Brevet FR2748318A1 — publié le 19971107

A1 2748318 D.ispositif d'injection deplaM L'invention concerne un dispositif d'injection de plasma comportant des moyens de réception d'un matériau de plasma. Elle concerne aussi une douille de charge propulsive en plusieurs parties constituée d'une tige et d'un culot de cartouche ainsi qu'une douille de charge propulsive en plusieurs parties constituée d'une tige, d'un culot de cartouche et d'une électrode. L'invention concerne encore un procédé de fabrication de ces douilles de charge propulsive en plusieurs parties. Dans les canaux électrothermiques, outre le projectile, les brûleurs de plasma insérés côté culasse ainsi qu'un conteneur pour le matériau de plasma font partie intégrante d'une munition. En raison des grandes séries nécessaires, la munition doit être aussi bon marché que possible. Le document DE 44 40 829 A1 décrit un injecteur de plasma annulaire, désigné également par brûleur de plasma. Dans ce cas, en coopération avec un élément à membrane, il est réalisé des arcs de plasma stables, discrets et continus, pour permettre des distributions équilibrées, une infusion et une perméation du plasma dans une masse de charge propulsive ou une masse de carburant. La substance de la membrane sert aussi bien de réservoir de plasma que de réservoir de carburant. Mais cette construction ne permet ni une réutilisation du réservoir de plasma ou du réservoir de carburant ni du brûleur de plasma. Des réservoirs de charge propulsive classiques ou des douilles de charge propulsive, qui sont constituées d'un culot de douille en forme de coque, en plusieurs parties, d'un bout de douille et d'un anneau de joint d'étanchéité, sont connus par le document DE 26 41 665 C2. Une autre douille de charge propulsive est traitée dans le document DE 38 21 669 A1. Ici aussi la douille de charge propulsive en plusieurs parties est constituée d'une tige et d'un bout de douille. Sur le bout de douille est appliquée une pièce de forme à symétrie de révolution, qui forme au moins en partie l'épaulement de l'éjecteur. Par ailleurs on connaît un culot de douille pour munitions de gros calibre par le document DE 42 29 559 A1. Dans ce cas la plaque du culot de douille et l'anneau métallique d'appui et d'étanchéité sont constitués de deux parties séparées, qui sont assemblées entre elles par concordance de forme de manière qu'il en résulte un désaccouplement radial des deux parties. Aucune des douilles de charge propulsive citées ne peut toutefois être utilisée dans la munition de canons électrothermiques, car elle ne permet aucun allumage électrothermique au moyen d'électrodes et de matériau de plasma. Le document DE 41 06 186 décrit des systèmes de cartouche pouvant être allumés électriquement, dans lesquels le boîtier est fait d'un matériau électriquement non conducteur. Le boîtier décrit dans /5 ce cas avec pièce de percussion ne peut toutefois être utilisé pour une munition électrothermique, car lors de l'allumage la munition électrothermique est soumise à de fortes pressions et à des températures élevées. Une réutilisation du boîtier n'est pas non plus possible. Les solutions précitées ont pour autre inconvénient le problème de l'élimination. L'invention a donc pour but de concevoir un brûleur de plasma de manière à rendre possible une production en grande série à bon marché et une réutilisation fréquente, ainsi que d'indiquer un procédé simple pour sa fabrication. -3 2748318 Ce but est atteint avec un dispositif d'injection de plasma du type précité en ce que le dispositif d'injection de plasma est formé par une douille de charge propulsive en plusieurs parties ainsi que par un conteneur placé sur celle-ci, destiné à recevoir le matériau de plasma en liaison avec la douille de charge propulsive en plusieurs parties. En ce qui concerne la douille de charge propulsive en plusieurs parties ce but est atteint grâce aux caractéristiques suivantes: - la tige de douille est directement placée sur le culot de cartouche en tant qu'isolation électrique, qui constitue en même temps un joint d'étanchéité, - une électrode est placée isolée dans le culot de cartouche. Pour une douille de charge propulsive en plusieurs parties constituée d'une tige, d'un culot de cartouche et d'une électrode, ce but est atteint en ce que la tige de douille est directement placée sur le culot de cartouche, en tant qu'isolation électrique, et l'électrode est placée non isolée dans le culot de cartouche. En ce qui concerne le procédé de fabrication d'une douille de charge