Brevet FR2856472A1 — publié le 20041224

L'invention concerne le domaine des canons électrique et a plus particulièrement pour objet un dispositif de corps propulsif d'un projectile pour un canon à rails ainsi qu'un projectile comportant un tel dispositif La propulsion d'un dispositif de corps propulsif s'effectue, selon le principe de fonctionnement du canon à rails, par au moins un pont de courant. La technologie des ponts de courant joue donc un rôle décisif pour le développement de dispositifs de corps propulsifs. En principe, on distingue deux types de ponts de courant: les ponts de courant solides et les ponts de courant à plasma. Les ponts de courant solides présentent d'abord l'avantage de 10 permettre l'accélération d'un dispositif de corps propulsif à partir de la position de repos, ce qui n'est pas possible avec les ponts de courant à plasma en raison de l'apport de chaleur trop important dans les rails. Toutefois, on montre empiriquement que les ponts de courant solides ont des défaillances lorsque les contraintes sont trop élevées. La contrainte maximale due à la fois aux pertes ohmiques et à l'érosion se produit dans la couche limite rails-pont de courant. 15 On peut ici avoir une formation d'arc lumineux (plasmas) entre les ponts de courant et les rails. D'après l'état de l'art, cet effet impose à l'utilisation des ponts de courant solides une vitesse limite supérieure, qui est de l'ordre de 1 à 2 km/s. Si l'on considère en outre le dispositif de corps propulsif comme une composante d'un canon à 20 rails à fonctionnement reproductible, il faut donner la préférence à un pont de courant solide qui fonctionne, plutôt qu'à un pont de courant à plasma. Ce dernier nécessite un préaccélérateur, pose comparativement des problèmes d'érosion plus importants à des vitesses plus élevées et réduit la reproductibilité des expériences en raison de son impédance non linéaire. Les dispositifs de corps propulsifs d'un projectile pour un canon à rail sont connus dans de nombreuses réalisations. La demande de brevet DE 38 16 299 A1 présente un dispositif de corps propulsif d'un projectile pour un canon à rails, composé d'un seul élément de corps propulsif. L'élément de 30 corps propulsif possède un pont de courant conçu comme pont de courant solide. La demande de brevet DE 39 19 626 C2 présente un autre dispositif de corps propulsif d'un projectile pour un canon à rails. Ce dispositif de corps propulsif comprend de nouveau un seul élément de corps propulsif. Cet élément de corps propulsif possède un pont de courant conçu toutefois comme pont de courant à plasma. Le dispositif de corps propulsif d'un projectile de canon à rails d'après la demande de brevet 5 DE 37 08 910 C2 est un peu plus complexe. Le dispositif de corps propulsif possède ici plusieurs éléments de corps propulsifs reliés entre eux de manière fixe. Un pont de courant à plasma est affecté à chaque élément de corps propulsif. Pour tirer de tels projectiles, on utilise des lanceurs à rails particulièrement adaptés, dans lesquels une paire de rails est associée à chaque pont de courant du projectile. L'invention a pour objet de concevoir un dispositif de corps propulsif de projectile pour un canon à rails, de telle manière que le corps actif du projectile puisse être tiré avec une grande efficacité. La solution apportée est un dispositif de corps propulsif d'un projectile pour un canon à rails comportant, dans le sens du tir, au moins un premier élément de corps propulsif arrière suivi d'un second élément de corps propulsif, ces premier et second éléments de corps propulsif possédant chacun au moins un pont de courant, le premier élément de corps propulsif étant disposé contre le second élément propulsif par l'intermédiaire d'une première interface, 20 caractérisé en ce que ledit au moins un pont de courant du premier élément de corps propulsif sont des ponts de courant solides et en ce que la première interface est apte à libérer le premier élément de corps propulsif. Le dispositif de corps propulsif comprend ici au moins un premier élément de corps propulsif 25 arrière dans le sens du tir suivi d'un second élément de corps propulsif dans le sens du tir. Chaque élément de corps propulsif possède au moins un pont de courant. Le premier élément de corps propulsif est par ailleurs disposé contre le second élément propulsif par l'intermédiaire d'une première interface. Le pont de courant ou les ponts de courant du premier élément de corps propulsif sont conçus comme des ponts de courant solides. La 30 première interface est telle que lors du tir le premier élément de corps propulsif peut encore être libéré dans le canon à rails. Le dispositif de corps propulsif se base sur l'idée de libérer les éléments de corps propulsifs qui ne sont plus nécessaires. En libérant les éléments de corps propulsif encore dans le canon à rails lors du tir, on parvient à réduire la masse globale à accélérer. Ceci permet une plus forte accélération du corps actif Le nouveau dispositif de 3 2856472 corps propulsif se base sur