Brevet FR2764682A1 — publié le 19981218

La présente invention concerne le domaine des ensembles de propulsion pour projectiles, notamment le domaine des systèmes de tubes lanceurs de projectiles. La présente invention trouve en particulier, mais non exclusivement, application dans le domaine des armes. Elle n'est pas limitée en effet à cette application préférentielle, mais peut être exploitée dans tout lanceur de projectile, tel que par exemple les tubes lanceurs de fusées d'artifices, de signaux d'alarmes, de fusées anti-grêle, voire dans des tubes lanceurs sur bancs d'essai dans lesquels les projectiles peuvent être formés par exemple de chariots ou équivalents, notamment pour des tests de chocs, etc... La plupart des systèmes de tubes lanceurs de projectiles connus comprennent, comme représenté sur la figure 1 annexée, un tube-canon , une culasse ou un fond 12 fermant le tube 10 à une extrémité et une source de pression 14, formée généralement d'une cartouche pyrotechnique. Le projectile 20, en attente du tir, délimite à l'intérieur du tube , une chambre 16 dans laquelle est placée la cartouche pyrotechnique 14. Lors du tir, l'explosion de la cartouche pyrotechnique 14 génère dans cette chambre 16, une pression motrice pour le projectile 20. Celui-ci est mis en mouvement, et l'augmentation en volume de la chambre 16 induit la détente des gaz jusqu'à la mise à l'air libre de la chambre 16 lors de la sortie du projectile 20 hors du tube-canon 10 comme celà est schématisé sur la figure 2. L'intégrale, pendant cette durée, de la pression, multipliée par la section du tube-canon 10, donne l'impulsion du tir. Ces tubes lanceurs connus présentent l'inconvénient d'une part de générer un effort de recul important ressenti par le tireur ou le support du tube lanceur, d'autre part de nécessiter une paroi de tube d'épaisseur importante, en raison du pic de pression généré immédiatement après l'explosion de la cartouche 14. Ce pic est particulièrement préjudiciable pour des armes de tir à l'épaule. On a déjà tenté d'écrêter l'effort de recul résultant de ce pic de pression en plaçant des moyens amortisseurs entre le tube lanceur et une référence, par exemple une épaulière, ou un affût support du tube lanceur. La Demanderesse a également proposé dans le document FR-A- 2713324 un ensemble de propulsion pour projectile du type comportant une chambre qui loge une source de pression et communique avec un espace de détente par l'intermédiaire d'un passage contrôlé par un clapet d'asservissement permettant de contrôler la pression motrice du projectile et adapté de préférence pour définir une pression constante dans la chambre de détente. Le document WO-A-9107636 décrit un projectile comprenant des moyens d'éjection temporisés d'une charge. Plus précisément, ce document décrit un lanceur comprenant une source de pression non représentée, adapté pour lancer un projectile. Le projectile comprend une charge utile, une première chambre de pression et une seconde chambre de pression. Un clapet assure l'alimentation de la première chambre de pression à partir de la source. La première chambre de pression communique par ailleurs avec la seconde chambre de pression par l'intermédiaire d'un orifice calibré. Plus précisément la seconde chambre est définie entre un piston susceptible de pousser la charge utile et un carter définissant la première chambre, le piston et le carter étant reliés par une goupille cisaillable. En outre, la première chambre est remplie, selon la caractéristique essentielle de ce document, par un matériau fibreux. Le fonctionnement de ce projectile est essentiellement le suivant. Lors du lancement la première chambre est chargée à pression constante par l'intermédiaire du clapet. La pression dans la seconde chambre s'élève progressivement jusqu'à rupture de la goupille. Le piston dépote alors la charge utile avec élévation soudaine de la pression dans la seconde chambre grâce au passage ainsi dégagé de la liaison entre les deux chambres de pression. Le document NAVY TECHN. DISCLOS. BULL, vol. III, n 3, Mars 1978, DAHLGREN VIRGINIA décrit un propulseur prévu sur un système lanceur ou sur un projectile. Ce document se rapporte essentiellement à des moyens de réglage d'un rapport de surface entre un orifice conduisant à la chambre de détente et des évents. Le document US-A-3628415 enseigne un mortier. Il décrit essentiellement des moyens de réglage de la section libre d'un passage d'évent. Un clapet formé par une palette coopérant avec le passage sert à l'évacuation de l'humidité résiduelle à l'intérieur du mortier. