EP0596759A1 - Arme à propulseur liquide - Google Patents

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Publication number
EP0596759A1
EP0596759A1 EP93402261A EP93402261A EP0596759A1 EP 0596759 A1 EP0596759 A1 EP 0596759A1 EP 93402261 A EP93402261 A EP 93402261A EP 93402261 A EP93402261 A EP 93402261A EP 0596759 A1 EP0596759 A1 EP 0596759A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
channel
piston
propellant
reservoir
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP93402261A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Begneu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giat Industries SA
Original Assignee
Giat Industries SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giat Industries SA filed Critical Giat Industries SA
Publication of EP0596759A1 publication Critical patent/EP0596759A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A1/00—Missile propulsion characterised by the use of explosive or combustible propellant charges
    • F41A1/04—Missile propulsion using the combustion of a liquid, loose powder or gaseous fuel, e.g. hypergolic fuel

Definitions

  • the present invention relates to a liquid propellant weapon, of the type comprising a system for injecting a propellant in liquid form into a combustion chamber delimited between a projectile, placed in the barrel of the weapon, and a valve obturator which closes the rear end of the tube, the injection system comprising at least one reservoir in communication with the chamber and containing the propellant, a movable piston inside the reservoir and a priming device combustion of a small amount of propellant directly injected into the chamber, said injection system using the pressure of the combustion gases in the chamber to cause displacement of the piston and cause injection into the chamber of the propellant stored in the tank.
  • a liquid propellant weapon Compared to a powder weapon, a liquid propellant weapon has the particular advantage of allowing continuous adjustment of the range of the trajectory of the projectile as a function of the volume of the propellant injected into the chamber, this volume being able to be very precisely defined.
  • a liquid propellant weapon provides a better distribution of the pressure exerted on the projectile during its internal ballistic phase in the tube.
  • the object of the invention is to design a liquid propellant weapon which implements the principle of using the pressure of the combustion gases to inject the propellant into the chamber, in particular to increase the speed of the projectile at the exit of the tube.
  • the invention provides a liquid propellant weapon of the aforementioned type, characterized in that the injection system comprises several reservoirs, of variable volume, in each of which a piston is slidably mounted, in that the reservoirs are made in an annular body attached around the tube, each reservoir communicating with the chamber by an inlet pipe to allow the pressure of the combustion gases to cause the displacement of the piston and by an outlet pipe to inject under pressure the propulsion in the chamber following the displacement of the piston, and in that a pressure-controlled valve is housed inside each outlet pipe to allow the passage of the propellant when the pressure in the tank becomes higher pressure in the combustion chamber.
  • the body of the injection system is pierced with a series of first longitudinal channels extending parallel to the axis of the tube, a variable volume reservoir being defined inside each channel between two bottom walls respectively constituted by a plug which seals one end of the channel, and by a cylindrical element adjustable in axial position inside the channel and which seals the other end of this channel.
  • each outlet pipe connecting a reservoir and the chamber is produced in the body of the injection system and is constituted by a second longitudinal channel extending parallel to the axis of the tube, by a connecting channel between the reservoir and this second channel and by a radial connecting channel which crosses the wall of the tube to communicate the chamber with the second longitudinal channel.
  • the first longitudinal channels in which the reservoirs are made and the second longitudinal channels which make these reservoirs communicate with the chamber are substantially regularly distributed around of the tube, the second channels being respectively interposed between the first channels.
  • the valve housed in each outlet pipe comprises a shutter formed by a tubular element of which a front end face is closed by a bottom wall pierced with a central opening, the tubular element being centered and mounted to slide, in a sealed manner, in said outlet pipe, a centered piston and mounted to slide in sealed manner inside each shutter, said piston being in abutment on a rod which extends a plug which closes a open end of the second associated longitudinal channel, and a return spring for applying the bottom wall of the obturator to an annular seat machined in the body of the injection system at the area of the outlet pipe located at the intersection between the second longitudinal channel and the radial channel which makes this second channel communicate with the combustion chamber.
  • valve of each valve when the valve of each valve is supported on its seat, it closes the passage section between the second longitudinal channel and the radial channel of the associated outlet pipe, and according to another characteristic of the Invention, a variable volume chamber is delimited inside each shutter between its bottom wall and its piston, said chamber communicating with said second longitudinal channel through the central opening of the bottom wall of the shutter, said chamber having a cross section smaller than that of the outlet pipe so that the pressure of the propellant is exerted on both sides of the bottom wall of the shutter when the valve is closed.
  • the return force of the valve spring which is necessary to maintain the latter closed must only be greater than the difference of the opposite forces exerted by the pressure of the propellant on the two faces of the bottom wall of the shutter, which makes it possible to limit the return force of the spring which is necessary maintaining the valve in the closed position before injecting the propellant into the chamber.
  • the cylindrical element forming the adjustable bottom in axial position of each reservoir is screwed inside a first associated channel and is movable by means of a mechanism comprising a fixed sleeve housed in the body of the injection system and secured in rotation with the latter by at least one key, the sleeve being driven in rotation by a drive member.
  • damping means are provided inside each reservoir to brake the piston at the end of the stroke.
  • damping means include in particular an axial stop or core which is intended to project more or less inside the associated tank through the cylindrical element which forms the adjustable bottom of the tank, and a recess provided on the front face of the piston and intended to engage around the core at the end of the piston stroke, to brake the piston by a rolling effect of the propellant between the outside diameter of the core and the diameter of the recess.
  • the adjustment of the position of the core is designed so that the more the volume of the tank is increased, the more the core lengthens inside the tank and, conversely, the volume is reduced and the more the carrot retracts.