des expériences. Dans un dispositif de corps propulsif à plusieurs ponts de courant solides, on a constaté que les ponts de courants arrière dans le sens du tir perdent progressivement le contact avec les rails au cours du tir et ne contribuent ainsi plus à l'accélération. Conformément à une autre version de l'invention, le dispositif de corps propulsif possède au moins un troisième élément de corps propulsif en plus, qui suit le deuxième élément de corps propulsif dans le sens du tir et est disposé contre le deuxième élément de corps propulsif par l'intermédiaire d'une deuxième interface. Les ponts de courant du deuxième élément de corps 10 propulsif sont conçus comme des ponts de courant solides et la deuxième interface est telle que le deuxième élément de corps propulsif peut également encore être libéré dans le canon à rails. Ce dispositif de corps propulsif impose que la deuxième interface soit apte à libérer le deuxième élément de corps propulsif. La libération du deuxième élément de corps propulsif dans le canon à rails permet de réduire encore davantage la masse globale à accélérer et donc 15 d'avoir, au bout du canon une vitesse de projectile plus importante. Conformément à une autre version de l'invention, au moins la première interface est conçue comme une interface mécanique qui, préférentiellement, dans l'axe du projectile, ne peut être soumise qu'à une contrainte de compression mais rarement à une contrainte de traction. 20 Conformément à une autre version de l'invention, l'interface mécanique présentée précédemment comprend un assemblage enfichable agissant dans l'axe du projectile. Un assemblage enfichable permet de concevoir de manière fiable l'interface mécanique du point de vue de la résistance à la compression et à la traction. 25 Conformément à une autre version de l'invention, un élément de corps propulsif libérable, à l'arrière dans le sens du tir, présente par rapport au profil une saillie par rapport à l'élément de corps propulsif suivant dans le sens du tir. Cette saillie correspond à des éléments de décélération disposés dans le canon à rails de manière qu'un effort de freinage puisse être 30 exercé dans le sens du tir sur l'élément de corps propulsif arrière. Les éléments de décélération facilitent la libération de l'élément de corps propulsif arrière. Conformément à une autre version de l'invention, au moins l'élément de corps propulsif le plus en avant dans le sens du tir comprend un pont de courant à plasma. On obtient ainsi une 4 2856472 combinaison de pont de courant solide et à plasma qui présente l'avantage de permettre une pré-accélération efficace et une vitesse finale élevée. Le dispositif de corps propulsif peut être fabriqué individuellement sous forme de pièce de sous-traitance et être ensuite monté en projectile fini chez le fabriquant de munitions. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description de différentes variantes de réalisation de l'invention, en regard des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 montre un canon à rails avec l'esquisse d'un projectile à l'intérieur dans une représentation en perspective, - la figure 2 présente un élément de corps propulsif expérimental dans une représentation en perspective tandis que la figure 3 le présente dans un canon à rails pendant la phase 15 d'accélération dans une vue de face en coupe à partir d'une radiographie-éclair, - la figure 4 montre un dispositif de corps propulsif d'un projectile avec un premier élément de corps propulsif et un deuxième élément de corps propulsif dans une représentation en perspective, - la figure 5 présente un dispositif de corps propulsif alternatif avec également un premier élément de corps propulsif et un deuxième élément de corps propulsif, mais également en représentant l'un des deux rails du canon à rails ainsi que les éléments de décélération, en perspective. La figure 1 présente tout d'abord un canon à rails 80 avec deux rails 81 et 82. Entre les rails, on a placé un projectile 10 composé d'un dispositif de corps propulsif 11 et d'un dispositif de sabot 15. Le dispositif de sabot comprend un corps actif 16 et un sabot 17. Le dispositif de corps propulsif 11 est composé d'un premier élément de corps propulsif 20, d'un deuxième 30 élément de corps propulsif 40 et d'un troisième élément de corps propulsif 60. Chaque élément de corps propulsif 20, 40 et 60 possède un pont de courant 21, 41 ou 61. Le premier élément de corps propulsif 20 est disposé contre le second élément de corps propulsif 40 par l'intermédiaire d'une première interface 30. Le deuxième élément de corps propulsif 40 est disposé contre le troisième élément de corps propulsif 60 par l'intermédiaire d'une deuxième interface 50. Le pont de courant 21 du premier élément de corps propulsif 20 et le pont de courant 41 du deuxième élément de corps propulsif 40 sont conçus comme des ponts de courant solides. La première interface 30 est telle que, lors du tir, le premier élément de corps 5 propulsif 20 peut encore être libéré dans le canon à rails 