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les systèmes connus de propulsion de projectiles, afin d'améliorer les performances de ceux-ci. Un but principal de la présente invention est de modifier la balistique interne du tube lanceur pour que la pression interne dans le tube lors du tir soit la plus constante possible. Ces buts sont atteints dans le cadre de la présente invention grâce à un ensemble de propulsion pour projectile du type comportant une chambre qui loge une source de pression, caractérisé par le fait que ladite chambre qui loge la source de pression communique avec au moins une canne placée dans le tube lanceur et comprenant des alésages répartis sur la longueur pour être libérés successivement lors de l'éjection du projectile. La présente invention concerne également les projectiles adaptés pour être tirés à partir d'un tel ensemble de propulsion. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique en coupe axiale d'un tube lanceur classique, - la figure 2 précédemment mentionnée représente l'impulsion motrice dans un tel tube lanceur classique, - la figure 3 représente une vue schématique en coupe longitudinale, avant lancement d'un dispositif conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, - les figures 4a, 4b, 4c représentent des vues similaires d'un dispositif conforme à un second mode de réalisation de la présente invention, à trois étapes successives de lancement d'un projectile, - la figure 5 représente la pression dans le tube lanceur conforme à la présente invention, et - les figures 6 et 7 représentent deux variantes de réalisation conformes à la présente invention. L'ensemble de propulsion conforme à la présente invention comprend un tube lanceur 100. Il s'agit d'un tube lanceur 100 à canon fermé, c'est-à-dire dont le fond est fermé par une culasse 110 ou équivalent. Le tube lanceur reçoit une source de pression 120. Il s'agit de préférence d'une cartouche pyrotechnique. Cependant, la source de pression 120 peut être formée de tous moyens équivalents. Le tube 100 est adapté pour recevoir un projectile 200. Celui-ci est adapté au calibre intérieur du tube 100 comme on le voit sur les figures annexées. Comme mentionné précédemment, dans le cadre de la présente invention, la chambre qui loge la source de pression 120 communique avec une canne 130 placée dans le tube lanceur 100. La canne 130 comprend des alésages 132 répartis sur sa longueur pour être libérés successivement lors de l'éjection du projectile 200. Très préférentiellement, il est prévu une canne 130 unique centrée sur l'axe O-O du tube 100. Cependant, le cas échéant, on peut prévoir plusieurs cannes 130 équiréparties autour de l'axe O-O. On notera que selon les modes de réalisation illustrés sur les figures annexées, le projectile 200 est muni d'une chambre 210 débouchant sur son extrémité arrière, laquelle chambre 210 est adaptée au diamètre extérieur de la canne 130. Ainsi le projectile 200 recouvre à l'origine la majorité des alésages 132 mais libère progressivement ceux-ci lors de son déplacement. Le tube 100 et le projectile 200 peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Ils ne seront donc pas décrits dans le détail par la suite. On notera cependant que selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3, la source de pression ou cartouche pyrotechnique 120 est placée directement dans la canne 130 de sorte que la chambre 122 qui loge la source de pression 120 communique directement avec la chambre 140 qui reçoit le projectile 200 par l'intermédiaire des alésages 132. En revanche, selon le mode de réalisation illustré sur les figures 4a, 4b et 4c, une chambre intermédiaire 150 est intercalée entre la s chambre très haute pression 122 qui loge la source 120 et la chambre 140 recevant le projectile 200. Cette chambre intermédiaire 150 haute pression communique avec le volume interne de la canne 130. Bien entendu, la canne 130 est obturée à son extrémité avant par une cloison transversale 134 de sorte que la seule communication possible entre le volume interne de la canne 130 et la chambre 140 recevant le projectile 200 corresponde aux alésages 132. En position d'attente de tir, l'un au moins des orifices 132 formés dans la canne 130 communique avec ladite chambre 140 recevant le projectile 200, pour permettre une circulation des gaz haute pression à partir du volume interne de la canne 130 vers cette chambre 140. Cet orifice est illustré sous la référence 132a sur les figures annexées. Selon la figure 3, il s'agit du ou des orifices le(s) plus proche(s) de la culasse 110. Par contre, selon les figures 4a à 4c, l'orifice (les orifices) 132 qui débouche(nt) initialement dans la chambre 140 est celui (sont ceux) situé(s) le plus avant, c'est-à-dire le plus proche de la paroi 134 (selon les figures 4a à 4c, cet orifice 132a est ensuite obturé provisoirement par le projectile 200 après le départ du tir et avant que le projectile 200 ne sorte du tube 100). Le projectile 200 peut être maintenu dans le tube 100 avant le tir par tous moyens classiques appropriés, par exemple par des goupilles cisaillables. Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 4a à 4c, le projectile 200 est muni d'un empennage 220 à son extrémité arrière. Cet empennage 220 est adapté pour obturer initialement tous les orifices 132 de la canne à la seule exception de l'orifice 132a précité. Le fonctionnement de l'ensemble propulseur conforme à la présente invention, comprend essentiellement trois phases successives. La pression régnant dans le tube lanceur 100 au cours de ces trois faces successives est illustrée à titre d'exemple non limitatif sur la figure 5. Lors de la mise à feu, la cartouche pyrotechnique 120 (ou la source de pression équivalente formée par exemple d'une source de gaz comprimée) génère des gaz très haute pression qui remplissent la canne 130 (directement selon la figure 3 et après transit par l'intermédiaire de la chambre 150 selon la figure 4) et s'écoulent dans la chambre 140 via l'alésage (ou les alésages) 132a. Suite à cet écoulement par l'intermédiaire de l'alésage 132a, la pression motrice va croître dans la chambre 140 pendant une phase référencée phase 1 sur la figure 5 pour atteindre une pression de régulation en fin de cette phase 1. Le projectile 200 est déplacé dans le tube 100 avec l'augmentation de cette pression motrice. De préférence, dans le cadre du second mode de réalisation illustré sur les figures 4a à 4c, grâce au déplacement du projectile 200 pendant cette phase 1, la section de passage initial 132a est totalement refermée à la fin de cette phase 1, mais en revanche les alésages arrières 132 sont découverts. Pendant la seconde phase illustrée sur la figure 5, le déplacement du projectile 200 démasque au fur et à mesure les alésages 132 formés dans la canne 130 pour maintenir sous forme d'un plateau sensiblement constant la pression motrice dans la chambre 140. La libération progressive des alésages 132 permet d'augmenter le débit de fluide entre la source de pression 120 et la chambre de lancement 140 pour maintenir la pression motrice à une valeur au moins sensiblement constante. Une troisisème phase débute lorsque le projectile 200 a démasqué tous les orifices 132. La pression motrice ne peut alors plus être maintenue à un seuil de régulation constant. Débute alors une phase de détente basse pression telle qu'illustrée sur la figure 5. Sur les figures 4a, 4b et 4c, le projectile 200 est illustré respectivement dans les positions occupées en phase 1, phase 2 et phase 3 de la figure 5. Bien entendu, le nombre, la taille et la position des alésages 132 doivent être adaptés en fonction de la puissance de la source de pression , du calibre et de la masse du projectile 200. A titre d'exemple non limitatif, pour un projectile 200 de calibre 3 pouces (7,62cm), la canne 130 a une longueur de 120 mm et un diamètre de 26 mm et elle est munie de 24 alésages 132 formés d'orifice circulaire d'un diamètre de l'ordre de 2 mm répartis avec un pas variable de 21 à 12 mm sur la longueur de la canne 130 et munie par ailleurs de 3 trous 132a d'un diamètre de 1,Smm. Bien entendu le dispositif de propulsion conforme à la présente invention peut être combiné avec toute autre structure connue susceptible de réduire l'effort de recul du tube 100, par exemple tous moyens amortisseurs compatibles avec ce dispositif de propulsion. La présente invention trouve notamment application dans les systèmes de tir à l'épaule. La présente invention offre de nombreux avantages par rapport aux systèmes antérieurs connus. A titre d'exemple non limitatif, on citera - une réduction des efforts de propulsion sur le projectile 200, donc possibilité de réduire la masse de sa structure et, à masse de projectile donnée, possibilité d'augmenter sa charge utile, - une réduction de la course de recul du tube 100 à impulsion et effort amortisseur fixés: cela minimise le déplacement du centre de gravité de l'arme en cours de tir, donc les perturbations liées à ce mouvement (bruit de visée, mouvement de rotation du tireur dans le plan vertical); cela réduit aussi la durée d'application de l'effort appliqué au tireur ce qui améliore le confort de tir, - une réduction de l'effort amortisseur à course de recul du canon et impulsion fixées cela minimise l'effort appliqué au tireur ce qui améliore le confort de tir une augmentation de l'impulsion de tir à effort amortisseur et à course de recul du canon 100 fixés; cela augmente les performances de tir pour un confort inchangé, - une réduction de la pression interne maximale régnant dans le tube 100 d'o la possibilité de réduire l'épaisseur du tube 100 et d'alléger celui-ci. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. En particulier la canne 130 peut être intégrée dans la culasse non consommable d'un canon ou dans une douille consommable solidaire d'un projectile. Selon encore une autre variante illustrée sur les figures 6 et 7, le dispositif conforme à la présente invention peut être adapté à un projectile de type mortier. Dans ce cas, la cartouche 120 est portée par le projectile 200, et la canne 130 est solidaire du tube lanceur 100. Selon la figure 6, la cloison 134 de la canne 130 porte un percuteur 150 qui vient percuter l'amorce de la cartouche 120 lorsque le projectile 200 arrive au fond du tube 100. Cette cloison 134 porte aussi des orifices 152 faisant communiquer les gaz générés par la cartouche 120 avec l'intérieur de