propulsive en plusieurs parties du type précité, le but que se propose l'invention est atteint par les étapes suivantes: a) un culot de cartouche et une électrode sont introduits dans un boîtier de coulée; b) dans le boîtier de coulée est introduite une matière plastique pouvant être coulée; c) la matière plastique forme après durcissement une isolation entre le culot de cartouche et l'électrode d) et constitue, par la forme intérieure du boîtier de coulée, une isolation et en même temps un joint d'étanchéité sur le culot de cartouche. Selon une autre variante du procédé ce but est atteint par les étapes suivantes: 4 2748318 a) une électrode est introduite dans un boîtier de coulée, b) une matière plastique pouvant être coulée est introduite dans le boîtier de coulée, c) la matière plastique forme après durcissement une isolation et un culot de cartouche. Selon une autre variante encore du procédé de fabrication, ce but peut être atteint par les étapes suivantes: a) une électrode est placée à l'intérieur d'un outil de moulage par injection; b) dans l'outil de moulage par injection est injectée, sous pression et température, une matière thermoplastique; c) la matière plastique forme après durcissement l'isolation et un culot de cartouche. Grâce à la réalisation d'une nouvelle forme de construction du brûleur de plasma, c'est-à-dire de la réunion de la douille de charge propulsive, du culot de douille et du matériau de plasma en un composant, une intégration simple du matériau du projectile et du matériau du plasma (manipulation) est possible. Un autre avantage réside dans la facilité d'intégration du mécanisme d'allumage. L'utilisation d'une douille de charge propulsive en plusieurs parties dans des brûleurs de plasma pour des canons électrothermiques garantit en même temps le recyclage du brûleur de plasma. Grâce au nouveau procédé, on peut réduire le temps de fabrication et de recyclage de la douille de charge propulsive ainsi que la consommation de matière. Grâce à la forme intérieure de la douille de charge propulsive et à l'isolation on obtient une conversion d'énergie adaptée et donc une très bonne balistique intérieure. Est avantageuse aussi la réalisation de l'isolation, de l'électrode vers le culot de cartouche et l'isolation de la douille de E 2748318 charge propulsive en une étape de procédé, et donc le gain de temps ainsi obtenu. On obtient un gain supplémentaire de matière et de poids grâce au choix du matériau de type nouveau du culot de cartouche. Grâce à l'utilisation de bois pressé à résine synthétique ou de matières plastiques renforcées aux fibres, une lamelle à multicontact et une étanchéité en C (étanchéité spéciale avec forme en C) ne sont plus nécessaires pour éviter des érosions dues au courant. Grâce à la meilleure isolation de l'anode, la sécurité de fonctionnement du brûleur de plasma est accrue et la limitation d'un dommage en cas de défaillance du culot du brûleur de plasma est garantie. On obtient en même temps une réduction des coûts. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexes. La figure i est une vue de principe d'une douille de charge propulsive et la figure 2 est une vue schématique du brûleur de plasma annulaire avec un projectile placé devant. La figure 3 est une autre vue de principe de la douille de charge propulsive. Sur la figure 1 est représentée une douille de charge propulsive 20, constituée d'une isolation électrique 1, qui forme en même temps un joint d'étanchéite 2, d'un culot de cartouche 4 ainsi que d'une électrode 3 isolée se trouvant à l'intérieur. Dans ce cas une isolation 1' de l'électrode 3, par exemple en matière plastique renforcée aux fibres de verre, peut être bobinée; mais elle peut aussi être réalisée en tant que partie intégrante de l'isolation 1, sous la forme de l'isolation 1'. L'isolation 6 2748318 électrique i sert en méme temps de tige de la douille de charge propulsive 20. Lors du bobinage avec une matière plastique renforcée aux fibres de verre, l'électrode 3 isolée est collée et durcie dans le culot de cartouche 4. Le culot de cartouche 4 est ensuite placé avec l'électrode 3 isolée dans un boîtier de coulée, généralement connu, et au moyen d'une masse de résine de réaction, l'isolation i est réalisée avec en même temps le joint d'étanchéité 2. Si l'isolation autour de l'électrode 3 est formée sans matière plastique renforcée aux fibres de verre, les deux opérations précitées peuvent être combinées. Le culot de cartouche 4 et l'électrode 3 (non encore isolée) sont introduites dans un