Brevet FR2910609A1 — publié le 20080627

L'invention concerne un canon à rails et un projectile, le projectile étant en interaction fonctionnelle avec le canon à rails. Le projectile se compose préférentiellement d'un sabot équipé de ponts de courant constitués de brins multifilamentaires, et d'une charge utile. Les ponts de courant sont soumis à une forte usure pendant l'accélération. Les ponts de courant sont conducteurs de courants électriques de forte intensité. Les résistances électriques génèrent un échauffement des ponts de courants. Viennent s'ajouter à cet échauffement la chaleur due à la friction engendrée par le glissement le long des rails, de même qu'une abrasion mécanique, raison pour laquelle la longueur des ponts de courant est majorée. Ceci signifie qu'avant le tir, leur longueur est plus grande que le calibre ou que l'écartement entre les deux rails. A partir d'un certain moment, la longueur des ponts de courant n'est plus suffisante pour maintenir le contact direct avec les rails. On constate la formation de plasma sur la surface de contact entre les ponts de courant et le canon à rails. Le plasma a pour effet d'augmenter la résistance ohmique des ponts de courant et donc d'induire une réduction du courant peu propice à la mise en oeuvre de l'accélérateur. De plus, il entraîne surtout une forte érosion des rails. Ainsi s'efforce-t-on d'éviter la formation d'un plasma ou, tout au moins, de retarder le moment de son apparition. Le concept d'un canon à rails à calibre constant est connu suite à la demande de brevet DE 103 26 610 Al. Le canon à rails est conçu pour tirer un projectile composé d'un sabot et d'éléments de sabot, dans lequel sont intégrés des ponts de courant composés de fibres multifilamentaires. Le sabot est conçu de telle manière que les éléments du sabot n'ayant plus d'utilité sont séparés au fur et à mesure. La séparation de ces éléments du sabot est facilitée par la présence, sur le canon à rails, d'un dispositif permettant de les freiner. La libération des éléments du sabot pendant la phase du tir, alors que celui-ci n'a pas quitté le canon, a pour effet une réduction de la masse globale à accélérer et, par voie de conséquence, une plus forte accélération de la charge utile. On a constaté que, pour un sabot renfermant plusieurs ponts de courant, ceux disposés à l'arrière û considérés dans le sens du tir û perdent progressivement le contact avec les rails au cours du tir et ne contribuent ainsi plus à l'accélération du projectile. Aussi, l'objectif recherché par l'invention est de concevoir un canon et un projectile capables de limiter la formation de plasma pendant le tir. 2910609 2 La solution apportée est un canon à rails apte à lancer un projectile avec ou sans sabot caractérisé en ce qu'il comporte un bloc arrière ayant un premier calibre et un bloc avant ayant un second calibre, le second calibre étant plus petit que le premier. 5 D'une manière préférentielle, il comporte, disposé au niveau d'une partie intermédiaire située au niveau des parties se faisant face des dits bloc avant et arrière, un dispositif apte à réduire le calibre d'un projectile ou d'un sabot pouvant notamment comporter au moins une arête tranchante éventuellement située à l'une des extrémités du second bloc. 10 Selon une autre caractéristique, un canon à rails selon l'invention comporte au moins une rampe et préférentiellement deux rampes se faisant face. L'invention comporte aussi un sabot ou projectile pour canon à rail selon l'invention, comportant des ponts de courant saillants et caractérisé en ce qu'il comporte une ou plusieurs plaques supérieures dont le retrait est apte à permettre, d'une part, audit 15 sabot ou projectile de passer d'un premier calibre dl à un second calibre d2 et, d'autre part, d'augmenter la partie saillante des ponts de courant, lesdites plaques étant préférentiellement constituées par des couches stratifiées. Les avantages de l'invention résident dans la réduction de la formation de plasma et 20 donc dans une diminution de l'usure. L'idée de départ de l'invention est d'allonger la longueur saillante des ponts de courant par une réduction du calibre, tant du projectile que des rails. Ce dispositif permet aux ponts de courant qui étaient précédemment soumis à une forte usure entraînant leur raccourcissement, d'avoir un contact satisfaisant avec les rails, sans formation de plasma. A cet effet, le canon à rails, 25 considéré