Brevet FR2900227A1 — publié le 20071026

L'invention concerne un canon à rails et un projectile. Le canon à rails et le projectile sont en interaction fonctionnelle l'un par rapport à l'autre. Dans le contexte de la conception d'un canon à rails et du projectile correspondant, on s'efforce de faire en sorte que, au moment du tir, le projectile présente un bon contact électrique avec les rails, afin d'obtenir une vitesse de tir élevée tout en minimisant l'usure des rails. Le brevet DE 103 26 610 Al montre un canon à rails qui présente un premier rail et un deuxième rail. Le premier rail présente une première surface glissante et le deuxième rail une deuxième surface glissante. Le canon à rails est conçu pour le lancement d'un projectile qui présente un grand nombre de ponts de courant fixes. Lors du tir, les ponts de courant glissent sur la première surface glissante et la deuxième surface glissante, le long des bandes de contact glissant. Les bandes de contact glissant sont les bandes qui permettent le contact glissant des ponts de courant du projectile sur les surfaces glissantes des rails. Le projectile présente au moins un pont de courant avant et au moins deux ponts de courant arrières. Sur le système connu, les deux rails sont constitués entièrement d'un matériau à bonne conduction électrique. Ainsi, tous les ponts de courant du projectile ont un contact électrique avec les rails, et ce dès le début du lancement, jusqu'à la sortie du projectile du canon à rails. Concernant l'état de l'art, il est fait référence au brevet DE 196 33 765 Al qui est plus éloigné de l'invention. Dans ce cas, le canon à rails se compose à nouveau d'un premier rail et d'un deuxième rail. Le premier rail présente une première surface glissante et le deuxième rail une deuxième surface glissante. S'il est vrai que les surfaces glissantes des rails présentent des surfaces isolantes, on constate qu'elles sont conçues dans un but tout à fait différent. Si l'invention nécessite des ponts de courant fixes et isolés électriquement l'un par rapport à l'autre û par exemple des brins filamentaires û on constate que, sur le brevet DE 196 33 765, c'est le projectile en lui-même qui constitue le pont de courant : il se compose en effet entièrement d'un matériau à bonne conduction électrique. Les surfaces glissantes présentent, dans le sens de la longueur, une alternance de surfaces de contact et de surfaces isolantes placées entre celles-ci. Pendant son déplacement vers l'avant, le projectile glisse de manière périodique sur les différentes surfaces de contact, d'abord avec sa partie avant, puis avec sa partie arrière. En fonction de la position de chaque contact électrique des rails, le projectile est traversé par un courant électrique plus fort, sur sa partie avant ou sur sa partie arrière. L'invention est conçue dans l'objectif de construire le canon à rails et le projectile de manière à ce que l'interaction fonctionnelle des deux éléments produise un effet d'usure le plus réduit possible sur les rails. La solution apportée aux inconvénients susmentionnés est d'une part un canon à rail comportant un premier rail et un second rail s'étendant chacun entre une première extrémité et une seconde extrémité opposée à la première et correspondant à la bouche du canon, le premier et le second rail présentant respectivement une première surface glissante et une deuxième surface glissante, et caractérisé en ce qu'une première partie de la première surface glissante et/ou la deuxième surface glissante située au niveau de ladite première extrémité comporte au moins une bande longitudinale isolante, et d'autre part un projectile comportant plusieurs ponts de courants fixes aptes à glisser le long d'un des rails d'un canon à rail selon l'invention et caractérisé en ce qu'il comporte au moins un pont de courant avant et au moins deux ponts de courant arrières, ceux-ci formant étant apte à former, au moment du tir, deux rails de contact glissant distincts . L'avantage de l'invention réside dans le fait que les ponts de courant sont soumis à une usure régulière, ce qui permet d'allonger la durée de vie des rails. En guise d'exemple, on examinera tout d'abord le cas suivant : les bandes de contact glissant ne présentent pas d'éléments isolants en bande. Puis on présente le cas où la surface glissante présente des éléments isolants en bande. Sur un canon à rails, on a constaté l'effet dit du velocity skin effect ou effet de peau fonction de la vitesse. C'est-à-dire que, lorsque les ponts de courant du projectile sont intacts, les ponts de courant situés à l'arrière sont traversés par un flux