FR2916526A1 - Light gas gun i.e. light gas accelerator, for e.g. accelerating rocket launching tower, has pistons guided for compressing light gas enclosed in respective propulsion tubes when ends of tubes are connected to high pressure part - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un canon à gaz léger, comprenant un tube propulseur,The invention relates to a light gas gun, comprising a propulsion tube,
dans lequel au moins un piston, prévu pour comprimer du gaz léger enfermé dans le tube propulseur, est guidé d'une façon déplaçable, dans lequel le tube propulseur est relié, à l'une de ses extrémités, à une chambre d'expansion et, à son extrémité opposée, à une partie haute pression servant de butée au piston guidé dans le tube propulseur et pouvant être réalisée, le cas échéant, de manière qu'elle ferme le tube propulseur et l'ouvre, à une pression de gaz prédéterminée dans le tube propulseur, et dans lequel à l'extrémité, opposée au tube propulseur, de la partie haute pression se raccorde un tube de canon pouvant être garni d'une masse, telle qu'un projectile, ou à l'extrémité libre duquel peut être raccordée une masse, pour accélérer la masse par l'expansion du gaz présent dans la chambre d'expansion, par la compression en résultant du gaz léger dans le tube propulseur suite au coulissement du piston et par l'introduction du gaz léger comprimé dans le tube de canon. L'invention concerne en outre un procédé d'accélération d'une masse, telle qu'un projectile, au moyen d'un canon à gaz léger, dans lequel un gaz léger, enfermé dans un tube propulseur, est comprimé par expansion de gaz dans une chambre d'expansion et déplacement, provoqué de ce fait, d'au moins d'un piston guidé dans le tube propulseur, et le gaz léger comprimé, par l'intermédiaire d'une partie haute pression, servant de butée au piston et, le cas échéant, pouvant être réalisée de manière qu'elle ferme le tube propulseur et l'ouvre pour une pression de gaz déterminée dans le tube propulseur, est transféré dans un tube de canon se raccordant à la partie haute pression, de manière qu'une masse se trouvant dans le tube de canon, telle qu'un projectile ou une masse raccordée à l'extrémité libre du tube de canon, soit wherein at least one piston, adapted to compress light gas enclosed in the propellant tube, is displaceably guided, wherein the propellant tube is connected at one end to an expansion chamber and at its opposite end, a high-pressure portion serving as a stop for the piston guided in the propellant tube and can be made, if necessary, so that it closes the propulsion tube and opens it at a predetermined gas pressure in the propulsion tube, and in which at the end, opposite the propulsion tube, of the high pressure part is connected a barrel tube which can be lined with a mass, such as a projectile, or at the free end of which can be connected a mass, to accelerate the mass by the expansion of the gas present in the expansion chamber, by the resulting compression of the light gas in the propulsion tube following the sliding of the piston and the introduction of light gas co printed in the barrel tube. The invention furthermore relates to a method of accelerating a mass, such as a projectile, by means of a light gas gun, in which a light gas, enclosed in a propellant tube, is compressed by expansion of gas in an expansion chamber and displacement, caused thereby, at least one piston guided in the propulsion tube, and the light compressed gas, via a high pressure portion, serving as an abutment piston and, if necessary, which can be carried out in such a way that it closes the propellant tube and opens it for a determined gas pressure in the propellant tube, is transferred into a barrel tube connected to the high pressure part, so as to a mass in the barrel tube, such as a projectile or mass connected to the free end of the barrel, is