  • each mechanism for adjusting the axial position of the movable tank bottom of each tank also ensures simultaneous positioning of the associated core.
  • FIG. 1 there is partially shown a tube 1 of a medium or large caliber weapon with liquid propellant, with a projectile 2 placed in the tube 1 at a forcing cone 3 , in a manner known per se.
  • the rear end of the tube 1 can be sealed in a sealed manner by a breech obturator 4.
  • a combustion chamber 5 is delimited in the tube 1 between the projectile 2 and the breech obturator 4 in the closed position thereof.
  • This liquid propellant weapon is equipped with an injection system in accordance with the invention for injecting under pressure into the chamber 5 a propellant, such as a propellant in liquid or gelled form, stored in several reservoirs 10, to variable volume, arranged around the tube 1.
  • a propellant such as a propellant in liquid or gelled form
  • the injection system comprises an annular body 11 attached around the tube 1 of the weapon.
  • the body 11 is centered and fixed on the tube 1 by means of a nut 12 and a key 13 for example.
  • First longitudinal channels 15 are drilled in the body 11, parallel to the axis of the tube 1.
  • a reservoir 10 with variable volume is defined in each channel 15 between two bottoms 16 and 17 respectively constituted by a plug which seals a end of the channel 15, and by a cylindrical element adjustable in axial position inside the channel 15 and which also seals the other end of the latter.
  • a pressure multiplier piston 18 is slidably mounted inside each tank 10. The tank bottom 16 formed from the plug is extended in each tank by an axial stop 19 on which the piston 18 is supported when the tank 10 is filled. In this position of the piston 18, an annular chamber 20 is delimited in the tank 10 around the stop 19.
  • Each chamber 20 communicates with the combustion chamber 5 by an inlet pipe 21 formed by a channel pierced in the body 11 of the injection system and in the wall of the tube 1.
  • Each tank 10 also communicates with the combustion chamber 5 via an outlet pipe 22 pierced inside the body 11 of the injection system.
  • Each outlet pipe 22 consists of a second blind longitudinal channel 25 and adjacent to the channel 15 in which the associated reservoir 10 is defined, at least one communication channel 26 between the reservoir 10 and the channel 25, and a radial channel 27 pierced in the wall of the tube 1 to communicate the second longitudinal channel 25 and the chamber 5.
  • the free end of each second longitudinal channel 25 opens to the end face of the body 11 which is adjacent to the rear part of the barrel 1 of the barrel where the cylinder head valve 4.
  • first series of longitudinal channels 15 in which the reservoirs 10 are defined and the second series of longitudinal channels 25 for placing these reservoirs 10 in communication with the chamber 5, are substantially regularly distributed around the tube 1, the channels 25 being inserted between the channels 15, as is clear from FIG. 3.
  • a valve 30 is mounted in each outlet pipe 22 which connects a reservoir 10 and the chamber 5.
  • the valve 30 is located at the intersection of the second blind longitudinal channel 25 and the radial channel 27 of each outlet pipe 22.
  • each valve 30 comprises a shutter 31 formed of a tubular element, one end face or front face of which is closed by a bottom wall 32 which is pierced with a central opening 33.
  • the shutter 31 is slidably mounted, in a sealed manner, in the second associated longitudinal channel 25, by being introduced into the latter by its front face so that its bottom wall 32 can come to bear on an annular seat 35 machined in the body 11 around from the end of the longitudinal channel 25 which opens into the radial channel 27.
  • a piston 36 centered and mounted sliding in leaktight manner inside each shutter 31, is supported on the end of a rod 37 which extends a plug 38 which non-sealingly closes the open end of the associated blind longitudinal channel 25.
  • a return spring 40 attached around the rod 37 urges each shutter 31 to bear on its seat 35, so as to close the passage section between the radial channel 27 and the longitudinal channel 25.
  • a variable volume chamber 41 is thus delimited between the bottom wall 32 and the piston 36 of each shutter 31.
  • the propellant contained in the second associated longitudinal channel 25 penetrates into the chamber 41 so that its pressure can be applied to the two faces of the bottom wall 32 of the shutter 31.
  • the chambers 41 have a cross section smaller than that of the second longitudinal channels 25. Under these conditions, to maintain each valve 30 closed, it suffices that the force exerted by the return spring 40 of each valve 30 is slightly greater than the difference of the forces exerted simultaneously by the pressure of the propellant on the two faces of the bottom wall 32 of the shutter 31.
  • each tank 10 The axial position of the tank bottom 17 of each tank 10 is adjusted inside the associated channel 15 by a mechanism 50 described below.
  • the cylindrical element which forms the tank bottom 17 is mounted by screwing inside the channel 15, the corresponding threads being symbolized by the reference 51.
  • a sleeve 52 is housed at the 'interior of each tank bottom 17, and it extends over a length less than that of the latter. This sleeve 52 projects in part outside the channel 15, and it ends in a pinion 53 driven in rotation by a crown 54, itself driven by a drive member not shown.
  • Each tank bottom 17 is integral in rotation with the sleeve 52 associated by at least one key 55 which engages freely in a longitudinal groove 56 extending along the external wall of the sleeve 52.
  • Damping means 58 are provided inside each reservoir 10 to brake the piston 18 at the end of the stroke. These means 58 are described below with reference to FIGS. 5, 5a and 6.
  • a fixed guide rod 60 is mounted inside the sleeve 52 of each tank bottom 17.
  • This rod 60 has a generally rectangular cross section, so that two arms 61 disposed on either side of the rod 60 can slide freely inside the sleeve 52.