de courant électrique bien plus important que les ponts de courant situés à l'avant. Dans la configuration sans éléments isolants en bande, on constate au début de l'accélération, que les ponts de courant situés à l'arrière sont traversés par un courant plus fort, précisément à cause de l'effet décrit plus haut. Ce phénomène occasionne une usure plus forte des ponts de courant situés à l'arrière et diminue l'efficacité du contact électrique. On constate une formation d'étincelles plus marquée, celle-ci pouvant aller jusqu'à la formation d'un arc électrique. L'inconvénient de ce phénomène est une très forte usure des rails. De plus, le pont de courant avant n'est pas utilisé jusqu'au maximum de ses capacités. La situation est tout à fait différente, et beaucoup plus favorable lorsque la première surface glissante et / ou la seconde surface glissante comprennent des éléments isolants en bande. Les éléments isolants en bande sont placés dans la partie avant des rails et recouvrent les bandes de contact glissant des ponts de courant situés à l'arrière du projectile. Il en résulte que les ponts de courant situés à l'arrière du projectile sont isolés au début de l'accélération. Automatiquement, l'électricité traverse le pont de courant avant du projectile. En conséquence, le pont de courant avant du projectile est, lui aussi, amené en limite d'usure et l'usure des ponts de courant situés à l'arrière se trouve limitée en début d'accélération. Les éléments isolants en bande présentent une longueur qui équivaut au moins au triple de la longueur du projectile. Ensuite, les ponts de courant arrières sont également en contact électrique avec le rail. Dans ce contexte, l'effet décrit plus haut se présente à nouveau : les ponts de courant du projectile étant intacts, on constate que les ponts de courant situés à l'arrière sont traversés par un courant électrique plus fort. En conséquence, les ponts de courant situés à l'avant et déjà utilisés presque jusqu'à leur limite de charge, sont dorénavant moins sollicités. Ce sont les ponts de courant situés à l'arrière qui assurent principalement l'accélération du projectile. En résumé, on constate que lorsque l'on dispose d'éléments isolants en bande, on obtient une usure plus régulière des ponts de courant et une usure moins importante des surfaces glissantes des rails. Avantageusement, ladite au moins une bande longitudinale isolante est continue et suivie d'une bande longitudinale électriquement conductrice qui lui est colinéaire et s'étendant continûment jusqu'au niveau de la bouche du canon, ces deux bandes étant colinéaires. Conformément à des réalisations particulières de l'invention, ladite première partie qu'une première partie de la première surface glissante et/ou la deuxième surface glissante comporte au moins deux bandes longitudinales isolantes, séparées par une bande longitudinale conductrice. De plus, les éléments isolants en bande peuvent être disposés aussi bien dans la première surface glissante que dans la seconde surface glissante, vis-à-vis l'une de l'autre. Les éléments isolants en bande peuvent constituer une surface avec un frottement réduit. Ceci permet de réduire les pertes par frottement. Conformément à une autre disposition de l'invention, les surfaces isolantes en bande sont les surfaces d'éléments isolants en bande recouvrant la surface de glissement sur laquelle elle est fixée ou insérés dans des évidements pratiqués le premier rail et/ou le second rail. Ces évidements permettent une fixation efficace et une bonne stabilité des éléments isolants en bande. Conformément à une autre disposition de l'invention, les surfaces isolantes en bande présentent une longueur minimale équivalente à un cinquième de la longueur des rails. C'est à partir d'une telle longueur minimale que l'invention peut au mieux faire démonstration de ses avantages. Conformément à une autre disposition de l'invention, les ponts de courant sont des balais multifilamentaires composés de filaments métalliques. De tels ponts de courant sont particulièrement adaptés pour les surfaces glissantes présentant des surfaces isolantes en bande. Conformément à une autre disposition de l'invention, le ou les pont(s) de courant situé(s) en avant du projectile sont placés en position médiane par rapport à la largeur de la surface glissante. 35 Conformément à une autre disposition de l'invention, le ou les pont(s) de courant situé(s) en arrière du projectile sont placés en position extérieure par rapport à la largeur de la surface glissante. Les évaluations expérimentales ont montrés que cette disposition permettait d'obtenir un rendement élevé. 