accélérée. De tels canons à gaz léger, appelés également accélérateurs à gaz léger, sont connus sous différentes formes de réalisation. Ils reposent sur l'utilisation d'un gaz utilisé pour l'accélération d'une masse, tel qu'un projectile, ce gaz ayant un poids moléculaire très faible, en particulier de l'hydrogène (H2) ou de l'hélium (He). Les molécules de tels gaz légers, pour une énergie cinétique correspondante, ont une vitesse largement supérieure à celle des molécules nettement plus lourdes des produits de décomposition de charges propulsives classiques. De tels produits de décomposition sont, par exemple, l'oxyde de carbone, l'oxyde d'azote et l'eau. De cette manière, on peut obtenir des vitesses de départ notablement supérieures de la masse à accélérer, qui, dans le cas de canons à gaz léger, peuvent aller jusqu'à plus de 10 km/sec, tandis que, avec des canons classiques, à base de charges propulsives, on ne peut obtenir que des vitesses maximales d'environ 3 km/sec. Concernant la masse à accélérer, il s'agit, en règle générale, d'objets solides, sachant que, cependant, également, il est possible d'accélérer des fluides, tels qu'en particulier des liquides, au moyen de tels canons à gaz léger, lorsque le fluide est intégré dans une cage de propulsion appropriée, servant de support, tel que ceci va être explicité plus en détail encore ci-après. Des canons à gaz léger ont un large spectre d'application, tant dans le domaine civil, que dans le domaine militaire. Ainsi, des canons à gaz léger sont utilisés dans le domaine du laboratoire, pour simulation de processus physiques, tels que des processus se déroulant dans l'espace intersidéral, à de hautes vitesses de rencontre, par exemple des impacts de météorites ou des chocs de petits météorites avec des satellites, pour la recherche concernant les matériaux, en produisant des pressions extrêmes, par accelerated. Such light gas guns, also called light gas accelerators, are known in various embodiments. They rely on the use of a gas used for the acceleration of a mass, such as a projectile, this gas having a very low molecular weight, in particular hydrogen (H2) or helium ( Hey). The molecules of such light gases, for a corresponding kinetic energy, have a speed much greater than that of the much heavier molecules of conventional propellant charge decomposition products. Such decomposition products are, for example, carbon monoxide, nitrogen oxide and water. In this way, significantly higher starting speeds of the mass to be accelerated can be achieved, which, in the case of light gas guns, can go up to more than 10 km / sec, whereas, with conventional guns, based on propellant charges, it is only possible to obtain maximum speeds of approximately 3 km / sec. As regards the mass to be accelerated, it is generally a question of solid objects, knowing that, however, it is also possible to accelerate fluids, such as in particular liquids, by means of such guns. light gas, when the fluid is integrated in a suitable propulsion cage, serving as a support, as will be explained in more detail below. Light gas cannons have a broad spectrum of application, both in the civilian and military fields. Thus, light gas cannons are used in the field of the laboratory, for simulation of physical processes, such as processes taking place in the interstellar space, at high encounter speeds, for example meteorite impacts or shocks. small meteorites with satellites, for materials research, producing extreme pressures, by
exemple pour examiner des impacts de projectiles sur des blindages et analogues. Une utilisation dans des pièces d'artillerie est, par exemple, envisageable dans le domaine militaire. for example to examine impacts of projectiles on shields and the like. A use in artillery pieces is, for example, possible in the military field.
Le US 5 429 030 A décrit un canon à gaz léger avec un gaz léger placé sous pression, se trouvant dans un premier segment de chambre, le gaz pouvant être chauffé par décharge électrique et être placé sous haute pression. Une substance explosive, se trouvant dans un deuxième segment de chambre, disposé derrière le premier segment de chambre et séparé de celui-ci au moyen d'une paroi perforée, est allumée par le gaz sous haute pression chauffé, afin d'accélérer encore le gaz léger et de conférer une vitesse de sortie aussi grande que possible à un projectile. Le mode d'actionnement de tels canons à gaz léger va être explicité plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation d'un canon à gaz léger, réalisé sous la forme d'un accélérateur à gaz léger à deux étages, en se référant à la figure 1 qui représente le canon à gaz léger à différents moments du fonctionnement. Le canon à gaz léger, illustré à l'état de repos sur la figure 1(a) comprend, essentiellement quatre parties . une chambre d'expansion 2, équipée d'un allumeur 1, un tube propulseur 3 se raccordant à cette dernière, avec un piston 4, y étant guidé de façon déplaçable, une