Brevet FR2789760A1 — publié le 20000818

La présente invention concerne les dispositifs anti-recul pour canons et mortiers et plus précisément les dispositifs anti-recul qui comportent un frein de recul et, associés à ce frein, un compensateur et un récupérateur. Il est connu de réduire les effets du recul d'un canon ou d'un mortier grâce à un frein de tir. Il est connu d'adjoindre au frein de tir un compensateur et un récupérateur mais l'ensemble frein- compensateur plus récupérateur grève le prix de revient du système d'arme. Le but de l'invention est de réduire cet inconvénient. Ceci est obtenu en faisant jouer à un frein équipé d'un compensateur, en plus de son rôle de frein, un rôle de récupérateur. Selon l'invention ceci est obtenu avec un dispositif selon l'une au moins des revendications ci-jointes c'est-à-dire avec un dispositif anti- recul comportant un frein de tir et un compensateur couplés entre eux par un conduit, le frein comportant une cavité principale, un piston principal et une tige principale avec une extrémité solidaire du piston et une extrémité hors de la cavité, le piston formant une barrière imparfaite qui subdivise la cavité en une petite chambre dans laquelle passe la tige et une grande chambre, le compensateur comportant une cavité annexe, un piston étanche, pour délimiter une chambre annexe dans la cavité annexe, et un système de rappel qui agit sur le piston annexe pour tendre à réduire le volume de la chambre annexe, le dispositif ayant sa cavité principale et sa chambre annexe remplies de liquide, caractérisé en ce que, afin que le frein serve de récupérateur, le conduit relie entre elles la petite chambre et la chambre annexe et le système est prévu pour être utilisé avec la petite chambre qui augmente de volume lors du recul. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: - la figure 1, un frein de tir vu en coupe, - les figures 2a à 2d les différentes façons d'utiliser un frein de tir, - la figure 3, une vue en coupe d'un frein de tir associé à un compensateur, - la figure 4, une vue en coupe d'un récupérateur, - la figure 5, une vue en coupe d'un dispositif selon I'invention, - les figures 6a à 6d, le dispositif de la figure 5 dans quatre positions qu'il occupe successivement lors d'un tir du système d'arme auquel il est incorporé. Sur les différentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes repères. Il est à noter, de plus, que toutes les figures correspondent à des systèmes d'arme qui, par convention, sont disposés pour tirer des munitions selon une direction parallèle aux petits côtés de la feuille et orientée vers le grand côté gauche de la feuille; par ailleurs, pour simplifier les figures, les tubes qui servent à tirer les munitions et qui seront dits tubes à feu dans ce qui suit, n'ont pas été représentés. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un frein de recul. Ce frein comporte une cavité 1 remplie d'un liquide 4, un piston 2 qui peut se déplacer selon une direction XX dans la cavité et une tige 3 solidaire du piston; le liquide 4 est généralement de l'huile. La cavité présente un axe longitudinal XX parallèle à la direction de tir du système d'arme considéré; cette cavité est de section constante, généralement circulaire. La tige est parallèle à la direction XX et a sa première extrémité fixée au piston; elle traverse la paroi de la cavité par une ouverture dont l'étanchéité est assurée par un joint, de manière à avoir sa seconde extrémité hors de la cavité et à permettre un déplacement du piston dans la cavité, sans perte de liquide. Le piston définit deux chambres dans la cavité; ces chambres sont généralement appelées petite chambre pour celle, 1 1, située du même côté du piston 2 que la tige 3 et grande pour l'autre, 12. Le piston est percé de trous, tels que le trou 20, dont les dimensions sont calibrées pour assurer l'intensité de freinage désirée plus la section transversale totale de ces trous est petite, plus la résistance aux échanges de fluides entre les deux chambres est grande. Sur la figure 1 il est supposé que, à l'instant o le frein est observé, le mouvement relatif du piston 2 par rapport à la cavité 1 est celui au cours duquel la longueur de tige