  • These two arms 61, at the outlet of the sleeve 52, are integral with one end of a support rod 62 which is extended by an axial stop 65, called a carrot, intended to be made more or less protruding inside the tank 10 associated through the tank bottom 17.
  • This core 65 is screwed inside the cylindrical element which forms each tank bottom 17, the corresponding threads being symbolized by reference 63. It is important to note that these threads 63 are tighter than the threads 51 by which the tank bottom 17 is screwed into the associated longitudinal channel 15, and that the rectangular section of the guide rod idage 60 makes it possible to immobilize the associated core 65 in rotation.
  • the associated tank bottom 17 and the core 65 move axially in the same direction, but at different speeds to obtain different displacement lengths, that is to say to obtain a relative displacement between the tank bottom 17 and the core 65.
  • each piston 18 which is adjacent to the tank bottom 17 has a recess 66 intended to engage around the core 65 when the piston 18 arrives towards the end of its stroke.
  • the mechanism 50 which adjusts the axial position of the bottom of the cylinder 17, also simultaneously and in perfect synchronism adjusts the length of the core 65 which projects inside the tank 10.
  • each tank 10 has a reduction in outside diameter which makes it possible to accommodate at least one damping ring 68 at the end of the race on which a sleeve 69 forming a stop is supported, retained by a nut 70.
  • each reservoir 10 is adjusted to store the total amount of propellant necessary for firing the projectile 2.
  • This operation consists in adjusting the axial position of the reservoir bottom 17 of each reservoir 10.
  • each reservoir bottom 17 can be moved between a position corresponding to a reservoir of maximum volume (FIG. 5) and a position corresponding to a reservoir of volume minimum ( Figure 5a).
  • the sleeve 52 is rotated by means of the pinion 53 and the crown 54. The rotation of the sleeve 52 causes the displacement of the tank bottom 17 inside the channel 15 in a direction which is a function of the direction of rotation of the sleeve 52.
  • the core 65 moves in the same direction, but over a shorter distance.
  • the more the volume of a reservoir 10 is increased the more the associated core 65 projects inside the tank 10, and vice versa when the volume of the tank 10 is reduced.
  • each tank communicates to the outside via at least one channel 75 (FIGS. 1 and 2 ) in which is housed a non-return valve (not shown).
  • a non-return valve not shown.
  • the propellant causes the recoil of each piston 18 which comes to bear on the stop 19 when the reservoir 10 is full.
  • the propellant also spreads in the outlet pipes 22 and in the chambers 41 of the valves 31 of the valves 30. The propellant then has insufficient pressure to open the valves 30 which thus interrupt its flow towards the combustion chamber 5.
  • valves 30 are therefore in the closed position, from the moment when the force exerted by the return spring 40 on the rear face of the shutter 31 of each valve 30 is greater than the difference of the forces exerted by the propulsion on the two opposite faces of the bottom wall 32 of the shutter 31.
  • a priming phase which consists in injecting under pressure a small quantity of propellant directly into the combustion chamber 5 through a channel 76 machined in the rear part of the tube 1 tear.
  • the propellant is then ignited by an electrode 77, for example, which protrudes inside the chamber 5.
  • the gases freely penetrate inside the chambers 20 of the tanks 10 through the inlet pipes 21, and as soon as their pressure becomes sufficient, they cause the displacement of the pistons 18.
  • each piston 18 compresses the propellant contained in the reservoir 10 and the associated outlet pipe 22.
  • the propellant has reached the pressure necessary to open the valves 30, it can then flow continuously to the combustion chamber 5, but this pressure is still insufficient for the projectile 2 to leave the cone of necessarily 3.
  • the piston 18 is supported on the sleeve 69 and its residual energy is absorbed by the damping ring 68.
  • each piston 18 When the tanks 10 are empty, each piston 18 is substantially in contact with the tank bottom 17 via the sleeve 69. Also, to initiate the recoil movement of the piston 18, when the associated tank 10 is refilled, lateral notches 69a (FIG. 5) are provided at the sleeve 69 so that the propellant spreads between the piston 18 and the tank bottom 17. It should be noted that these notches 69a favor, at the end of injection, the evacuation of the propellant trapped between the piston 18 and the bottom of the cylinder 17 of each reservoir 10.
  • the invention is in no way limited to the embodiment described above.
  • the means used to adjust the volume of each tank 10 may be different, as well as the shape and the arrangement of the pipes which connect each tank 10 to the combustion chamber 5.

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Abstract

L'Invention concerne une arme à propulseur liquide qui comprend un système d'injection comprenant plusieurs réservoirs (10), à volume variable dans chacun desquels un piston (18) est monté libre en translation. Les réservoirs (10) sont réalisés dans un corps annulaire (11) rapportés autour du tube (1) de l'arme, chaque réservoir (10) communiquant avec une chambre (5) de combustion par une canalisation d'entrée (21) pour provoquer le déplacement du piston (18) par la pression des gaz de combustion de la chambre (5) et par une canalisation de sortie (22) pour injecter sous pression l'agent de propulsion à l'intérieur de la chambre (5) par suite du déplacement du piston (18). <IMAGE>

Description

  • La présente Invention concerne une arme à propulseur liquide, du type comprenant un système d'injection d'un agent de propulsion sous forme liquide dans une chambre de combustion délimitée entre un projectile, mis à poste dans le tube de l'arme, et un obturateur de culasse qui ferme l'extrémité arrière du tube, le système d'injection comprenant au moins un réservoir en communication avec la chambre et contenant l'agent de propulsion, un piston mobile à l'intérieur du réservoir et un dispositif d'amorçage de la combustion d'une faible quantité d'agent de propulsion directement injectée dans la chambre, ledit système d'injection utilisant la pression des gaz de combustion dans la chambre pour provoquer le déplacement du piston et entraîner l'injection dans la chambre de l'agent de propulsion stocké dans le réservoir.
