peut être installée par collage, pressage ou frettage dans le tube (1; 4). 3. - Tube d'arme selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un système de revêtement (12) non-conducteur est disposé sur la garniture (3; 9) non-conductrice de l'électricité. 4. - Tube d'arme selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué, dans la zone (7) de la garniture (3; 9) non-conductrice de l'électricité, soit en acier, en un matériau composite comportant des fibres soit en un matériau composite acier-matière synthétique. 5. - Utilisation du tube d'arme (1; 4) selon l'une des revendications i à 4, pour un canon électrique, ou bien un canon hybride de type poudre- électrique avec un dispositif d'accélération additionnel (7) électrique prévu dans le tube (1; 4), la garniture (3; 9) non- conductrice de l'électricité étant disposée dans la zone du dispositif à accélérateur additionnel (7) électrique.