située hors de la cavité augmente tandis que le volume de la petite chambre diminue et que celui de la grande chambre augmente; sur la figure 1 le déplacement de la tige par rapport à la cavité est symbolisé par une flèche D et le transfert de liquide que provoquent, à travers le piston 2, les modifications de volume des chambres est symbolisé par une flèche Dp. Les freins peuvent être employés dans quatre configurations différentes selon que le tube à feu est solidaire de la tige ou de la paroi de la cavité et selon que, lors du recul, le déplacement de la tige relativement à la cavité provoque une diminution du volume de la petite chambre ou une augmentation de ce volume. Les figures 2a à 2d illustrent ces quatre configurations dans des schémas simplifiés o la cavité 1 est dessinée en coupe de manière à montrer le piston 2 et la tige 3. Sur ces schémas des flèches, T, orientées de la droite vers la gauche indiquent le sens du tir et symbolisent donc le tube à feu; ces flèches sont reliées, par un segment de droite en trait interrompu, soit à la tige soit à la cavité selon que la tige ou la cavité est solidaire du tube à feu et donc selon que la cavité ou la tige est solidaire du support du système d'arme considéré; une flèche D associée à la partie du frein solidaire du tube à feu indique le déplacement de cette partie du frein lors du recul. En corrélation avec la flèche T associée à la partie mobile du frein, un rectangle hachuré, M, est associé à la partie fixe du frein, il symbolise le support du système d'arme. Dans le cas de la figure 2a, la cavité 1 est fixe et le recul entraîne une réduction du volume de la petite chambre; la tige 3 travaille en traction. Dans le cas de la figure 2b, la cavité est également fixe mais le recul fait augmenter le volume de la petite chambre; la tige 3 travaille alors en compression. Dans le cas de la figure 2c, la tige 3 est fixe et le recul entraîne une réduction du volume de la petite chambre; la tige travaille en traction. Dans le cas de la figure 2d, la tige 3 est également fixe mais le recul fait augmenter le volume de la petite chambre; la tige 3 travaille alors en compression. Le déplacement de l'ensemble piston-tige à l'intérieur de la cavité occasionne une variation du volume disponible pour le liquide dans la grande et la petite chambre. La figure 3 montre comment un compensateur peut être associé à un frein du type de celui qui a été décrit à l'aide de la figure 1, pour compenser ces variations de volume et, en même temps, compenser les variations du volume de liquide dues à des dilatations thermiques. L'ensemble selon la figure 3 comporte un frein semblable à celui de la figure 1 à part qu'il présente une ouverture, A, dans la paroi de la cavité 1 au voisinage de celle des deux extrémités de la cavité qui est située dans la grande chambre. Cet ensemble comporte également une cavité annexe 1', d'axe longitudinal YY parallèle à XX; un piston 2' peut coulisser dans cette cavité, o, avec l'aide d'un joint d'étanchéité 20', il constitue une barrière étanche entre d'un côté une chambre de compensation 13 et de l'autre côté une chambre annexe 14. La chambre de compensation est remplie du même liquide, 4, que la cavité 1 avec laquelle elle est en communication par l'ouverture A. La chambre annexe 14 est en communication avec l'atmosphère ambiante par un trou V; cette chambre annexe sert de logement à un ressort en boudin, R; ce ressort qui crée une pression à l'intérieur de la chambre de compensation 13, absorbe, par action sur le piston 2', les variations de volume de la chambre de compensation 13. Ainsi quand le déplacement de la tige relativement à la cavité, selon une flèche D, réduit la longueur de la tige 3 qui se trouve à l'intérieur de la cavité, il se produit - un écoulement de liquide de la petite chambre vers la grande chambre en raison de la diminution du volume de la petite chambre; une flèche Dp symbolise cet écoulement - une augmentation du volume global disponible pour le liquide dans la cavité, du fait que le volume occupé par la tige dans la cavité diminue; il en résulte une augmentation de la pression du liquide dans la chambre 11 et, en concordance, un déplacement du piston 2' sous