  • Par rapport à une arme à poudre, une arme à propulseur liquide présente notamment l'avantage de permettre un réglage continu de la portée de la trajectoire du projectile en fonction du volume de l'agent de propulsion injecté dans la chambre, ce volume pouvant être défini de manière très précise. En outre, une arme à propulseur liquide permet d'obtenir une meilleure répartition de la pression qui s'exerce sur le projectile au cours de sa phase de balistique intérieure dans le tube.
  • Le but de l'Invention est de concevoir une arme à propulseur liquide qui met en oeuvre le principe de l'utilisation de la pression des gaz de combustion pour injecter l'agent de propulsion dans la chambre, afin d'augmenter notamment la vitesse du projectile à la sortie du tube.
  • A cet effet, l'Invention propose une arme à propulseur liquide du type précité, caractérisée en ce que le système d'injection comprend plusieurs réservoirs, à volume variable, dans chacun desquels un piston est monté coulissant, en ce que les réservoirs sont réalisés dans un corps annulaire rapporté autour du tube, chaque réservoir communiquant avec la chambre par une canalisation d'entrée pour permettre à la pression des gaz de combustion de provoquer le déplacement du piston et par une canalisation de sortie pour injecter sous pression l'agent de propulsion dans la chambre par suite du déplacement du piston, et en ce qu'une soupape commandée en pression est logée à l'intérieur de chaque canalisation de sortie pour autoriser le passage de l'agent de propulsion lorsque la pression dans le réservoir devient supérieure à la pression dans la chambre de combustion.
  • Selon une autre caractéristique de l'Invention, le corps du système d'injection est percé d'une série de premiers canaux longitudinaux s'étendant parallèlement à l'axe du tube, un réservoir à volume variable étant défini à l'intérieur de chaque canal entre deux parois de fond respectivement constituées par un bouchon qui obture de façon étanche une extrémité du canal, et par un élément cylindrique réglable en position axiale à l'intérieur du canal et qui ferme de façon étanche l'autre extrémité de ce canal.
  • Selon une autre caractéristique de l'Invention, chaque canalisation de sortie faisant communiquer un réservoir et la chambre, est réalisée dans le corps du système d'injection et est constituée par un second canal longitudinal s'étendant parallèlement à l'axe du tube, par un canal de liaison entre le réservoir et ce second canal et par un canal radial de liaison qui traverse la paroi du tube pour faire communiquer la chambre avec le second canal longitudinal.
  • Selon un mode de réalisation de l'Invention, les premiers canaux longitudinaux dans lesquels sont réalisés les réservoirs et les seconds canaux longitudinaux qui font communiquer ces réservoirs avec la chambre, sont sensiblement régulièrement répartis autour du tube, les seconds canaux étant respectivement intercalés entre les premiers canaux.
  • Selon encore une autre caractéristique de l'Invention, la soupape logée dans chaque canalisation de sortie comprend un obturateur formé d'un élément tubulaire dont une face d'extrémité avant est fermée par une paroi de fond percée d'une ouverture centrale, l'élément tubulaire étant centré et monté coulissant, de manière étanche, dans ladite canalisation de sortie, un piston centré et monté coulissant de manière étanche à l'intérieur de chaque obturateur, ledit piston étant en appui sur une tige qui prolonge un bouchon qui ferme une extrémité ouverte du second canal longitudinal associé, et un ressort de rappel pour appliquer la paroi de fond de l'obturateur sur un siège annulaire usiné dans le corps du système d'injection au niveau de la zone de la canalisation de sortie située à l'intersection entre le second canal longitudinal et le canal radial qui fait communiquer ce second canal avec la chambre de combustion.
  • D'une manière générale, lorsque l'obturateur de chaque soupape est en appui sur son siège, il ferme la section de passage entre le second canal longitudinal et le canal radial de la canalisation de sortie associée, et selon une autre caractéristique de l'Invention, une chambre à volume variable est délimitée à l'intérieur de chaque obturateur entre sa paroi de fond et son piston, ladite chambre communiquant avec ledit second canal longitudinal par l'ouverture centrale de la paroi de fond de l'obturateur, ladite chambre ayant une section transversale inférieure à celle de la canalisation de sortie pour que la pression de l'agent de propulsion s'exerce sur les deux faces de la paroi de fond de l'obturateur lorsque la soupape est fermée.
  • Ainsi, la force de rappel du ressort de la soupape qui est nécessaire pour maintenir celle-ci fermée, doit seulement être supérieure à la différence des forces opposées exercées par la pression de l'agent de propulsion sur les deux faces de la paroi de fond de l'obturateur, ce qui permet de limiter la force de rappel du ressort qui est nécessaire au maintien de la soupape en position fermée avant l'injection de l'agent de propulsion dans la chambre.
  • Selon une autre caractéristique de l'Invention, l'élément cylindrique formant le fond règlable en position axiale de chaque réservoir se visse à l'intérieur d'un premier canal associé et est déplaçable au moyen d'un mécanisme comprenant un manchon fixe logé dans le corps du système d'injection et solidarisé en rotation avec celui-ci par au moins une clavette, le manchon étant entraîné en rotation par un organe moteur.
  • Enfin, selon encore une autre caractéristique de l'Invention, il est prévu des moyens amortisseurs à l'intérieur de chaque réservoir pour freiner le piston en fin de course.