la canne 130. Dans ce cas les orifices 132a ne sont plus nécessaires et c'est la chambre 210 formée entre la cartouche 120 et la cloison 134 qui assure la mise en mouvement initiale du projectile 200. Selon la figure 7, le percuteur 150 est placé au fond de la canne 130. Dans ce cas, la cartouche 120 est placée en extrémité d'un fût 156 solidaire de l'extrémité arrière du projectile 200, lequel fût 156 est adapté pour pénétrer dans la canne 130. Le fonctionnement des systèmes illustrés sur les figures 6 et 7 restent globalement identique à celui décrit précédemment pour les autres figures. En effet là encore les alésages 132 de la canne 130 sont démasqués progressivement lors du déplacement du projectile 200, pour maintenir sous forme d'un plateau sensiblement constant la pression motrice dans la chambre 140. REVENDICATIONS 1. Ensemble de propulsion pour projectile du type comportant une chambre (122) qui loge une source de pression (120), caractérisé par le fait que ladite chambre (122) qui loge la source de pression (120) communique avec au moins une canne (130) placée dans le tube lanceur (100) et comprenant des alésages (132) répartis sur sa longueur pour être libérés successivement lors de l'éjection du projectile (200). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la canne (130) loge la source de pression (120). 3. Ensemble selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la chambre (122) qui loge la source de pression (120) communique directement avec la chambre (140) qui reçoit le projectile (200). 4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une chambre haute pression intermédiaire (150) est intercalée entre la chambre (122) qui reçoit la source de pression (120) et la chambre (140) qui reçoit le projectile (200). 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un projectile (200) muni d'une chambre (210) qui débouche sur sa surface arrière, laquelle chambre (210) est ajustée au diamètre extérieur de la canne (130). 6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'un au moins des alésages (132a) de la canne (130) débouche initialement librement dans la chambre (140) qui reçoit le projectile (200). 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'alésage (132a) qui débouche initialement dans la chambre (140) recevant le projectile (200) est l'alésage (132a) le plus arrière formé dans la canne (130). 8. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'alésage (132a) qui débouche initialement dans la chambre (140) recevant le projectile (200) est un orifice qui est obturé provisoirement après initiation du tir, par le projectile (200), suite au déplacement de celui-ci. 9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'orifice (132a) qui débouche initialement dans la chambre (140) recevant le projectile (200) est obturé provisoirement par l'empennage du projectile (200) suite au déplacement de celui-ci. 10. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la canne (130) est centrée dans le tube (100). 11. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs cannes (130) munies d'alésages (132) équiréparties autour de l'axe 0-O du tube (100). 12. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que la source de pression (120) est intégrée dans le tube lanceur (100). 13. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la source de pression (120) est placée dans une canne (130) intégrée dans la culasse non consommable d'un canon. 14. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la source de pression (120) est placée dans une canne (130) intégrée dans une douille consommable. 15. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que la source de pression (120) est intégrée dans un projectile (200) tandis que la canne (130) est solidaire du tube lanceur (100). 16. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 11 et 15, caractérisé par le fait que la source de pression (120) est intégrée dans un projectile (200) de type mortier tandis que la canne (130) est solidaire du tube lanceur (100). 17. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 11, 15 et 16, caractérisé par le fait que la cloison avant (134) de la canne (130) porte un percuteur (150) destiné à percuter l'amorce de la source de pression (120) lorsque le projectile (200) arrive au fond du tube (100) et des orifices (152) faisant communiquer les gaz générés par la cartouche (120) avec l'intérieur de la canne (130). 18. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 11, 15 et 16 caractérisé par le fait qu'un percuteur (150) est placé au fond de la canne (130) et la source de pression (120) est placée en extrémité d'un fût (156) solidaire de l'extrémité arrière du projectile (200), lequel fût (156) est adapté pour pénétrer dans la canne (130). il 19. Projectile pour ensemble de propulsions conforme à l'une des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait qu'il comprend une chambre (210) qui débouche sur son extrémité arrière et qui est ajustée au calibre externe de la canne (130).