l'action du ressort R pour réduire le volume de la chambre de compensation; une flèche Dc symbolise ce déplacement du piston 2' et une flèche Dt symbolise l'écoulement résultant de liquide de la chambre de compensation 13 vers la grande chambre 12. Il est à noter qu'entre autres variantes au montage selon la figure 3, la chambre annexe 14 peut être sans communication avec l'atmosphère extérieure et le ressort peut y être remplacé par un gaz sous pression ou bien le ressort R peut être situé dans la chambre de compensation et travailler en traction. De même il est nullement indispensable que la cavité annexe 1' ait son axe YY parallèle à l'axe XX de la cavité 1; elle peut même n'être en liaison mécanique directe avec la cavité 1 que par un conduit qui, comme l'ouverture A selon la figure 3, ferait communiquer la grande chambre et la chambre de compensation. Le replacement en position initiale de tir d'un tube à feu, après qu'il ait tiré une munition et reculé lors de ce tir, est généralement assuré par un récupérateur hydro-pneumatique; le rôle du récupérateur est d'emmagasiner une partie de l'énergie de recul pour, ensuite, la restituer afin de ramener le tube jusqu'à la position initiale. La figure 4 est un schéma d'un exemple de réalisation d'un tel récupérateur. Cette figure montre deux cavités 1 a, 1 b d'axes longitudinaux X'X' et Y'Y' et de sections constantes; ces cavités vues en coupe longitudinale sur la figure 4 sont réunies entre elles par un conduit W au voisinage de leur première extrémité; les premières extrémités des cavités 1 a et 1 b sont obturées tandis que seule la seconde extrémité de la cavité 1 b est obturée. Dans la cavité l1a peut coulisser un piston 2a solidaire d'une tige 3a d'axe parallèle à l'axe X'X'; l'axe X'X' doit être parallèle à la direction de recul du tube à feu ce qui n'est pas une obligation pour l'axe Y'Y' qui peut faire un angle quelconque avec la direction de recul du tube à feu. Le piston 2a est muni d'un joint de manière à constituer une barrière étanche à l'intérieur de la cavité l a; de même la tige 3a traverse la première extrémité obturée de la cavité l1a par un orifice muni d'un joint pour assurer l'étanchéité de la traversée. Dans la cavité lb un piston 2b peut coulisser selon l'axe Y'Y' ce piston est muni d'un joint de manière à constituer une barrière étanche entre deux chambres 15 et 16 qu'il délimite à l'intérieur de cette cavité. L'espace compris entre les pistons 2a, 2b et qui inclut l'intérieur du conduit W et la chambre 15 est rempli d'un liquide 4 tandis que la chambre 16 comprise entre le piston 2b et la seconde extrémité de la cavité 1 b est remplie d'un gaz sous pression 5 et que la face du piston l0 2a à l'opposée de la tige 3a est à la pression atmosphérique; le liquide est généralement de l'huile et le gaz de l'azote. Quand une munition est tirée le recul se traduit par un déplacement de la tige 3a relativement à la cavité la à partir d'une position initiale de tir; ce déplacement relatif est symbolisé par une flèche D; le recul injecte de l'huile, via le conduit W et selon la flèche Ds, dans l'espace de la cavité 2b compris entre le conduit W et le piston 2b. Le piston recule selon la flèche Dr comprimant l'azote contenu dans la chambre 16. L'azote comprimé peut ensuite se détendre, repoussant le piston 2b qui repousse de l'huile vers la cavité la et donc ramène I'ensemble piston-tige, 2a-3a, jusqu'à la position initiale de tir définie par une butée non représentée. Là encore, comme lorsque le frein de tir est employé seul ou avec un compensateur, le tube à feu peut être solidaire soit de la tige 3 et alors les cavités la, lb sont fixes, soit des cavités la, lb et l'ensemble piston-tige, 2a-3a, est fixe. De plus il est à noter que les cavités 1la, 1 b ont été représentées séparées sur la figure 4 mais ce n'est pas une obligation, elles pourraient être jointives comme les deux cavités du frein avec compensateur de la figure 3. En variante au récupérateur selon la figure 4, le gaz sous pression de la cavité 16 peut être remplacé par un ressort qui travaille en compression lors du recul ou par un ressort dans la cavité 15, ce dernier ressort travaillant en traction lors du recul. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un frein avec compensateur qui est concu pour jouer le rôle de récupérateur. A des améliorations près, non indispensables à son fonctionnement, ce frein correspond au récupérateur selon la figure 4, dans lequel l'extrémité de la cavité l a opposée à la tige serait obstruée, dans laquelle le piston 2a serait volontairement non étanche et dans lequel toute la cavité l a serait remplie de liquide. Toutefois pour pouvoir fonctionner en récupérateur le frein ainsi constitué doit avoir sa tige qui travaille en compression lors du recul c'est-à-dire être dans l'une quelconque des configurations illustrées par les figures 2b, 2d; ces configurations sont celles o le recul a pour effet de comprimer le gaz ou le ressort mis à la place du gaz ou d'étirer le ressort dont il a été dit au sujet de la figure 4 qu'il pouvait être placé dans la chambre 15. Sur la figure 5 apparaissent ainsi une cavité principale 1 d'axe XX, avec un piston 2, une tige 3, une petite chambre 11, une grande chambre 12 et une cavité secondaire 6 d'axe YY, avec un piston 60, une chambre secondaire 61 en communication, par un orifice C, avec la petite chambre 11 et une chambre de compression 62 remplie d'un gaz sous pression 5. Le piston 2 est rendu non étanche par des trous tels que 20. Il est à noter la présence d'une tige de contrôle 7 dans la grande chambre 1 2 et d'une partie creuse dans l'ensemble piston-tige 2-3 en regard de la tige 7. La tige 7 solidaire de la cavité 1 est profilée en cône tronqué et pénètre plus ou moins dans la partie creuse de la tige 3 en fonction de la position du piston 2 dans la cavité 1. Cet ensemble tige de contrôle-partie creuse constitue un système classique pour obtenir une pression du frein la plus constante possible tout au long du recul. Il est également à noter, dans la petite chambre 11, en liaison avec le piston 2, un clapet 21 muni d'un ressort de rappel 22. Le clapet est percé de trous tels que 210 qui ont une section de l'ordre de quatre fois inférieure à celle des trous tels que 20 et le ressort 22 tend à plaquer le clapet 21 sur le piston 2. Tant que le clapet est plaqué sur le piston, chaque trou tel que 210 débouche dans un trou tel que 20 et réciproquement. Or le clapet 21 est plaqué sur le piston 2 tant que la pression dans la grande chambre 12 est inférieure à la pression dans la petite chambre augmentée de la pression exercée par le ressort 21 sur le clapet; au-delà le clapet s'ouvre. Les figures 6a à 6d reprennent le dessin du frein avec compensateur de la figure 5 dans une configuration selon la figure 2d c'est-à-dire avec la tige 3 fixe et les cavités 1, 6 mobiles; ceci est symbolisé par un plot de masse qui porte le repère M1 sur la figure 6a. De plus un amortisseur en caoutchouc occupe une position fixe; il est symbolisé par un rectangle appuyé sur un plot de masse. Ces éléments qui portent respectivement les références N et M2 sur la figure 6a déterminent un retour, après recul, dans une position de tir qui sera dite position initiale: la position o les cavités 1, 6 viennent en contact avec l'amortisseur N. Lorsqu'une munition est tirée, le tube à feu solidaire des cavités 1, 6 entraîne ces dernières dans son recul. Les cavités sont dans la position initiale selon la figure 6a au moment du déclenchement du tir; le recul les amène jusqu'à une position arrière maximale représentée sur la figure 6c. La figure 6b montre le frein tel qu'il se présente, lors du recul du tube à feu, dans une position intermédiaire entre la position initiale et la position arrière maximale. Une flèche D symbolise le déplacement des cavités 1, 6 lors du recul; le recul entraîne une forte augmentation de pression dans la grande chambre 12 d'o une ouverture du clapet 21 ce qui autorise un rapide passage de liquide de la grande chambre vers la petite chambre 11; une flèche Dp symbolise l'écoulement du liquide à travers le piston 2. L'augmentation de la pression dans la grande chambre entraîne: un écoulement de liquide, symbolisé par une flèche Dr, de la petite chambre vers la chambre secondaire 61 - une poussée sur le piston qui vient comprimer le gaz enfermé dans la chambre de compression 62. Quand l'augmentation