Brevet FR3043766A1 — publié le 20170519

DISPOSITIF DE PROJECTION D'UN PROJECTILE PAR AIR COMPRIME A COMPRESSION PAR PISTON ELECTROMAGNETIQUE, PROCEDE DE PILOTAGE La présente invention a pour objet un dispositif de projection d'un projectile par air comprimé dont la compression est obtenue par un piston électromagnétique. L'invention couvre aussi un procédé de pilotage du dispositif de projection à compression par piston électromagnétique. On connaît une activité sportive et ludique dite "airsoft" qui consiste à utiliser des répliques d'armes et des projectiles notamment à des fins de jeux par équipes. La puissance des projectiles est limitée afin de rester dans le domaine du jeu sportif, ludique et stratégique. De nombreux agencements ont été proposés au cours du temps. II existe en effet des agencements qui utilisent des réserves de gaz comprimé afin de propulser le projectile grâce à un volume de gaz sous pression libéré à la demande à partir de la réserve de gaz. Ces réserves peuvent être de dimensions différentes mais un des problèmes est l'encombrement. Soit le volume est suffisant mais le contenant sous pression est encombrant soit il s'agit de cartouches de petit volume mais le nombre possible de tirs est limité. II faut de plus soit remplir le contenant sous pression, soit acheter des cartouches, ce qui n'est pas particulièrement satisfaisant. Un autre agencement, très courant et commercialisé en grand nombre, est basé sur des moyens électromécaniques. Ces moyens électromécaniques comprennent un moteur électrique et un ensemble de pignons entraînés par ledit moteur dite "gear box". Ces pignons ont deux fonctions, l'une d'alimenter un nez de poussée avec un projectile et l'autre de propulser ledit projectile avec de l'air sous pression, à partir du nez de poussée. Le nez de poussée est un tube creux, relié de façon étanche à une chambre fixe de pression. L'ensemble étant prévu pour être logé dans une réplique d'arme. Ce nez de poussée peut prendre deux positions, une position arrière permettant l'introduction d'une bille devant ledit nez de poussée et une position avant dans laquelle le nez de poussée introduit le projectile dans le canon de la réplique d'arme. 3043766 2 Ce projectile, généralement une bille, est positionné devant le nez de poussée à partir d'une réserve. La chambre fixe de pression comprend un piston, mobile en translation dans ladite chambre fixe de pression. 5 La partie avant du piston mobile porte des moyens d'étanchéité avec la chambre fixe dans laquelle il est mobile en translation. L'arrière du piston prend appui sur une extrémité d'un ressort interposé entre l'arrière dudit piston, l'autre extrémité du ressort prenant appui sur le fond d'un carter dans lequel est disposé l'ensemble des moyens électromagnétiques. Les pignons et le moteur assurent le déplacement du piston dans la chambre fixe de pression 10 vers l'arrière de la chambre, généralement au moyen d'une crémaillère, ce qui comprime le ressort et lorsque le piston est reculé au maximum de sa translation, le ressort se trouve également comprimé au maximum, simultanément. Le pignon d'entraînement du piston est muni d'une plage sans denture, si bien que lors de sa rotation, immédiatement après la compression maximale, ledit pignon libère le piston qui se 15 trouve propulsé vers l'avant dans la chambre sous l'effet de la détente du ressort. Ce déplacement comprime l'air dans ladite chambre. Ceci accélère donc très fortement l'air dans le nez de poussée et cet air propulse alors le projectile, en l'occurrence la bille dans le canon. Ce mécanisme est très intéressant car il utilise l'énergie électrique qui peut être stockée dans des accus ou des piles pour alimenter le moteur. 20 Ce type d'énergie est très pratique, aisément disponible, aisément rechargeable, avec une bonne autonomie. Par contre, la poussée est directement tributaire du ressort et on sait qu'un ressort a des propriétés qui varient au cours du temps, qui varient en fonction de la température. Surtout un ressort présente un inconvénient majeur, celui de libérer une poussée qui est irrégulière avec une forte puissance en début de poussée et avec une 25 atténuation en fin de course. Enfin, les moyens électromécaniques sont néanmoins fortement consommateurs d'énergie notamment du fait des frottements Or, il faudrait au contraire disposer soit d'une force libérée constante, soit progressive afin de lancer la bille en vainquant l'inertie puis en accélérant ladite bille une fois mise en déplacement, c'est-à-dire avoir la maîtrise de l'accélération de la bille afin d'optimiser le transfert d'énergie. 