  • Ces moyens amortisseurs comprennent notamment une butée axiale ou carotte qui est destinée à faire plus ou moins saillie à l'intérieur du réservoir associé au travers de l'élément cylindrique qui forme le fond réglable du réservoir, et un évidement prévu à la face avant du piston et destiné à s'engager autour de la carotte en fin de course du piston, pour freiner le piston par un effet de laminage de l'agent de propulsion entre le diamètre extérieur de la carotte et le diamètre de l'évidement.
  • D'une manière générale, le réglage de la position de la carotte est conçu de manière à ce que plus on augmente le volume du réservoir et plus la carotte s'allonge à l'intérieur du réservoir et, inversement plus on diminue ce volume et plus la carotte se rétracte.
  • Selon un mode de réalisation avantageux, chaque mécanisme de réglage de la position axiale du fond de réservoir mobile de chaque réservoir assure également et simultanément le positionnement de la carotte associée.
  • D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'Invention ressortiront de la description explicative qui va suivre faite en référence aux Dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'une arme à propulseur liquide avec un système d'injection conforme à l'Invention, le système étant représenté à l'état initial,
    • la figure 2 est une vue schématique de la figure 1 pour illustrer l'état du système d'injection en cours de fonctionnement,
    • la figure 3 est une vue de droite de la figure 1 avec arrachement partiel,
    • les figures 4 et 4a sont des vues en coupe schématiques pour illustrer la structure et le principe de fonctionnement d'une soupape du système d'injection,
    • les figures 5 et 5a sont des vues en coupe pour illustrer le principe de réglage du volume d'un réservoir du système d'injection,
    • et la figure 6 est une vue en coupe partielle selon la ligne VI-VI de la figure 5.
  • En se reportant à la figure 1, il a été partiellement représenté un tube 1 d'une arme de moyen ou de gros calibre à propulseur liquide, avec un projectile 2 mis à poste dans le tube 1 au niveau d'un cône de forcement 3, d'une façon connue en soi.
  • L'extrémité arrière du tube 1 est obturable de manière étanche par un obturateur de culasse 4. Une chambre 5 de combustion est délimitée dans le tube 1 entre le projectile 2 et l'obturateur de culasse 4 en position fermée de celui-ci.
  • Cette arme à propulseur liquide est équipée d'un système d'injection conforme à l'Invention pour injecter sous pression dans la chambre 5 un agent de propulsion, tel qu'un ergol sous forme liquide ou gélifié, stocké dans plusieurs réservoirs 10, à volume variable, disposés autour du tube 1.
  • Selon un mode de réalisation de l'Invention illustré sur les différentes figures, le système d'injection comprend un corps annulaire 11 rapporté autour du tube 1 de l'arme. Le corps 11 est centré et fixé sur le tube 1 au moyen d'un écrou 12 et d'une clavette 13 par exemple.
  • Des premiers canaux longitudinaux 15 sont percés dans le corps 11, parallèlement à l'axe du tube 1. Un réservoir 10 à volume variable est défini dans chaque canal 15 entre deux fonds 16 et 17 respectivement constitués par un bouchon qui ferme de façon étanche une extrémité du canal 15, et par un élément cylindrique réglable en position axiale à l'intérieur du canal 15 et qui ferme également de manière étanche l'autre extrémité de celui-ci. Un piston 18 multiplicateur de pression est monté coulissant à l'intérieur de chaque réservoir 10. Le fond de réservoir 16 formé du bouchon se prolonge dans chaque réservoir par une butée axiale 19 sur laquelle le piston 18 prend appui lorsque le réservoir 10 est rempli. Dans cette position du piston 18, une chambre annulaire 20 est délimitée dans le réservoir 10 autour de la butée 19. Chaque chambre 20 communique avec la chambre 5 de combustion par une canalisation d'entrée 21 formée d'un canal percé dans le corps 11 du système d'injection et dans la paroi du tube 1.
  • Chaque réservoir 10 communique également avec la chambre 5 de combustion par une canalisation de sortie 22 percée à l'intérieur du corps 11 du système d'injection. Chaque canalisation de sortie 22 est constituée d'un second canal longitudinal 25 borgne et adjacent au canal 15 dans lequel est défini le réservoir 10 associé, d'au moins un canal de communication 26 entre le réservoir 10 et le canal 25, et d'un canal radial 27 percé dans la paroi du tube 1 pour mettre en communication le second canal longitudinal 25 et la chambre 5. L'extrémité libre- de chaque second canal longitudinal 25 débouche à la face d'extrémité du corps 11 qui est adjacente à la partie arrière du tube 1 de l'arme où vient se loger l'obturateur de culasse 4.
  • Globalement, la première série de canaux longitudinaux 15 dans lesquels sont définis les réservoirs 10 et la seconde série de canaux longitudinaux 25 de mise en communication de ces réservoirs 10 avec la chambre 5, sont sensiblement régulièrement répartis autour du tube 1, les canaux 25 étant intercalés entre les canaux 15, comme cela ressort clairement de la figure 3.
  • Une soupape 30 est montée dans chaque canalisation de sortie 22 qui fait communiquer un réservoir 10 et la chambre 5. Dans l'exemple considéré ici, la soupape 30 est située à l'intersection du second canal longitudinal borgne 25 et du canal radial 27 de chaque canalisation de sortie 22.
  • En référence à la figure 4, chaque soupape 30 comprend un obturateur 31 formé d'un élément tubulaire dont une face d'extrémité ou face avant est fermée par une paroi de fond 32 qui est percée d'une ouverture centrale 33. L'obturateur 31 est monté coulissant, de manière étanche, dans le second canal longitudinal 25 associé, en étant introduit dans celui-ci par sa face avant pour que sa paroi de fond 32 puisse venir prendre appui sur un siège annulaire 35 usiné dans le corps 11 autour de l'extrémité du canal longitudinal 25 qui débouche dans le canal radial 27.