80. La seconde interface 50 est telle que, lors du tir, le deuxième élément de corps propulsif 40 peut également encore être libéré dans le canon à rails 80. En libérant le premier élément de corps propulsif 20 et le deuxième élément de corps propulsif 40, on parvient à réduire la masse à accélérer pour obtenir une vitesse initiale plus élevée du corps actif 16. Les figures 2 et 3 illustrent pourquoi des éléments de corps propulsif arrière tels que ceux représentés à la fig. 1, peuvent encore être libérés dans le canon à rails. La figure 2 présente un élément de corps propulsif expérimental 90 avec quatre ponts de courant 91, 92, 93 et 94. La figure 3 présente une radiographie-éclair de l'élément de corps propulsif expérimental 90 15 représenté à la figure 2 pendant la phase d'accélération dans le canon à rails. Les zones hachurées correspondent aux quatre ponts de courant 91, 92, 93 et 94. La figure 3 montre que les différents ponts de courant 91, 92, 93 et 94 perdent progressivement le contact avec les rails 81 et 82 dans le sens du tir et ne contribuent ainsi plus à l'accélération. La raison pour laquelle les ponts de courant arrière dans le sens du tir perdent le contact avec les rails 81 et 20 82 tient au fait que pour maintenir le contact glissant, une force normale est nécessaire dans la couche limite de contact. Cette force est déterminée par le produit de la densité de courant j et de l'induction magnétique B. Toutefois, la perte de matériau d'un pont de courant réduit la force normale, ce qui entraîne la perte de contact. Pour revenir au dispositif de corps propulsif représenté à la figure 1, les éléments de corps propulsif qui ne contribuent plus à l'accélération lors du tir, sont encore libérés dans le canon à rails pour réduire la masse à accélérer. Pour que le premier élément de corps propulsif 20 et le deuxième élément de corps propulsif 30 40 puissent encore être libérés dans le canon à rails 80 lors du tir, la première et la deuxième interfaces 30 et 50 sont conçues comme des interfaces mécaniques. Ces interfaces peuvent, dans l'axe du projectile, être soumises à une contrainte de compression mais rarement à une contrainte de traction. La première et la deuxième interfaces 30 et 50 peuvent être composées d'un matériau possédant une faible résistance à la traction. Après le tir, tous les ponts de courant 21, 41 et 61 sont d'abord en contact avec les rails 81 et 82 du canon à rails, de sorte que tous les éléments de corps propulsif 20, 40 et 60 contribuent à l'accélération du projectile 10. La perte de matériau du pont de courant arrière 21 dans le sens du tir est la plus importante, de sorte que c'est là que ce produit la première perte de 5 contact. Ainsi, seuls les deux éléments de corps propulsifs 40 et 60 les plus en avant dans le sens du tir contribuent encore à l'accélération. Ceci signifie que l'élément de corps propulsif arrière 20 dans le sens du tir doit être accéléré en même temps et qu'une contrainte de traction apparaît entre l'élément de corps propulsif du milieu 40 et l'élément de corps propulsif arrière 20 dans le sens du tir. Etant donné que l'interface 30 entre les deux peut, dans l'axe du tir, être 10 soumise à une contrainte de compression mais rarement à une contrainte de traction, l'élément de corps propulsif arrière 20 dans le sens du tir est libéré avec pour conséquence une réduction de la masse à accélérer. La perte de matériau du pont de courant arrière 41 dans le sens du tir est désormais la plus 15 importante, de sorte que là encore, comme précédemment pour le pont de courant 21, une perte de contact se produit. Ainsi, seul l'élément de corps propulsif 60 le plus en avant dans le sens du tir contribue encore à l'accélération. Ceci signifie que l'élément de corps propulsif 40 désormais le plus en arrière dans le sens du tir doit être accéléré en même temps et qu'à présent une contrainte de traction apparaît entre l'élément de corps propulsif 60 le plus en 20 avant dans le sens du tir et l'élément de corps propulsif 40 désormais en arrière dans le sens du tir. Etant donné que l'interface 50 placé entre les deux peut, dans l'axe du tir, être soumise à une contrainte de compression mais rarement à une contrainte de traction, l'élément de corps propulsif 40 désormais arrière dans le sens du tir est libéré avec pour conséquence une nouvelle réduction de la masse à accélérer. La figure 4 montre une autre variante d'une interface mécanique. On a d'abord représenté un premier élément de corps propulsif 20 avec un pont de courant 21 disposé à l'intérieur et un deuxième élément de corps propulsif 40 et un pont de courant disposé à l'intérieur 41. Le dispositif de sabot correspondant n'est, quant à lui, pas représenté. A la différence du 30 dispositif de corps propulsif de la figure 1, seul le premier élément de corps propulsif 20 est libérable dans le canon à rails lors du tir. L'interface 30 est une interface mécanique et comprend un assemblage enfichable 31 agissant dans le sens de l'axe du projectile. L'assemblage enfichable 