partie haute pression 5 se raccordant au tube propulseur 3 et un tube de canon 6, se raccordant à son tour à la partie haute pression 5 et réalisé, par exemple, pour recevoir un projectile 7. Le premier étage du canon à gaz léger est constitué par le tube propulseur 3, dans lequel un gaz léger 8 de faible poids moléculaire, par exemple de l'hydrogène ou de l'hélium, est enfermé. Le gaz léger 8 se trouve entre le piston 4, qui, à son état de repos représenté sur la figure 1(a), est disposé sur l'extrémité, tournée vers la chambre d'expansion 2, du tube US 5,429,030 A discloses a light gas gun with a pressurized light gas located in a first chamber segment wherein the gas can be heated by electric discharge and placed under high pressure. An explosive substance, located in a second chamber segment, disposed behind the first chamber segment and separated therefrom by means of a perforated wall, is ignited by the heated high pressure gas to further accelerate the light gas and to give an exit velocity as large as possible to a projectile. The mode of actuation of such light gas guns will be explained in more detail below with the aid of an embodiment of a light gas gun, made in the form of a light gas accelerator. two stages, referring to Figure 1 which shows the light gas gun at different times of operation. The light gas gun, shown in the idle state in Fig. 1 (a) comprises essentially four parts. an expansion chamber 2, equipped with an igniter 1, a propulsion tube 3 connected to the latter, with a piston 4, being guided in a displaceable manner, a high-pressure part 5 connecting to the propulsion tube 3 and a tube barrel 6, which in turn is connected to the high pressure part 5 and made, for example, to receive a projectile 7. The first stage of the light gas gun is constituted by the propulsion tube 3, in which a light gas 8 of low molecular weight, for example hydrogen or helium, is enclosed. The light gas 8 is located between the piston 4, which, at its rest state shown in FIG. 1 (a), is disposed on the end facing the expansion chamber 2 of the tube.
propulseur 3, et vient en appui, par exemple, contre une bague d'étanchéité 9, et une membrane d'éclatement 10, disposée dans une zone du canal de passage, allant en s'effilant en évoluant dans la direction du tube de canon 6, de la partie haute pression 5, membrane réalisée par exemple, sous la forme d'un disque métallique reposant dans un évidement 11 annulaire situé côté annulaire, de la partie haute pression. Le canal de passage de la partie haute pression 5 peut en cela, évidemment, également, présenter d'autres formes et, par exemple, présenter un rétrécissement abrupt, en forme de gradin, de la section transversale, rétrécissement contre lequel le piston 4 peut venir en butée. Dans la zone de l'extrémité, tournée vers la partie haute pression 5, du tube de canon 6, qui constitue le deuxième étage du canon à gaz léger, se trouve un projectile 7 qui est incorporé dans une cage de propulsion (non représentée) appelée également sabot, fabriquée par exemple en matière synthétique, pour compenser la dilatation, produite par introduction de chaleur de friction sur la paroi intérieure du tube de canon 6, par enlèvement de masse de la cage de propulsion, sur la surface de contact entre la cage de propulsion et la paroi intérieure du tube de canon 6. propellant 3, and bears, for example, against a sealing ring 9, and a bursting membrane 10, disposed in an area of the passage channel, tapering while moving in the direction of the barrel tube 6, of the high pressure part 5, membrane for example, in the form of a metal disc resting in an annular recess 11 on the annular side of the high pressure part. The passage channel of the high-pressure part 5 may, of course, also have other shapes and, for example, have a steeply stepped, stepped narrowing of the cross-section, against which the piston 4 can come to a stop. In the region of the end, facing the high pressure part 5, of the barrel tube 6, which constitutes the second stage of the light gas gun, is a projectile 7 which is incorporated in a propulsion cage (not shown). also called shoe, made for example of synthetic material, to compensate for the expansion, produced by introduction of frictional heat on the inner wall of the barrel tube 6, by mass removal of the propulsion cage, on the contact surface between the propulsion cage and the inner wall of the barrel tube 6.