dans l'axe de tir, comprend un bloc arrière abritant un premier calibre et un bloc avant abritant un deuxième calibre. Le second calibre est plus petit que le premier calibre. La partie intermédiaire, entre le bloc arrière abritant le grand calibre et le bloc avant abritant le petit calibre, est équipée d'un dispositif permettant de séparer du sabot du projectile les éléments prévus à cet effet. Après la séparation de ces éléments, le 30 projectile présente un calibre inférieur, qui correspond au petit calibre du bloc avant du canon à rails. Le projectile se compose d'un sabot dans lequel sont aménagés des ponts de courant. Les ponts de courant peuvent être constitués de brins multifilamentaires. Comme cela a été mentionné précédemment, le sabot est équipé des éléments destinés à en être séparés. Ils sont conçus de telle manière que le 2910609 3 processus de séparation augmente la longueur de la partie saillante des ponts de courant et que le calibre est réduit de la taille du premier calibre à celle du deuxième calibre. En d'autres termes, la longueur des ponts de courant reste inchangée, le calibre, lui, en revanche, diminue d'une valeur égale à la hauteur des éléments destinés 5 à la séparation. La partie saillante des ponts de courant ainsi dégagée en sus contribue à éviter la formation de plasma. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'écartement des rampes se rétrécit 10 dans le bloc avant, de sorte que leur surface coïncide avec les ponts de courant du projectile. La partie saillante des ponts de courant dégagée par la séparation des éléments dans lesquels vient ainsi dire s'insérer dans le bloc avant du canon à rails. Selon une caractéristique particulière de l'invention, les éléments destinés à être 15 séparés du sabot sont constitués de couches de stratifié. Les couches de stratifié peuvent être séparées aisément l'une de l'autre, à condition qu'elles ne soient pas liées par des fibres de renforcement. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le projectile présente des surfaces 20 de rupture entre les éléments destinés à être séparés du sabot et le corps du sabot lui-même. Ces surfaces de rupture peuvent être par exemple constituées par une couche de colle. Les propriétés mécaniques d'une couche de colle peuvent être prédéfinies en sélectionnant la colle appropriée. Cela permet de reproduire le processus de séparation des éléments prévus à cet effet. 25 Les figures ci-après illustrent de façon détaillée un mode de mise en oeuvre de l'invention. Fig. 1 : Un canon à rails avec projectile, schéma de principe en perspective avec vues éclatées ; phase du début de l'accélération ; 30 Fig. 2 : Le canon à rails avec projectile figurant à la Fig. 1, schéma de principe en perspective avec vues éclatées ; phase de séparation des éléments prévus à cet effet ; Fig. 3 : Le canon à rails avec projectile figurant à la Fig. 1, schéma de principe en perspective avec vues éclatées ; phase de fin d'accélération. 2910609 4 La Fig. 1 montre un canon à rails et un projectile 80. Considéré dans l'axe de tir, le canon à rails comprend un bloc arrière 10 ayant un premier calibre dl. Dans le bloc arrière, se trouvent les rails 10a et 10b. En outre, le canon à rails comprend un bloc avant 20 ayant un deuxième calibre d2. Dans le bloc avant, sont disposés les rails 20a 5 et 20b. Le deuxième calibre d2 est plus petit que le premier calibre dl. La partie intermédiaire entre le bloc arrière 10 abritant le grand calibre dl et le bloc avant 20 abritant le petit calibre d2 est équipée d'un dispositif permettant de séparer les éléments 82b prévus à cet effet du sabot 82a du projectile 80. Le canon à rails et le projectile se trouvent en interaction fonctionnelle l'un avec l'autre. Le projectile 80 se compose d'un 10 sabot 82 dans lequel sont intégrés des ponts de courant 81. Sur la Fig. 2, on constate que le sabot 82 est équipé d'éléments 82b prévus pour en être séparés et conçus de telle manière que la longueur de la partie saillante des ponts de courant (81) est augmentée et que le calibre est réduit de la taille du premier 15 calibre dl à celle du deuxième calibre d2. Le dispositif permettant la séparation des éléments du sabot 82b sont des arêtes tranchantes 50. 