30 Conformément à une autre disposition de cette invention, plusieurs ponts de courant sont attribués à une seule bande de contact glissant. Dans ce cas aussi, cette disposition s'est avérée avantageuse suite aux expériences, en particulier en ce qui concerne les ponts de courant disposés à l'arrière. 10 Des exemples de réalisation de l'invention sont précisés ci-après à l'aide des dessins. Les figures ci-après représentent les éléments suivants : Figure 1 : un canon à rails et un projectile représentés en perspective ; 15 Figure 2 : la surface glissante d'un rail issu du canon à rails représenté en figure 1, ainsi que le projectile représenté en figure 1, en vue supérieure plongeante. Figure 3 : un autre canon à rails et un autre projectile représentés en perspective ; Figure 4 : la surface glissante d'un rail issu du canon à rails représenté en figure 3, ainsi que le projectile représenté en figure 3, en vue supérieure plongeante. 20 Les figures 1 et 2 présentent un premier exemple de réalisation de l'invention. La figure 1 présente un canon à rails 1 constitué d'un premier rail 10 et d'un deuxième rail 20 s'étendant chacun entre une première extrémité 23 et une seconde extrémité opposée à la première et correspondant à la bouche du canon. Le premier rail 10 25 présente une surface glissante 11, le deuxième rail 20 présente une deuxième surface glissante 21. Le canon à rails 1 est conçu pour le tir du projectile 50. Celui-ci est en interaction fonctionnelle avec le canon à rails. Le projectile 50 présente un grand nombre de ponts de courants fixes 51a, 51 b1, 51b2, 51 c1, 51c2. Lors du tir, les ponts de 30 courant 51a, 51 b1, 51b2, 51 c1 et 51c2 glissent le long des bandes de contact glissant 11 a, 11 b et 11 c sur la première surface glissante 11 et la deuxième surface glissante 21. Le projectile 50 comprend au moins un pont de courant 51 a à l'avant et au moins deux ponts de courant 51 b1, 51b2, 51 c1 et 51c2 à l'arrière. Une première partie 24 de la première surface glissante 11 et de la deuxième 35 surface glissante 21 située au niveau de ladite première extrémité 23 comporte des bandes longitudinales isolantes 31b, 31c. Ces bandes isolantes 31b, 31c sont continues et sont chacune suivies par une bande longitudinale colinéaire 5 électriquement conductrice 27 et qui s'étendant continûment jusqu'au niveau de la bouche du canon. Dans la première surface glissante 11 et la deuxième surface glissante 21, sont disposées les surfaces isolantes en bande 31b et 31c. Les surfaces isolantes en bande 31b et 31c présentent une longueur qui équivaut au moins au triple de la longueur du projectile. Pour la longueur des surfaces isolantes en bande 30b et 30c, on préférera une longueur minimale équivalente à un cinquième de la longueur des rails. première partie (24) de la première surface glissante (11) et/ou la deuxième surface glissante (21) située au niveau de ladite première extrémité (23) comporte au moins une bande longitudinale isolante (31b, 31c). Les surfaces isolantes en bande 31b et 31c sont disposées au début des rails et recouvrent les bandes de contact glissant 11b et 11c des ponts de courant arrières 51 b1, 51b2, 51 c1 et 51c2 du projectile 50. Autrement dit, les cotes de construction des surfaces isolantes en bande des rails correspondent exactement aux cotes de construction des ponts de courant du projectile. L'interaction fonctionnelle entre le canon à rails et le projectile est obtenue grâce à la disposition coordonnée des surfaces isolantes en bande du rail et la disposition des ponts de courant du projectile. Dans l'exemple d'exécution présenté ici, les surfaces isolantes en bande 31b et 31c sont disposées de manière coordonnée, en face l'une de l'autre, et ce aussi bien sur la première surface glissante 11 que sur la deuxième surface glissante 21. En dérogation à ce principe, il serait également suffisant de prévoir des surfaces isolantes en bande dans une surface glissante seulement. Les surfaces isolantes en bande 31b et 31c sont les surfaces des éléments isolants en bande 30b et 30c. Le premier rail 10 et le deuxième rail 20 présentent un insert de rail 40 conduisant l'électricité et pourvu d'évidements. C'est dans ces évidements que sont placés les éléments isolants en bande 30b et 30c. Grâce à ce type d'assemblage, la stabilité et la tenue de l'ensemble sont augmentées. Les éléments isolants en bande 30b et 30c sont composés de Téflon, un matériau qui présente un coefficient de frottement réduit. Sur le projectile 50, le pont de courant avant 51a est placé en position médiane par rapport à la largeur des surfaces