  • Un piston 36, centré et monté coulissant de manière étanche à l'intérieur de chaque obturateur 31, est en appui sur l'extrémité d'une tige 37 qui prolonge un bouchon 38 qui ferme de manière non-étanche l'extrémité ouverte du canal longitudinal borgne 25 associé. Un ressort de rappel 40 rapporté autour de la tige 37 sollicite chaque obturateur 31 en appui sur son siège 35, de manière à fermer la section de passage entre le canal radial 27 et le canal longitudinal 25.
  • Une chambre 41 à volume variable est ainsi délimitée entre la paroi de fond 32 et le piston 36 de chaque obturateur 31. Ainsi, lorsqu'une soupape 30 est fermée, l'agent de propulsion contenu dans le second canal longitudinal 25 associé, pénètre dans la chambre 41 pour que sa pression puisse s'appliquer sur les deux faces de la paroi de fond 32 de l'obturateur 31. Les chambres 41 ont une section transversale inférieure à celle des seconds canaux longitudinaux 25. Dans ces conditions, pour maintenir chaque soupape 30 fermée, il suffit que la force exercée par le ressort de rappel 40 de chaque soupape 30 soit légèrement supérieure à la différence des forces exercées simultanément par la pression de l'agent de propulsion sur les deux faces de la paroi de fond 32 de l'obturateur 31.
  • La position axiale du fond de réservoir 17 de chaque réservoir 10 est réglée à l'intérieur du canal 15 associé par un mécanisme 50 décrit ci-après. Dans l'exemple illustré à la figure 5, l'élément cylindrique qui forme le fond de réservoir 17 se monte par vissage à l'intérieur du canal 15, les filetages correspondants étant symbolisés par la référence 51. Un manchon 52 est logé à l'intérieur de chaque fond de réservoir 17, et il s'étend sur une longueur inférieure à celle de ce dernier. Ce manchon 52 fait en partie saillie à l'extérieur du canal 15, et il se termine par un pignon 53 entraîné en rotation par une couronne 54, elle-même entraînée par un organe moteur non représenté. Chaque fond de réservoir 17 est solidaire en rotation du manchon 52 associé par au moins une clavette 55 qui s'engage librement dans une rainure longitudinale 56 s'étendant le long de la paroi externe du manchon 52.
  • Des moyens amortisseurs 58 sont prévus à l'intérieur de chaque réservoir 10 pour freiner le piston 18 en fin de course. Ces moyens 58 sont décrits ci-après en référence aux figures 5, 5a et 6.
  • Une tige de guidage fixe 60 est montée à l'intérieur du manchon 52 de chaque fond de réservoir 17. Cette tige 60 a une section transversale globalement rectangulaire, de manière à ce que deux bras 61 disposés de part et d'autre de la tige 60 puissent coulisser librement à l'intérieur du manchon 52. Ces deux bras 61, à la sortie du manchon 52, sont solidaires d'une extrémité d'une tige de support 62 qui se prolonge par une butée axiale 65, dénommée carotte, destinée à faire plus ou moins saillie à l'intérieur du réservoir 10 associé au travers du fond de réservoir 17. Cette carotte 65 est vissée à l'intérieur de l'élément cylindrique qui forme chaque fond de réservoir 17, les filetages correspondants étant symbolisés par la référence 63. Il est important de noter que ces filetages 63 sont plus serrés que les filetages 51 par lesquels le fond de réservoir 17 se visse dans le canal longitudinal 15 associé, et que la section rectangulaire de la tige de guidage 60 permet d'immobiliser en rotation la carotte 65 associée.
  • Ainsi, lors de la rotation du manchon 52, le fond de réservoir 17 associé et la carotte 65 se déplacent axialement suivant la même direction, mais à des vitesses différentes pour obtenir des longueurs de déplacement différentes, c'est-à-dire pour obtenir un déplacement relatif entre le fond de réservoir 17 et la carotte 65. Dans ces conditions, plus on augmente le volume du réservoir 10 et plus la carotte 65 s'allonge à l'intérieur du réservoir 10 et, inversement, plus on diminue le volume du réservoir 10 et plus la carotte 65 se rétracte.
  • La face d'extrémité de chaque piston 18 qui est adjacente au fond de réservoir 17, comporte un évidement 66 destiné à s'engager autour de la carotte 65 lorsque le piston 18 arrive vers la fin de sa course.
  • Il est à noter que le mécanisme 50 qui assure le règlage de la position axiale du fond du cylindre 17, règle également simultanément et en parfait synchronisme la longueur de la carotte 65 qui fait saillie à l'intérieur du réservoir 10.
  • Enfin, le fond de réservoir 17 de chaque réservoir 10, présente une réduction de diamètre extérieur qui permet de loger au moins une bague amortisseur 68 de fin de course sur laquelle prend appui un manchon 69 formant butée, retenu par un écrou 70.
  • Il va être maintenant décrit le fonctionnement du système d'injection conforme à l'Invention.