20 Le bloc avant 20 abrite des rampes 60 dont l'écartement se rétrécit vers l'avant, de sorte qu'elles entrent en contact avec les ponts de courant 81 du projectile 80. Les éléments destinés à être séparés du sabot 82b sont constitués de couches de stratifié. Les couches de stratifié ne sont pas reliée entre elles par des fibres de 25 renforcement, mais simplement par une matrice en matière plastique. Les arêtes tranchantes 50 assurent la séparation des éléments 82b du corps du sabot 82a destinés à cet effet. II est également possible de placer des surfaces de rupture entre les éléments destinés 30 à être séparés du sabot (82b) et le corps du sabot (82a) lui-même. Les éléments destinés à être séparés du sabot 82b et le corps du sabot 82a peuvent être fabriqués de manière distincte et assemblées l'une avec l'autre par une couche de colle. La couche de colle constitue une surface de rupture. On retiendra une colle présentant des propriétés mécaniques appropriées. 2910609 5 Les Fig. 1 à 3 ne représentent que des schémas de principe dépourvus des détails non nécessaires à la présentation de l'invention. Par exemple, ni les rails de guidage latéral du canon ni l'alimentation en courant n'y sont représentés. Le déroulement du tir d'un projectile est décrit ci-après : Comme le montre la figure 1, le projectile 80 est accéléré au cours de la phase initiale dans le bloc arrière du canon à rails. Le premier rail 10a et le deuxième rail 10b 10 alimentent en énergie électrique les ponts de courant du projectile. Les ponts de courant 81 sont soumis à un processus d'abrasion. Avec la diminution progressive de la partie saillante présente initialement, le risque de formation de plasma augmente progressivement, et donc la forte usure des rails qu'il est susceptible d'entrainer. 15 Comme le montre la figure 2, les éléments séparables 82b sont séparés du sabot 82. Suite à la séparation de ces éléments (82b), la partie saillante des ponts de courant est allongée. En conséquence, la longueur saillante des ponts de courant est accrue, le calibre du projectile 80 est diminué d'autant. Le deuxième calibre d2 du bloc avant 20 du canon à rails est adapté au calibre réduit du projectile 80. Pour éviter le cisaillement 20 des ponts de courant lorsque le projectile pénètre dans le bloc avant 20 du canon, des rampes 60 ont été prévues dans la partie antérieure du bloc avant. La figure 3 présente la suite de l'accélération du projectile. La réduction du calibre permettant un allongement de la partie saillante des ponts de courant a pour effet 25 d'éviter la formation de plasma et de réduire l'usure des rails. Après avoir quitté le canon la charge utile 83 se sépare de son logement 84 et du corps du sabot 82a. 5 Revendications 1. Canon à rails apte à lancer un projectile avec ou sans sabot caractérisé en ce qu'il comporte un bloc arrière (10) ayant un premier calibre (dl) et un bloc avant (20) 5 ayant un second calibre (d2), le second calibre (d2) étant plus petit que le premier (dl ). 2. Canon à rails selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte,disposé au niveau d'une partie intermédiaire 100 située au niveau des parties se faisant face des dits bloc avant et arrière (20, 10), un dispositif (50) apte à réduire le calibre d'un 10 projectile ou d'un sabot. 3. Canon à rails selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif apte à réduire le calibre d'un projectile ou d'un sabot comporte des arêtes tranchantes (50). 4. Canon à rails selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif (50) apte à réduire le calibre d'un projectile ou d'un sabot est constitué par l'une des extrémités 15 dudit second bloc (20). 5. Canon à rails selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bloc avant comporte au moins une rampe (60) et préférentiellement deux rampes se faisant face. 6. Sabot ou projectile pour canon à rail selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 5, comportant des ponts de courant (81) saillant et caractérisé en ce qu'il comporte une ou plusieurs plaques supérieures (82b) dont le retrait est apte à permettre, d'une part, audit sabot ou projectile de passer d'un calibre dl à un calibre d2 et, d'autre part, d'augmenter la partie saillante des ponts de courant (81). 7. Sabot ou projectile la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites plaques sont 25 constituées par des couches stratifiées. 8. Sabot ou projectile selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte des surfaces de rupture entre les éléments (82b), destinés à être séparés du sabot ou du projectile, et le corps du sabot ou du projectile lui-même (82a). 30