Des cages de propulsion analogues peuvent être utilisées pour l'accélération de masses fluides, dans la mesure où ceci est souhaité. Concernant la chambre d'expansion 2, il s'agit, dans le cas présent, d'une chambre à poudre ou à charge propulsive, dans laquelle est disposée une charge propulsive, qui peut être de nature classique quelconque, et, par exemple, être formée sur la base de nitrocellulose. On connaît, en variante, des chambres d'expansion ayant la forme d'un réservoir à gaz sous pression (non représentées), dont le gaz sous pression est susceptible de s'expanser dans le tube propulseur 3 - par exemple, par ouverture d'une soupape (également non représentée) séparant la chambre Similar propulsion cages may be used for the acceleration of fluid masses, to the extent that this is desired. As regards the expansion chamber 2, this is a powder or propellant chamber in which a propellant charge is disposed, which may be of any conventional type, and, for example, be formed on the basis of nitrocellulose. As a variant, there are known expansion chambers in the form of a pressurized gas tank (not shown), the pressurized gas of which can expand in the propellant tube 3 - for example, by opening a valve (also not shown) separating the chamber
d'expansion 2 du tube propulseur 3 -. Au lieu de l'allumage d'une charge propulsive, la pression nécessaire au déplacement du piston 3 par expansion du gaz léger est par conséquent, dans ce cas, uniquement appliquée par le gaz comprimé dans le réservoir à gaz sous pression. Le mode d'action d'un tel canon à gaz léger à deux étages est le suivant : si la charge propulsive se trouvant dans la chambre d'expansion 2 (ou ici . chambre à charge propulsive) est activée au moyen de l'allumeur 1 ou est mise en combustion, alors le piston 4, situé à l'intérieur du tube de propulsion 3, est accéléré dans la direction de la partie haute pression 5, c'est-à-dire depuis la chambre d'expansion à charge propulsive 2, tel que ceci est représenté quelque peu schématiquement sur la figure 1. Le tube de propulsion 3 avec le piston 4 agit ensuite à la manière d'un compresseur à piston. Ici, le gaz léger est placé sous la pression élevée nécessaire dont la valeur peut se situer dans l'ordre de grandeur d'à peu près 1GPa et être comprimé à une valeur élevée. Selon la masse du piston 4 et la longueur du tube de propulsion 3, on peut régler une compression à peu près adiabatique ou une compression par choc : tandis qu'une compression adiabatique demande un piston 4 relativement lourd et un tube de propulsion 3 relativement long (accélération de masses élevées), pour une compression par choc, on utilise un piston 4 plus léger et un tube de propulsion 3 plus court. 2 of the propellant tube 3 -. Instead of igniting a propellant charge, the pressure required to move the piston 3 by expansion of the light gas is therefore, in this case, only applied by the compressed gas in the pressurized gas tank. The mode of action of such a two-stage light gas gun is as follows: if the propellant charge in the expansion chamber 2 (or here propellant charge chamber) is activated by means of the igniter 1 or is burned, then the piston 4, located inside the propulsion tube 3, is accelerated in the direction of the high pressure part 5, that is to say from the expansion chamber to load propellant 2, as shown somewhat schematically in Figure 1. The propulsion tube 3 with the piston 4 then acts in the manner of a piston compressor. Here, the light gas is placed under the necessary high pressure, the value of which can be in the order of magnitude of about 1GPa and compressed to a high value. Depending on the mass of the piston 4 and the length of the propulsion tube 3, it is possible to adjust an approximately adiabatic compression or a compression by shock: while an adiabatic compression requires a relatively heavy piston 4 and a relatively long propulsion tube 3 (Acceleration of high masses), for impact compression, a lighter piston 4 and a shorter propulsion tube 3 are used.