de pression due au recul cesse, les cavités 1, 6 se trouvent dans la position illustrée par la figure 6c avec le clapet 21 qui se referme; la pression dans la chambre de compression 62 est maximale et va donc repousser le piston 60 et par là même entraîner un reflux de liquide qui conduit à un déplacement des cavités 1, 6 au cours duquel la longueur de la tige 3 située à l'intérieur de la cavité 1 diminue. La figure 6d montre le frein tel qu'il se présente lors du retour en position initiale; le dessin correspond. à une position intermédiaire et, sur ce dessin, les déplacements sont symbolisés par une flèche D' pour les cavités 1, 6 et par deux flèches Dr' et Dp' pour la liquide; ces trois flèches correspondent, mais avec des sens opposés, respectivement aux trois flèches D, Dr et Dp selon la figure 6b. Le retour se termine par l'arrivée des cavités 1, 2 en contact avec l'amortisseur N, c'est-à-dire lorsque le frein est revenu à la position représentée sur la figure 6a. 11 est à noter que, grâce au clapet, le débit de liquide qui passe de la petite à la grande chambre est réduit et qu'ainsi la vitesse de déplacement, lors du retour, est réduite; la régulation que le frein apporte à la vitesse de déplacement du tube à feu lors du retour est ainsi indépendante de la régulation qu'il apporte à cette vitesse lors du recul. Ici encore diverses variantes peuvent être proposées; en particulier: non utilisation d'une tige de contrôle et utilisation d'un ensemble piston-tige classique comme illustré sur les figures 1 et 3 - remplacement du gaz par un ressort travaillant en compression dans la chambre de compression 62 ou en traction dans la chambre secondaire 61, la chambre 62 étant alors en liaison avec l'atmosphère - cavité secondaire 6 sans paroi commune avec la cavité primaire 1 et /ou dont l'axe longitudinal a une direction différente de celle de l'axe longitudinal de la cavité principale - piston non percé de trous mais ayant une section inférieure à celle de la cavité de manière à autoriser l'échange de liquide, à son pourtour, entre la petite et la grande chambre. REVENDICATIONS 1. Dispositif anti-recul- comportant un frein de tir et un compensateur couplés entre eux par un conduit (C), le frein comportant une cavité principale (1), un piston principal (2) et une tige principale (3) avec une extrémité solidaire du piston et une extrémité hors de la cavité, le piston formant une barrière imparfaite qui subdivise la cavité en une petite chambre (11) dans laquelle passe la tige et une grande chambre (12), le compensateur comportant une cavité annexe (6), un piston étanche (60), pour délimiter une chambre annexe (61) dans la cavité annexe, et un système de rappel (62-5) qui agit sur le piston annexe pour tendre à réduire le volume de la chambre annexe, le dispositif ayant sa cavité principale et sa chambre annexe remplies de liquide, caractérisé en ce que, afin que le frein serve de récupérateur, le conduit (C) relie entre elles la petite chambre (11) et la chambre annexe (61) et le système est prévu pour être utilisé avec la petite chambre qui augmente de volume lors du recul. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour former une barrière imparfaite, le piston est percé de trous (20) et en ce qu'un clapet (21) est monté sur l'ensemble constitué par le piston principal et la tige afin d'obturer partiellement les trous quand il est fermé et de s'ouvrir quand la pression dans la grande chambre (1 2) dépasse celle dans la petite chambre d'une valeur prédéterminée. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une tige de contrôle (7) solidaire de la cavité principale (1) et disposée dans la grande chambre (12) et en ce que l'ensemble constitué par le piston principal (2) et la tige principale (3) présente une partie creuse, en regard de la tige de contrôle (7), et dans laquelle la tige de contrôle pénètre plus ou mois profondément selon la position du piston principal dans la cavité principale. *11 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de rappel est une chambre étanche (62) remplie d'un gaz (5), cette chambre remplie d'un gaz étant limitée par le piston annexe dans la cavité annexe à l'opposé de la chambre annexe.