boîtier de coulée, d'un autre type, sans que le culot de cartouche 4 et l'électrode 3 ne se touchent. Au moyen d'une masse de résine de réaction il est procédé à leur isolation 1' ainsi qu'à la réalisation de l'isolation 1. Dans les deux variantes, les isolations i et 1' ainsi que le joint d'étanchéité 2 simultané sont faits de préférence de matières plastiques réticulées linéairement ainsi que par exemple d'élastomères. Dans ce cas l'isolation 1 détermine une forme intérieure ainsi qu'une forme extérieure de la douille de charge propulsive 20 sur le culot de cartouche 4. La forme intérieure est dans ce cas de préférence une rainure semi-circulaire. Les matières plastiques pouvant être coulées, présentant un faible retrait et flexibles, durcissent sans former de bulles d'air. Les précisions ou tolérances nécessaires sont respectées par le boîtier de coulée, de sorte que des rectifications mécaniques ne sont pas nécessaires. La figure 2 représente la construction fonctionnelle générale d'un canon électrique. Un tube 7 entoure fixement dans ce cas une culasse 6 du canon. Dans la culasse 6 est fixée une électrode centrale 5 avec une isolation 12. A l'état de charge du canon, le 7 2748318 culot de cartouche 4 de la douille de charge propulsive se trouve contre la culasse 6. L'électrode 3 isolée, dont une extrémité pénètre dans la douille de charge propulsive 20 à travers le culot de cartouche 4, est en contact avec l'électrode centrale 5, à son autre extrémité. Un conteneur 10 est assemblé par exemple, de manière non représentée, par ajustement fin, avec l'isolation i et est fixé avec celle-ci de manière appropriée, par exemple par collage. Le conteneur 10 est ensuite rempli d'un matériau de plasma 9. Dans ce cas le conteneur 10 peut être ouvert côté culasse, c'est-à- dire en direction de la douille de charge propulsive 20, de sorte qu'il se produit aussi un remplissage de la douille de charge propulsive 20. Mais le conteneur 10 peut aussi comporter un fond côté culasse. Par ailleurs le conteneur 10 peut posséder côté culasse un rétrécissement, ce qui permet de mieux créer un arc électrique 8 dans le matériau de plasma 9. Devant le conteneur 10 est placé dans le tube 7 un projectile 11 qui peut être fixé avec celui-ci. Suivant l'invention la douille de charge propulsive 20 en plusieurs parties, le conteneur 10 avec le matériau de plasma 9 et le projectile 11 peuvent aussi constituer une unité de construction (cartouche). La forme du dispositif d'injection de plasma peut être annulaire ou rectangulaire et dépend du conteneur 10 utilisé. En fermant un circuit d'allumage connu, non décrit ici en détail, du canon électrique, l'électrode 3 isolée reçoit son potentiel positif, par l'électrode centrale 5. Ce potentiel se décharge sur l'arc électrique 8 vers le tube 7, qui sert de contre- électrode. Par cet arc électrique 8, le matériau de plasma 9, par exemple du méthanol, est expansé. Il en résulte une augmentation électrothermique du volume, qui a8 2748318 accélère le projectile 11 en direction de l'extrémité 13 côté bouche du tube 7, de manière connue. Suivant les dimensions de l'isolation électrique i avec joint d'étanchéité 2, l'arc électrique 8 est plus ou moins long. Si l'isolation 1 avec joint d'étanchéité 2 est trop longue vers le conteneur 10, la tension de plasma doit être choisie élevée, ce qui comporte le risque que le plasma 9, formé par une explosion de fil, s'effondre. Le projectile 11 n'est pas alors évacué du tube 7, ou pas de manière optimale. Si l'isolation i avec joint d'étanchéité 2 est choisie trop courte, la conversion d'énergie et donc l'expansion du matériau de plasma 9 non plus ne suffisent pas pour déplacer le projectile 11 hors du tube 7, à la vitesse voulue. En outre l'isolation fait défaut entre des pièces d'acier de potentiel différent, ce qui peut conduire à une destruction du canon électrothermique. La forme intérieure du type d'une rainure en demi-cercle de l'isolation i sur le culot de cartouche 4 produit une expansion sûre du matériau de plasma 9 en direction du projectile 11. Grâce à ces moyens on obtient une conversion d'énergie adaptée et une très bonne balistique intérieure. Le conteneur 10, qui quitte le tube 7 avec le projectile 11, peut dans ce cas brûler ou est tordu. Suivant l'épaisseur et la qualité de l'isolation 1 et du joint d'étanchéité 2 simultané, cette douille de charge propulsive 20 peut encore être utilisée ou réutilisée, un nouveau conteneur 10 avec du nouveau matériau de plasma 9 et un nouveau projectile 11 étant à