  • Avant le tir du projectile 2 mis à poste dans le tube 1, on procède au réglage du volume de chaque réservoir 10 pour y stocker la quantité totale d'agent de propulsion nécessaire au tir du projectile 2. Cette opération consiste à régler la position axiale du fond de réservoir 17 de chaque réservoir 10. En se reportant aux figures 5 et 5a, chaque fond de réservoir 17 peut être déplacé entre une position correspondant à un réservoir de volume maximum (figure 5) et une position correspondant à un réservoir de volume minimum (figure 5a). Pour effectuer ce réglage de position, le manchon 52 est entraîné en rotation par l'intermédiaire du pignon 53 et de la couronne 54. La rotation du manchon 52 entraîne le déplacement du fond de réservoir 17 à l'intérieur du canal 15 suivant une direction qui est fonction du sens de rotation du manchon 52. Simultanément au déplacement du fond de réservoir 17, la carotte 65 se déplace suivant la même direction, mais sur une distance plus faible. Ainsi, plus on augmente le volume d'un réservoir 10, plus la carotte associée 65 fait saillie à l'intérieur du réservoir 10, et inversement lorsqu'on diminue le volume du réservoir 10.
  • Une fois le réglage du volume de chaque réservoir effectué, on envoie sous faible pression l'agent de propulsion dans l'ensemble des réservoirs 10. Pour cela, chaque réservoir communique à l'extérieur par au moins un canal 75 (figures 1 et 2) dans lequel est logé un clapet anti-retour (non représenté). Au fur et à mesure du remplissage de chaque réservoir 10, l'agent de propulsion provoque le recul de chaque piston 18 qui vient prendre appui sur la butée 19 lorsque le réservoir 10 est plein. L'agent de propulsion se répand également dans les canalisations de sortie 22 et dans les chambres 41 des obturateurs 31 des soupapes 30. L'agent de propulsion a alors une pression insuffisante pour ouvrir les soupapes 30 qui interrompent ainsi son écoulement en direction de la chambre 5 de combustion. Les soupapes 30 sont donc en position de fermeture, dès l'instant où la force exercée par le ressort de rappel 40 sur la face arrière de l'obturateur 31 de chaque soupape 30 est supérieure à la différence des forces exercées par l'agent de propulsion sur les deux faces opposées de la paroi de fond 32 de l'obturateur 31.
  • Le fonctionnement proprement dit du système d'injection commence par une phase d'amorçage qui consiste à injecter sous pression une faible quantité d'agent de propulsion directement dans la chambre de combustion 5 par un canal 76 usiné dans la partie arrière du tube 1 de l'arme. L'agent de propulsion est ensuite enflammé par une électrode 77, par exemple, qui fait saillie à l'intérieur de la chambre 5. Une fois la combustion amorcée, les gaz pénètrent librement à l'intérieur des chambres 20 des réservoirs 10 par les canalisations d'entrée 21, et dès que leur pression devient suffisante, ils entraînent le déplacement des pistons 18. En se déplaçant, chaque piston 18 comprime l'agent de propulsion contenu dans le réservoir 10 et la canalisation de sortie 22 associés. Dès que l'agent de propulsion a atteint la pression nécessaire pour ouvrir les soupapes 30, il peut alors s'écouler en continu jusqu'à la chambre 5 de combustion, mais cette pression est encore insuffisante pour que le projectile 2 quitte le cône de forcement 3.
  • La combustion est ainsi entretenue à l'intérieur de la chambre 5, et lorsque la pression des gaz est suffisante le projectile 2 est éjecté, le volume de l'agent de propulsion stocké dans les réservoirs 10 étant calculé pour que la combustion se poursuive tant que le projectile n'a pas quitté le tube 1 (figure 2).
  • Lorsque chaque piston 18 arrive vers sa fin de course, à une vitesse relativement élevée, l'évidement 66 de sa face avant s'engage autour de la carotte 65 du réservoir 10 associé, ce qui provoque un effet de laminage de l'agent de propulsion contenu dans l'évidement 66 du piston 18, et entraîne un freinage du piston 18.
  • En fin de course, le piston 18 prend appui sur le manchon 69 et son énergie résiduelle est absorbée par la bague amortisseur 68.
  • Lorsque les réservoirs 10 sont vides, chaque piston 18 est sensiblement au contact du fond de réservoir 17 par l'intermédiaire du manchon 69. Aussi, pour amorcer le mouvement de recul du piston 18, lors d'un nouveau remplissage du réservoir 10 associé, il est prévu des encoches latérales 69a (figure 5) au niveau du manchon 69 pour que l'agent de propulsion se répande entre le piston 18 et le fond de réservoir 17. Il est à noter que ces encoches 69a favorisent, en fin d'injection, l'évacuation de l'agent de propulsion emprisonné entre le piston 18 et le fond de cylindre 17 de chaque réservoir 10.
  • Enfin, il est à noter la présence d'un espace annulaire E entre le tube 1 et le corps 11 pour le refroidissement de l'arme.
  • Bien entendu, l'Invention n'est nullement limitée au mode de réalisation précédemment décrit. En particulier, les moyens utilisés pour régler le volume de chaque réservoir 10 peuvent être différents, ainsi que la forme et la disposition des canalisations qui relient chaque réservoir 10 à la chambre de combustion 5.