Si la pression du gaz léger atteint une valeur déterminée, alors la membrane 10, placée dans la zone d'extrémité de la partie haute pression 5, est détruite (figure 1(c), de sorte que le gaz léger 8 comprimé est expansé dans le tube de canon 6 et entraîne la cage de propulsion (non représentée) avec le projectile 7. Cette valeur de pression est réglable préalablement par sélection d'une membrane 10 If the pressure of the light gas reaches a determined value, then the membrane 10, placed in the end zone of the high pressure part 5, is destroyed (FIG. 1 (c), so that the compressed light gas 8 is expanded in the barrel tube 6 and drives the propulsion cage (not shown) with the projectile 7. This pressure value is adjustable beforehand by selecting a membrane 10
correspondante, sachant que les valeurs des pressions d'éclatement appropriées peuvent être situées, par exemple, dans l'ordre de grandeur de quelque 10 MPa. Pendant la projection du projectile 7, le piston 4 se trouve usuellement à l'intérieur du dernier cinquième (tourné vers la partie haute pression) de la longueur du tube de propulsion. Ainsi qu'on peut le voir en plus sur la figure 1(c), le piston 4 est freiné à l'entrée dans la partie haute pression 5 - ici suite à la forme, allant en s'effilant de façon conique, de son canal de passage -. De ce fait, la compression radiale, d'origine géométrique, sur la pointe, tournée vers le tube de canon 6 du piston 4, provoque une accélération initiale de la face frontale 4a, située à l'avant, du piston 4, faisant que le gaz léger 8 est l'objet d'une compression supplémentaire. Dans la situation illustrée par la figure 1(d), le piston 4, situé dans la partie haute pression 5, est totalement freiné et a atteint sa position finale, tandis que le projectile 7 a quitté le tube de canon 6. La coopération du piston 4, déplaçable dans le tube de propulsion 3, de la partie haute pression 5, équipée, le cas échéant, d'une membrane 10, et du tube de canon 6, provoque une impulsion de pression relativement courte, mais très forte, dont l'étendue temporelle peut être d'à peu près 100 ps jusqu'à quelques ms. Les pressions atteintes par le gaz léger varient selon le type et la grosseur de l'accélérateur à gaz léger, usuellement de l'ordre d'un GPa. Évidemment, on peut envisager toute une série d'autres modes de réalisation alternatifs. Ainsi, par exemple, la membrane d'éclatement 10 prévue dans la partie haute pression 5 peut s'avérer superflue, et l'étanchéité du gaz léger enfermé, côté extrémité, peut également être assuré rien qu'au moyen d'une cage de propulsion (sabot) appropriée, du projectile. En outre, plusieurs pistons, déplaçables dans le tube de corresponding, knowing that the values of the appropriate burst pressures can be located, for example, in the order of magnitude of some 10 MPa. During the projection of the projectile 7, the piston 4 is usually inside the last fifth (turned towards the high pressure part) of the length of the propulsion tube. As can be seen in addition to FIG. 1 (c), the piston 4 is braked at the inlet in the high pressure part 5 - here following the conically tapered shape of its passageway -. As a result, the radial compression, of geometric origin, on the tip, turned towards the barrel tube 6 of the piston 4, causes an initial acceleration of the front face 4a, situated at the front, of the piston 4, making that the light gas 8 is subject to additional compression. In the situation illustrated in Figure 1 (d), the piston 4, located in the high pressure part 5, is fully braked and has reached its final position, while the projectile 7 has left the barrel tube 6. The cooperation of the piston 4, movable in the propulsion tube 3, the high pressure part 5, equipped, if necessary, with a membrane 10, and the barrel tube 6, causes a relatively short pressure pulse, but very strong, of which the time range can be from about 100 ps to a few ms. The pressures reached by the light gas vary according to the type and size of the light gas accelerator, usually of the order of one GPa. Obviously, a whole series of alternative embodiments can be envisaged. Thus, for example, the bursting membrane 10 provided in the high-pressure part 5 may be superfluous, and the sealing of the enclosed light gas at the end-end can also be ensured by means of a cage only. propulsion (hoof) appropriate, the projectile. In addition, several pistons, movable in the tube of