glissantes 11 et 21. En dérogation par rapport à l'exemple de réalisation, il est également possible de disposer de manière médiane les deux ponts de courant placés à l'avant, avec des bandes de contact glissant propres. De plus, il est possible de faire correspondre les deux ponts de courant situés à l'avant avec une seule bande de contact glissant. Sur le projectile, les ponts de courant situés à l'arrière 51 b1, 51b2, 51 c1 et 51c2 sont placés sur les bords extérieurs, par rapport à la largeur des surfaces glissantes 11 et 21. En outre, les ponts de courant 51 b1, 51b2, 51 c1 et 51c2 situés à l'arrière du projectile sont placés de manière à ce que plusieurs ponts de courant soient attribués à une seule et même bande de contact glissant. Les ponts de courant situés à l'arrière 51 b1 et 51 b2 sont attribués à la bande de contact glissant 11 b et les ponts de courant situés à l'arrière 51 c1 et 51c2 sont attribués à la bande de contact glissant 11 c. Dans le premier exemple de réalisation, sur les figures 1 et 2, les guides latéraux du projectile ne sont pas représentés. Lors du tir du projectile, la séquence suivante se déroule : • Le projectile 50 est placé en position de tir (I), au début du rail, comme cela est représenté sur la figure 2. • Lors du tir, les rails conducteurs de courant sont alimentés en électricité. • Tout d'abord, seul le pont de courant avant 51a présente un contact électrique. • Le projectile est soumis à une accélération. • Le projectile étant en position II, les ponts de courant arrières 51 b1 et 51b2 sont également sollicités et présentent un contact électrique. • En position II, l'effet dit velocity skin effect se produit : les ponts de courant arrières 51 b1 et 51b2 sont traversés par une intensité de courant plus importante. • L'effet susmentionné entraine une réduction de la sollicitation du pont de courant avant 51a. • En position III, tous les ponts de courant 51a, 51 b1, 51b2, 51 c1 et 51c2 présentent un contact électrique. • L'effet susmentionné a pour conséquence que les ponts de courant 51c2 et 51 b2 et les ponts de courant 51 et et 51 b1 sont traversés par une intensité de courant plus importante. Au début, le pont de courant avant 51a est traversé par la charge électrique maximale et est amené à sa limite d'usure. Puis la charge électrique traversant le pont de courant avant 51a est réduite du fait que, dans un premier temps, les ponts de courant arrières 51 b1 et 51b2 puis, dans un deuxième temps, les ponts de courant arrières 51 c1 et 51c2 sont traversés par l'intensité du courant. L'effet d'une charge électrique plus forte sur les ponts de courant arrières se produit. Dans l'ensemble, l'usure des ponts de courant est régulière, les surfaces glissantes des rails sont soumises à une usure moins importante. Les figures 3 et 4 représentent un deuxième exemple de réalisation de l'invention. 25 Les pièces identiques sont marquées par des signes de référence identiques. Les différences par rapport au premier exemple de réalisation sont décrites ci-après. Comme cela est représenté en figure 3, le premier rail 10 et le deuxième rail 20 sont placés dans un tube CVR. Le profil du projectile 50 est défini en conséquence. 30 Autre différence : la construction du projectile. Dans le premier exemple de réalisation, on voit un projectile 50 sur lequel le pont de courant avant 51a est disposé dans l'avant-corps du projectile, le culot du projectile assurant le transport d'une charge utile. Dans le second exemple de réalisation, il s'agit d'un projectile à 35 énergie cinétique qui présente un avant-corps 57 en matériau dur. On constate également la différence suivante : seuls cinq ponts de courant et trois bandes de contact glissant sont prévus. Un seul pont de courant avant 51a est placé en position médiane par rapport à la largeur de la surface glissante. Les ponts de courant arrières 51 c1 et 51c2 sont placés sur les bords extérieurs, par rapport à la largeur de la surface glissante. En outre, en ce qui concerne les ponts de courant arrières, deux ponts de courant 51 c1 et 51c2 sont attribués à une seule et même bande de contact glissant 31 c. Dans le premier exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, les ponts de courant arrières 51 b1, 51b2, 51 c1 et 51c2 sont placés de manière opposée aux bandes de contact glissant correspondantes 11 b et 11 c sur l'axe longitudinal. Dans le deuxième exemple de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, les ponts de courant arrières 51 c1 et 51c2 sont placés de manière opposée à la bande de contact glissant correspondante 11 c sur l'axe longitudinal. Pour permettre une bonne lisibilité des différentes figures, les ponts de courant arrières et les bandes de contact glissant ne présentent une référence que sur l'un des deux côtés. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 4, le projectile comporte des ponts de courant 51 b1, 51b2, 51 c1 et 51c2 ne se trouvant pas complètement à l'arrière du projectile 50 amis, mais dans sa partie médiane et vers l'avant. Aussi, lorsque le projectile est placé en position de tir (I), une partie 25 de la surfaces de glissement des rails n'entre jamais en contact avec lesdits ponts de courant. Cette partie 26 peut donc être soit conductrice soit isolante puisqu'elle inopérante dans le fonctionnement du canon. Aussi, par première partie 24 de la première surface glissante 11 et/ou la deuxième surface glissante 21 située au niveau de ladite première extrémité 23 comportant au moins une bande longitudinale isolante 31b, 31c, il faut bien évidemment comprendre la partie située au niveau de ladite première extrémité 23 et apte à entrer en contact avec des ponts de courant d'un projectile.30 Revendications 1. Canon à rails (1) comportant un premier rail (10) et un second rail (20) s'étendant chacun entre une première extrémité (23) et une seconde extrémité opposée à la première et correspondant à la bouche du canon, le 10 premier et le second rail (10) présentant respectivement une première surface glissante (11) et une deuxième surface glissante (21), caractérisé en ce qu'une première partie (24) de la première surface glissante (11) et/ou la deuxième surface glissante (21) située au niveau de ladite première extrémité (23) comporte au moins une bande longitudinale isolante (31b, 31c). 15 2. Canon à rail selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première partie (24) de la première surface glissante (11) et/ou la deuxième surface glissante (21) située au niveau de ladite première extrémité (23) comporte au moins deux bandes longitudinales isolantes (31b, 31c). 3. Canon à rail selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première 20 partie (24) comporte au moins deux bandes longitudinales isolantes (31 b, 31 c) séparées par une bande longitudinale conductrice (25). 4. Canon à rail selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments isolants en bande (31b, 31c) recouvrent les rails de contact glissant (11b, 11 c). 25 5. Canon à rails (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les surfaces isolantes en bande (31b, 31c) sont la surface d'éléments isolants en bande (30b, 30c). 6. Canon à rails (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier rail (10) et / ou le deuxième rail (20) comporte un rail (40) conducteur d'électricité 30 présentant des évidements dans lesquels sont insérés des bandes isolantes (30b, 30c). 7. Canon à rails (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 sur lequel les surfaces isolantes en bande (30b, 30c) présentent une longueur minimale qui équivaut au cinquième de la longueur des rails (10, 20). 35 8. Canon à rails (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite au moins une bande longitudinale isolante est continue et suivie d'une bande longitudinale (27) électriquement conductrice qui s'étendant continûment jusqu'au niveau de la bouche du canon, ces deux bandes (31b, 31c, 27) étant colinéaires. 9. Projectile (50) comportant plusieurs ponts de courants fixes (51a, 51 b1, 51b2, 51 c1, 51c2) aptes à glisser le long d'un des rails d'un canon à rail selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un pont de courant avant (51a) et au moins deux ponts de courant arrières (51 b1, 51b2, 51 c1, 51c2), ces derniers étant apte à être, au moment du tir, en contact avec ladite au moins une bande longitudinale isolante (31b, 31c) du canon à rail . 10. Projectile (50) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les ponts de courant (51a, 51 b1, 51b2, 51 c1, 51c2) sont des balais multifilamentaires composés de filaments métalliques. 11. Projectile (50) selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le pont de courant avant ou les ponts de courant avant (51a) est placé I sont placés en position médiane par rapport à la largeur de la surface glissante. 12. Projectile (50) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les ponts de courant arrières (51 b1, 51b2, 51 c1, 51c2) sont placés en position extérieure par rapport à la largeur de la surface glissante. 13. Projectile (50) selon la revendication 12, caractérisé en ce que plusieurs ponts de courant (51 b1 et 51b2, 51 c1 et 51c2) correspondent à une seule et même bande de contact glissant (11 b, 11c).