cet effet mis en place dans chaque cas. Apres utilisation multiple et donc une usure définie de l'isolation 1 avec joint d'étanchéité 2, le culot de cartouche 4 et l'électrode isolée 3 sont ensuite à nouveau introduits dans un moule de coulée et 9 2748318 l'isolation 1 avec joint d'étanchéité 2 est coulée à l'intérieur. L'usure définie est déterminée dans ce cas par le comportement d'ajustement de la douille de charge propulsive i avec le conteneur 10 ainsi que de la douille de charge propulsive 20 dans le tube 7. Lorsque ce comportement d'ajustement n'est plus suffisant, l'isolation 1 avec joint d'étanchéité 2 est renouvelée. La douille de charge propulsive 20 peut alors à nouveau être utilisée. Une autre douille de charge propulsive 20 en plusieurs parties est représentée sur la figure 3. Le culot de cartouche 4' est fait dans ce cas d'un matériau électriquement non conducteur avec effet d'isolation pour le brûleur de plasma. Comme matériau pour le culot de cartouche 4' conviennent par exemple du bois pressé à résine synthétique, tel que du Lignostone à couches contrecollées et des matières plastiques renforcées aux fibres, par exemple des matières plastiques renforcées aux fibres de verre telles que Durestone ou Duraver, et des matières plastiques renforcées aux fibres synthétiques ou aux fibres naturelles. Du fait du culot de cartouche 4' électriquement non conducteur il n'est pas nécessaire de placer l'électrode 3 isolée dans le culot de cartouche 4'. Une extrémité de l'électrode 3 pénètre dans la douille de charge propulsive 20, à travers le culot de cartouche 4'. Entre le culot de cartouche 4' et l'électrode 3 se trouve un matériau qui garantit l'ajustement fixe de l'électrode 3 dans le culot de cartouche 4'. Ceci peut s'effectuer, lors de la mise en place du culot de cartouche 4', fait de bois pressé à résine synthétique, avec l'électrode 3, dans un boîtier de coulée non représenté en détail, de manière qu'une masse de résine de réaction, qui détermine par exemple en même temps l'isolation 1, durcisse en une couche mince, entre 1 0 2748318 l'électrode 3 et le culot de cartouche 4'. On utilise dans ce cas des matières plastiques pouvant être coulées, présentant un faible retrait et flexibles. Mais l'électrode 3 peut aussi être réalisée fixe dans le culot de cartouche 4', par un ajustement pressé ou un procédé similaire, sans matériau supplémentaire. La mise en place du culot de cartouche 4 avec l'électrode 3 dans le boîtier de coulée n'est nécessaire qu'ensuite. Une autre possibilité consiste à introduire l'électrode 3 seule dans un boîtier de coulée. Le culot de cartouche 4' et l'isolation sont coulés en matière plastique sur l'électrode. Dans ce cas le culot de cartouche 4' fait partie intégrante de l'isolation 1. La forme semblable à une cartouche est déterminée par la forme intérieure du boîtier de coulée. Par ailleurs on a la possibilité de placer l'électrode 3 dans un outil de moulage par injection, généralement connu, et de former le culot de cartouche 4' et l'isolation i en matières thermoplastiques, telles que par exemple du polyamide ou du polycarbonate. Les matières thermoplastiques peuvent être utilisées renforcées ou non. Ces matières thermoplastiques peuvent être amenées dans une forme quelconque, par action d'une pression ou de la température. L'avantage de ce procédé réside dans une courte durée de cycle lors de la fabrication ou du renouvellement. Dans les cas précités, après plusieurs utilisations et usure définie de l'isolation 1 et du joint d'étanchéité 2, le culot de cartouche 4' avec électrode 3 non isolée est placé à nouveau dans un outil de moulage, pour renouveler l'isolation i et donc le joint d'étanchéité 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de plasma comportant des moyens de réception d'un matériau à plasma (9), caractérisé en ce que le dispositif d'injection de plasma est formé par une douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties ainsi que par un conteneur (10) placé sur celle-ci, destiné à recevoir le matériau de plasma (9) en liaison avec la douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties. 2. Dispositif d'injection de plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties, le conteneur (10) et un projectile (11) devant le conteneur (10) forment une unité de construction (cartouche). 3. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties, constituée d'une tige et d'un culot de cartouche (4), caractérisée par les caractéristiques suivantes: - la tige de douille est directement placée sur le culot de cartouche (4) en tant qu'isolation électrique (1), qui constitue en même temps un joint d'étanchéité (2), - une électrode (3) est placée isolée dans le culot de cartouche (4). 4. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'isolation (1) du culot de cartouche (4) et une isolation (1') sont réalisées d'une seule partie autour de l'électrode (3). 5. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties constituée d'une tige, d'un culot de cartouche (4') et d'une électrode (3), caractérisée en ce que la tige de douille est directement placée sur le culot de cartouche (4'), en tant qu'isolation électrique (1), et l'électrode (3) est placée non isolée dans le culot de cartouche (4'). Or' 2748318 6. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon la revendication 5, caractérisée en ce que le culot de cartouche (4') fait partie intégrante de l'isolation (1). 7. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que le culot de cartouche (4') et l'isolation (1) ainsi que l'isolation (1') des électrodes sont constitués d'un matériau électriquement non conducteur. 8. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon la revendication 7, caractérisée en ce que le matériau électriquement non conducteur est un bois à résine synthétique. 9. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon la revendication 7, caractérisée en ce que le matériau électriquement non conducteur est une matière plastique renforcée aux fibres. 10. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon une ou plusieurs des revendications 3 à 9 précédentes, caractérisée en ce que l'électrode (3) pénètre, à travers l'isolation (1) sur le culot de cartouche (4, 4'), dans la douille de charge propulsive (20). 11. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon une ou plusieurs des revendications 3 à 10 précédentes, caractérisée en ce que l'isolation (1) détermine une forme intérieure et une forme extérieure de la douille de charge propulsive sur le culot de cartouche (4, 4'). 12. Douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon une ou plusieurs des revendication 3 à 11 précédentes, caractérisée en ce que la forme intérieure de la douille de charge propulsive est une rainure en forme de demi-cercle. 1.3 2748318 13. Procédé de fabrication d'une douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé par les étapes de procédé suivantes: a) un culot de cartouche (4) et une électrode (3) sont introduits dans un boîtier de coulée; b) dans le boîtier de coulée est introduite une matière plastique pouvant être coulée; c) la matière plastique forme après :10 durcissement une isolation (1') entre le culot de cartouche (4) et l'électrode (3) d) et constitue, par la forme intérieure du boîtier de coulée, une isolation (1) et en même temps un joint d'étanchéité (2) sur le culot de cartouche (4). 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'électrode (3), introduite dans le boîtier de coulée, est déjà isolée. 15. Procédé selon les revendications 13 et 14, caractérisé en ce qu'après une usure définie de l'isolation (1) avec joint d'étanchéité (2), le culot de cartouche (4) est à nouveau introduit, avec électrode (3) isolée, dans un moule de coulée, et l'isolation (1) et le joint d'étanchéité (2) sont à nouveau constitués au moyen de matière plastique. 16. Procédé de fabrication d'une douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé par les étapes de procédé suivantes: a) une électrode (3) est introduite dans un bottier de coulée, b) une matière plastique pouvant être coulée est introduite dans le boîtier de coulée, c) la matière plastique forme apres durcissement une isolation (1) et un culot de cartouche (4'). 1 4 2748318 17. Procédé de fabrication d'une douille de charge propulsive (20) en plusieurs parties selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé par les étapes de procédé suivantes: a) une électrode (3) est placée à l'intérieur d'un outil de moulage par injection; b) dans l'outil de moulage par injection est injectée, sous pression et température, une matière thermoplastique; c) la matière plastique forme après durcissement l'isolation (1) et un culot de cartouche (4'). 18. Procédé selon les revendications 16 et 17, caractérisé en ce qu'après une usure définie de l'isolation (1) avec joint d'étanchéité (2), l'électrode (3) et le culot de cartouche (4') sont à nouveau introduits dans un moule de coulée et l'isolation (1) et le joint d'étanchéité (2) sont à nouveau constitués, au moyen de matière plastique.