propulsion, peuvent être prévus, qui subdivisent le tube de propulsion en plusieurs chambres individuelles, ou bien le piston peut être rendu creux et être réalisé avec un autre piston guidé à l'intérieur de celui-ci et/ou avec des fluides disposés à l'intérieur de celui-ci, tel que, par exemple, ceci est décrit dans Pavarin, D., Francesconi, A., Nero, F., Angrilli, F. : "Active piston technique to optimize the chamber pressure in two-stage light-gaz guns", International Journal of Impact Engineering 33 (2006), pages 592 à 604. De plus, on connaît ce que l'on appelle des canons ou accélérateurs à gaz léger à un étage, qui se distinguent des canons à gaz léger à deux étages explicités ci-dessus par le fait qu'ils ne comprennent aucun premier étage, c'est-à-dire aucun tube de propulsion avec un piston déplaçable le long de celui-ci, de sorte que le tube de canon - en règle générale, séparé par une membrane d'éclatement - est raccordé directement au réservoir à gaz. Les canons à gaz léger à un étage sont nettement inférieurs en termes de vitesse de départ du projectile. Un inconvénient des canons à gaz léger selon le préambule consiste en ce qu'ils sont exposés à des sollicitations énormes pendant le fonctionnement. propulsion, can subdivide the propulsion tube into several individual chambers, or the piston can be made hollow and be made with another piston guided inside thereof and / or with fluids arranged at The interior of this, such as, for example, this is described in Pavarin, D., Francesconi, A., Nero, F., Angrilli, F.: "Active piston technique to optimize the chamber pressure in two-stage light-gas guns ", International Journal of Impact Engineering 33 (2006), pages 592-604. In addition, what are known as single-stage light gas canons or accelerators are distinguished from gas cannons. two-stage light explained above by the fact that they comprise no first stage, that is to say no propulsion tube with a piston movable along it, so that the barrel tube - as a rule, separated by a bursting diaphragm - is connected directly to the r gas tank. Single-stage light guns are significantly inferior in terms of projectile departure velocity. A disadvantage of light gas guns according to the preamble is that they are exposed to enormous stresses during operation.
Ainsi, des pressions extrêmes agissent brièvement sur quelques composants, faisant que les limites des valeurs de résistance des matériaux des tubes de canon, usuellement fabriqués en acier très résistant, risquent d'être dépassées. Ceci risque de mener à des endommagements du canon à gaz léger, prenant la forme de déformations plastiques, d'érosions, de fissures, ou analogues. En particulier, le gaz léger très chaud, encore comprimé, exerce sur la partie haute pression, se trouvant entre le tube de propulsion et le canon, ainsi que sur les zones de composants leur étant limitrophes, une sollicitation par une pression énorme, ce qui, dans la zone de puissance extrême de Thus, extreme pressures act briefly on a few components, so that the limits of the strength values of the barrel tube materials, usually made of high-strength steel, may be exceeded. This may lead to damage to the light gas cannon, taking the form of plastic deformations, erosions, cracks, or the like. In particular, the very hot light gas, still compressed, exerts on the high pressure part, located between the propulsion tube and the barrel, as well as on the component zones which are adjacent to them, a pressure under enormous pressure, which , in the extreme power zone of
l'accélérateur à gaz léger, risque de mener à un dépassement, mentionné ci-dessus, des résistances de matériau de ces composants. À titre de conséquences possibles, on aura des élargissements de zones de la partie haute pression, ainsi que de l'extrémité, tournée vers celle-ci, du tube de canon, jusqu'à une formation de fissures sur les faces intérieures de ces composants, ainsi qu'une défaillance des joints d'étanchéité y étant disposés, telles que des bagues d'étanchéité, avec une perte de pression lui étant associée. En conséquence, de tels canons à gaz léger, du point de vue de leurs performances en accélération, se voient imposer certaines limites, qui - comme indiqué au début - dans le cas de masses accélérées (projectile et cage de propulsion ou sabot) sont de l'ordre des milligrammes pour des vitesses de sortie de l'ordre de 10 km/seconde. Pour les canons à gaz léger à deux étages, utilisés actuellement, typiquement, en laboratoire, avec un calibre de canon entre environ 5 mm et 50 mm, on peut, en fonctionnement régulier, accélérer des