31 permet de fixer de manière prédéfinie la force de traction nécessaire pour détacher l'élément de corps propulsif 20 de l'élément de corps propulsif 40. L'assemblage enfichable peut par exemple se baser sur un assemblage à serrage à liaison par friction ou un assemblage mécanique à enclenchement à fermeture géométrique ou une combinaison des deux. La figure 5 présente une autre variante de la manière dont peut être conçue l'interface mécanique, sans représentation du dispositif de sabot correspondant cette fois non plus. On a d'abord l'un des deux rails 81 du canon à rails. Puis on montre un premier élément de corps propulsif20 avec quatre ponts de courant 21a, 21b, 21c, 21d. Dans le sens du tir, on a ensuite un deuxième élément de corps propulsif qui possède deux ponts de courant 41a et 41b. Pour 10 libérer un élément de corps propulsif arrière encore dans le canon à rails en vue de réduire la masse à accélérer, le fait qu'un élément de corps propulsif possède un seul ou plusieurs ponts de courant n'est pas pertinent. Conformément à l'illustration, l'élément de corps propulsif 20 arrière dans le sens du tir présente par rapport au profil une saillie 22 par rapport à l'élément de corps propulsif 40 avant dans le sens du tir. Cette saillie 22 correspond à deux éléments de 15 décélération 83a et 83b disposés dans le canon à rails de manière qu'un effort de freinage puisse être exercé dans le sens du tir sur l'élément de corps propulsif arrière 20. Les éléments de décélération 83a et 83b se serrent avec une force normale FN sur des surfaces opposées du premier élément de corps propulsif 20 et produisent la force de friction souhaitée. L'interface mécanique 30 est fabriquée dans un matériau non résistant à la traction et munie en plus 20 d'encoches 35. Les éléments de décélération 83a et 83b favorisent la libération du premier élément de corps propulsif 20 et ralentissent sa vitesse à la sortie du canon à rails. Dans les exemples de réalisation présentés précédemment conformément aux figure 1, 4 et 5, au moins l'élément de corps propulsif le plus en avant dans le sens du tir comprend un pont de 25 courant à plasma permettant d'obtenir une vitesse finale plus élevée. A des fins de simplification, les ponts de courant solides et à plasma sont représentés de la même manière. Revendications 1. Dispositif de corps propulsif (11) d'un projectile (10) pour un canon à rails (80) comportant, dans le sens du tir, au moins un premier élément de corps propulsif arrière 5 (20) suivi d'un second élément de corps propulsif (40), ces premier et second éléments de corps propulsif (20, 40) possédant chacun au moins un pont de courant (21, 41), le premier élément de corps propulsif (20) étant disposé contre le second élément propulsif (40) par l'intermédiaire d'une première interface (30), caractérisé en ce que ledit au moins un pont de courant (21, 21a, 21b, 21c, 21 d) du premier élément de corps propulsif (20) 10 sont des ponts de courant solides et en ce que la première interface (30) est apte à libérer le premier élément de corps propulsif (20). 2. Dispositif de corps propulsif (11) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un troisième élément de corps propulsif supplémentaire (60) adjacent 15 au deuxième élément de corps propulsif (40) dans le sens du tir et disposé contre le second élément de corps propulsif (40) par l'intermédiaire d'une deuxième interface (50), le pont de courant (41) ou les ponts de courant du deuxième élément de corps propulsif (40) étant conçus comme des ponts de courant solides et en ce que la deuxième interface (50) est apte à libérer le deuxième élément de corps propulsif (40). 20 3. Dispositif de corps propulsif (11) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une au moins des première et seconde interface (30, 50) est apte à libérer respectivement le du premier élément de corps propulsif (20) ou le deuxième élément de corps propulsif (40) à l'intérieur du canon à rail et pendant le tir. 25 4. Dispositif de corps propulsif (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins la première interface (30) est une interface mécanique. 5. Dispositif de corps propulsif (11) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins 30 la première interface (30) possède un assemblage enfichable (31) agissant dans le sens de l'axe du projectile. 6. Dispositif de corps propulsif (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un élément de corps propulsif (20) libérable, à l'arrière dans 9 2856472 le sens du tir, présente par rapport au profil une saillie (22) par rapport à l'élément de corps propulsif (40) suivant dans le sens du tir, qui correspond à des éléments de décélération (83a, 83b) disposés dans le canon à rails (80). 7. Dispositif de corps propulsif (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins l'élément de corps propulsif le plus en avant dans le sens du tir comprend un pont de courant à plasma. 8. Projectile (10) comportant un dispositif de corps propulsif (11) conforme à l'une des 10 revendications 1 à 7.