Claims (10)

  1. Arme à propulseur liquide, du type comprenant un système d'injection d'un agent de propulsion sous forme liquide dans une chambre de combustion délimitée entre un projectile, mis à poste dans le tube de l'arme, et un obturateur de culasse qui ferme l'extrémité arrière du tube, le système d'injection comprenant au moins un réservoir en communication avec la chambre et contenant l'agent de propulsion, un piston mobile à l'intérieur du réservoir et un dispositif d'amorçage de la combustion d'une faible quantité d'agent de propulsion directement injectée dans la chambre, ledit système d'injection utilisant la pression des gaz dans la chambre pour provoquer le déplacement du piston et entraîner l'injection dans la chambre de l'agent de propulsion stocké dans le réservoir, caractérisée en ce que le système d'injection comprend plusieurs réservoirs (10), à volume variable, dans chacun desquels un piston (18) est monté coulissant, en ce que les réservoirs (10) sont réalisés dans un corps annulaire (11) rapporté autour du tube (1), chaque réservoir (10) communiquant avec la chambre (5) par une canalisation d'entrée (21) pour permettre à la pression des gaz de combustion de provoquer le déplacement du piston (18) et par une canalisation de sortie (22) pour injecter sous pression l'agent de propulsion dans la chambre (5) par suite du déplacement du piston (18), et en ce qu'une soupape (30) commandée en pression est logée à l'intérieur de chaque canalisation de sortie (22) pour permettre le passage de l'agent de propulsion lorsque la pression dans le réservoir (10) devient supérieure à la pression dans la chambre de combustion (5).
  2. Arme à propulseur liquide selon la Revendication 1, caractérisée en ce que le corps (11) du système d'injection est percé d'une série de premiers canaux longitudinaux (15) s'étendant parallèlement à l'axe du tube (1), un réservoir (10) à volume variable étant défini dans chaque canal (15) entre deux parois de fond (16, 17) respectivement constituées par un bouchon qui obture de façon étanche une extrémité du canal (15), et par un élément cylindrique réglable en position axiale à l'intérieur du canal (15) et qui ferme de façon étanche l'autre extrémité du canal (15).
  3. Arme à propulseur liquide selon la Revendication 2, caractérisée en ce que chaque canalisation de sortie (22) faisant communiquer un réservoir (10) et la chambre (5) est réalisée à l'intérieur du corps (11) du système d'injection et est constituée par un second canal longitudinal (25) s'étendant parallèlement à l'axe du tube (1), par au moins un canal (26) de liaison entre le réservoir (10) et ce second canal (25), et par un canal radial (27) de liaison qui traverse la paroi du tube (1) pour faire communiquer la chambre (5) avec le second canal longitudinal (25).
  4. Arme à propulseur liquide selon la Revendication 3, caractérisée en ce que les premiers canaux (15) et les seconds canaux (25) sont sensiblement régulièrement répartis autour du tube (1), les seconds canaux (25) étant respectivement intercalés entre les premiers canaux (15).
  5. Arme à propulseur liquide selon la Revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que chaque soupape (30) comprend un obturateur (31) formé d'un élément tubulaire dont une face d'extrémité avant est fermée par une paroi de fond (32) percée d'une ouverture centrale (33), l'obturateur (31) étant monté coulissant, de manière étanche, dans ladite canalisation de sortie (22), un piston (36) centré et monté coulissant de manière étanche à l'intérieur de chaque obturateur (31), ledit piston (36) étant en appui sur une tige (37) qui prolonge un bouchon (38) qui ferme une extrémité ouverte du canal longitudinal (25) associé, et un ressort de rappel (40) pour appliquer la paroi de fond (32) de l'obturateur (31) sur un siège annulaire (35) usiné dans le corps (11) du système d'injection au niveau de la zone d'intersection du second canal (25) et du canal radial (27) qui fait communiquer ce second canal (25) avec la chambre (5) de combustion.
  6. Arme à propulseur liquide selon la Revendication 5, caractérisée en ce que, lorsque l'obturateur (31) de chaque soupape (30) est en appui sur son siège (35), une chambre (41) est délimitée à l'intérieur de l'obturateur (31) entre sa paroi de fond (32) et le piston (36), cette chambre (41) communiquant avec le canal longitudinal (25) associé par l'ouverture (33) de la paroi de fond (32) de l'obturateur (31), ladite chambre (41) ayant une section transversale inférieure à celle de la section du canal longitudinal (25).
  7. Arme à propulseur liquide selon la Revendication 6, caractérisée en ce que la force de rappel du ressort (40) nécessaire à la fermeture d'une soupape (30) est égale à la différence des forces exercées par l'agent de propulsion sur les deux faces opposées de la paroi de fond (32) de l'obturateur (31).
  8. Arme à propulseur liquide selon l'une quelconque des Revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément cylindrique formant le fond de réservoir (17) de chaque réservoir (10) se visse à l'intérieur du premier canal longitudinal (15) associé et est déplaçable axialement au moyen d'un mécanisme (50) comprenant un manchon fixe (52) logé dans l'élément cylindrique et solidarisé en rotation avec celui-ci par au moins une clavette (55) qui s'engage librement dans une rainure (56) du manchon (52), ce dernier étant entraîné en rotation par un pignon (53) par exemple, actionné par un organe moteur.
  9. Arme à propulseur liquide selon la Revendication 8, caractérisée en ce que le système d'injection comprend également des moyens amortisseurs situés dans chaque réservoir (10) pour freiner le piston (18) associé en fin de course, ces moyens comprenant une butée axiale (65) ou carotte faisant plus ou moins saillie à l'intérieur de chaque réservoir (10) selon le volume de celui-ci, et qui est destinée à s'engager dans un évidement (66) du piston (18).
  10. Arme à propulseur liquide selon la Revendication 9, caractérisée en ce que la carotte (65) se visse à l'intérieur du fond de réservoir (17) associé et est solidaire d'une tige de support (62) mobile axialement et immobilisée en rotation à l'intérieur d'une tige fixe (60) logée à l'intérieur du manchon (52), les filetages (63) assurant le vissage de la carotte (65) dans le fond de réservoir (17) étant moins serrés que les filetages (51) assurant le vissage du fond de réservoir (17), pour que le fond de réservoir (17) et la carotte (65) se déplacent selon une même direction, mais sur des distances de déplacement différentes.
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