3043766 3 De même, la libération du ressort/piston comme la butée du ressort/piston en fin de course conduisent à un défaut flagrant de souplesse induisant sur la précision du tir et pour le moins sur le confort du tireur. Ce domaine est donc à la recherche d'un mécanisme qui conserve les avantages de l'énergie 5 électrique, qui diminue au maximum la consommation de façon à augmenter la capacité du nombre de tirs ou pour une même capacité alléger le poids de la réplique d'arme, qui ne génère pas ou peu de vibrations, chocs et bruits. En effet, il serait utile de diminuer le bruit du mécanisme, sachant que les moyens électromécaniques émettent nécessairement un certain bruit, du fait de l'engrènement des 10 pignons, surtout dans un volume fermé faisant caisse de résonnance, ce qui diminue la furtivité du tireur. Le domaine est surtout à la recherche de performances techniques qui consistent pour une même puissance consommée à délivrer la puissance optimale donc à améliorer le rendement de projection du projectile. 15 C'est ainsi que la présente invention permet de pallier les problèmes de l'art antérieur, d'apporter des caractéristiques nouvelles et même de proposer un pilotage du dispositif de projection. Le dispositif et son procédé de pilotage sont maintenant décrits en détail suivant un mode de réalisation particulier, non limitatif, cette description étant établie en regard des dessins 20 annexés. Sur ces dessins, les différentes figures représentent : Figure 1 : une vue en perspective du dispositif de projection selon la présente invention, Figure 2 : une vue éclatée des différents constituants dudit dispositif représenté sur la figure 1, 25 Figure 3 : une vue en coupe de détail, en éclaté du piston mobile, du noyau et du concentrateur de champ, Figure 4 : une vue en coupe de détail des moyens électromagnétiques de projection, après montage, Figure 5 : une vue en perspective éclatée du nez de poussée, 30 Figure 6 : une vue en coupe du nez de poussée, après montage, Figures 7A à 7E : un synoptique basique de fonctionnement du dispositif de projection électromagnétique selon la présente invention, 3043766 4 Figure 8 : un diagramme de phases illustrant le procédé de pilotage du dispositif de projection électromagnétique selon la présente invention, Figure 9 : une vue du schéma des flux magnétiques en jeu, Figure 10 : une première variante de réalisation de l'évent de la plaque de champ et 5 de la culasse, Figure 11 : une deuxième variante de réalisation de l'évent de la plaque de champ et de la culasse. La présente invention est maintenant décrite en regard des figures 1 et 2 afin de définir les parties constituantes du dispositif de projection électromagnétique selon la présente 10 invention. Ces différents constituants sont notamment conçus pour être intégrés dans un carter qui peut être une réplique d'arme. Cette réplique d'arme comporte au moins un canon destiné à guider le projectile projeté par le dispositif de projection selon la présente invention. Une source d'énergie électrique, non représentée, doit être associée au dispositif de 15 projection selon l'invention pour en permettre son fonctionnement, ladite source ne faisant pas partie de la présente invention et restant à la portée de l'homme de l'art. Sur ces figures, on a représenté un fourreau 10 qui reçoit à l'intérieur des moyens 12 électromagnétiques mobiles et un nez de poussée 14. Le fourreau 10 est de forme intérieure cylindrique d'un diamètre Dl. De façon préférentielle 20 le matériau du fourreau est en fer doux à très faible teneur en carbone ou en alliage de fer/cobalt. A proximité de l'extrémité 10-1 avant du fourreau, une gorge 10-3 annulaire est ménagée sur la paroi interne du fourreau. Selon un mode de réalisation particulier, le fourreau 10 comporte au moins une lumière, en 25 l'occurrence deux lumières 16-1, 16-2, disposées chacune suivant une génératrice, donc parallèles. Ces lumières sont débouchantes et permettent la mise en communication de l'intérieur du fourreau et l'extérieur dudit fourreau. Ces lumières 16-1, 16-2, ont une longueur L et se prolongent sensiblement à partir de l'extrémité 10-2 arrière du fourreau 10. 30 Le fourreau 10 reçoit les moyens 12 électromagnétiques de projection ainsi que détaillé sur les figures 3, 4 et 5. Ces moyens 12 électromagnétiques comprennent à l'extrémité 10-2 arrière du fourreau 10, une culasse 18 réalisée en fer doux à très faible teneur en carbone ou 3043766 5 en alliage de fer/cobalt. Cette culasse est fixée sur l'extrémité arrière du fourreau 10 grâce à un lamage d'un diamètre D2 REVENDICATIONS1. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé, notamment prévu pour être intégré dans une réplique d'arme, associé à une source d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un fourreau (10) qui reçoit à l'intérieur des moyens (12) électromagnétiques de déplacement d'un piston (34) mobile dans ledit fourreau (10) entre un nez de poussée (14), obturant l'avant (10-1) dudit fourreau muni d'un tube (50) de projection et une culasse (18) obturant l'arrière (10-2) dudit fourreau. 2. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (12) électromagnétiques de déplacement d'un piston (34) mobile comprennent un aimant (24) permanent, solidaire de ladite culasse (18) et un enroulement (38) d'un fil conducteur, disposé sur le piston (34) et relié électriquement à la source d'énergie électrique. 3. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fourreau (10) comprend au moins une lumière (16-1, 16-2), disposée suivant une génératrice dudit fourreau et débouchante et les extrémités (38-1, 38-2) du fil conducteur constituant cet enroulement (38) sont en saillie à l'arrière du piston (34) et sont solidaires chacune d'une borne (40-1, 40-2), rigide et conductrice, solidaire de l'arrière dudit piston (34). 4. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens (12) électromagnétiques de déplacement d'un piston (34) mobile dans ledit fourreau (10) comprennent un concentrateur de champ associé à l'aimant permanent. 5. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la culasse (18), l'aimant (24) permanent et la plaque (28) de champ portent un trou (20, 26, 30). 6. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les trous de la plaque (28) de champ et de la culasse (18) sur la face (22) arrière portent un évent. 3043766 12 7. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (34) porte des moyens (46) d'étanchéité par rapport à la surface intérieure du fourreau (10). 8. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon la revendication 7, 5 caractérisé en ce que les moyens (46) d'étanchéité par rapport à la surface intérieure du fourreau (10) sont des joints dynamiques sous forme d'au moins une gorge (48) périphérique. 9. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nez (14) de poussée comporte un tube (50) de projection avec une extrémité (50-1) avant et une extrémité (50-2) arrière, une coiffe 10 (52) ayant un profil conjugué de celui du piston (34), des moyens (54) d'étanchéité avec la paroi intérieure du fourreau (10), et des moyens (64) de rappel en position dudit tube (50) de projection. 10. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens (64) de rappel en position comprennent une butée (66) 15 avant, ménagée et monolithique avec le tube (50), une coupelle (68), apte à venir se monter sur ledit tube et à venir en appui contre ladite butée, un carter (70) cylindrique, réalisé en deux demi-coques (70-1, 70-2), solidarisées par un circlip (74) périphérique et destinées à venir se fermer autour dudit tube (50) de projection, et un ressort (72) interposé entre l'extrémité arrière dudit carter (70) et la coupelle (68). 20 11. Dispositif de projection d'un projectile B par air comprimé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fourreau (10) et la culasse (18) sont en matériau métallique choisi parmi le fer doux à très faible teneur en carbone ou un alliage de fer/cobalt. 12. Procédé de pilotage du dispositif selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes : Alimenter avec une polarité +/- l'enroulement (38) du piston (34) dans le fourreau (10) pour provoquer son déplacement en translation vers l'arrière jusqu'en butée, Inverser la polarité -/+ de l'alimentation de l'enroulement (38) pour provoquer le déplacement en translation du piston (34) vers l'avant jusqu'à ce que ledit piston vienne en butée contre le nez (14) de poussée. 13. Procédé de pilotage du dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes : 3043766 13 Alimenter avec une polarité +/- l'enroulement (38) du piston (34) pour provoquer son déplacement vers l'arrière, Inverser la polarité -/+ de l'enroulement (38) avant l'arrivée du piston (34) en butée de façon à assurer un freinage dudit piston, Alimenter avec une polarité -/+ l'enroulement (38) du piston (34) pour provoquer son déplacement vers l'avant, et Inverser la polarité +/- de l'enroulement (38) avant l'arrivée du piston (34) en butée contre le nez (14) de poussée de façon à assurer un freinage dudit piston.