objets ayant une forme à peu près quelconque avec des masses allant jusqu'au kilogramme, à des vitesses d'environ 3 km/seconde. Avec de plus petites masses de l'ordre de quelques centaines de grammes, on atteint, par exemple, à peu près 6 à 7 km/seconde. On a déjà entrepris, en plus, de nombreux essais pour augmenter la limite de performance des canons à gaz léger de deux étages (voir, par exemple, Moore, Jr., E.T.: "Explosive hypervelocity launchers", San Leandro, California, USA : National Aeronautics and Space Administration (NASA), 1968 - NASA Contractor Report CR-982; Piekutowski, A.J.: "A new technique for achieving impact velocities greater thant 10 km/seconde", Dayton, Ohio, USA: National Aeronautics and Space Admnistration (NASA), 2001 - NASA/CR-2001- the light gas accelerator, may lead to an overflow, mentioned above, of the material resistances of these components. As possible consequences, there will be enlargements of the zones of the high pressure part, as well as of the end, turned towards it, of the barrel tube, until a formation of cracks on the inner faces of these components , as well as a failure of the seals therein disposed, such as sealing rings, with a pressure loss associated therewith. As a result, such light gas guns, from the point of view of their acceleration performance, are given certain limits, which - as indicated at the beginning - in the case of accelerated masses (projectile and propulsion cage or shoe) are the order of milligrams for output speeds of the order of 10 km / second. For the two-stage light gas guns currently used, typically in the laboratory, with a barrel size of between about 5 mm and 50 mm, objects in almost any shape can be accelerated with regular operation. masses up to the kilogram, at speeds of about 3 km / second. With smaller masses of the order of a few hundred grams, one reaches, for example, about 6 to 7 km / second. In addition, numerous attempts have already been made to increase the performance limit of two-stage light guns (see, for example, Moore, Jr., ET: "Explosive hypervelocity launchers", San Leandro, California, USA : National Aeronautics and Space Administration (NASA), 1968 - NASA Contractor Report CR-982; Piekutowski, AJ: "A new technique for achieving impact velocities greater than 10 km / second", Dayton, Ohio, USA: National Aeronautics and Space Administration (NASA), 2001 - NASA / CR-2001-
210990; Chhabildas, L.C., Kmetyk, L.N., Reinhart, W.D., Hall, C.A.: "Enhanced hypervelocity launcher - Capabilities to 16 km/seconde", International Journal of Impact Engineering 17 (1995), pages 183 à 194. En particulier, les deux premières citations produites en premier se basent sur l'utilisation d'un - troisième - étage supplémentaire de l'accélérateur à gaz léger, qui, à chaque tir, est fortement endommagé ou même complètement détruit, de sorte que la performance plus élevée ne peut être mise à disposition qu'avec des moyens complexes et très coûteux. Pour cette raison, les concepts connus jusqu'ici n'ont pu se répandre. L'accélérateur à gaz léger selon Chhabildas et al. limite à son tour la sélection du projectile à des plaquettes métalliques minces, de sorte que la possibilité d'utilisation universelle, au reste existante et justement souhaitée pour des accélérateurs à gaz léger, n'est plus fournie. De plus, on a tenté d'augmenter la puissance des accélérateurs à gaz léger par le biais d'une modification de la configuration de la cage de propulsion ou sabot (EP 0 513 153 Al), cependant, également ici, la possibilité d'utilisation universelle du canon à gaz léger en souffre et la croissance de la puissance obtenue est en partie très limitée. L'invention a comme base le problème de perfectionner un canon à gaz léger, ainsi qu'un procédé d'accélération d'une masse au moyen d'un tel canon à gaz léger, du type cité au début, en évitant les avantages précités, le perfectionnement se faisant de manière simple et économique, faisant que la performance en accélération est augmentée, tandis que, en particulier, le risque d'une défaillance de composants du canon à gaz léger est diminué. 210990; Chhabildas, LC, Kmetyk, LN, Reinhart, WD, Hall, CA: "Enhanced hypervelocity launcher - Capabilities to 16 km / second", International Journal of Impact Engineering 17 (1995), pp 183 to 194. In particular, the first two Quotes produced first are based on the use of an additional - third - stage of the light gas accelerator, which, at each shot, is heavily damaged or even completely destroyed, so that the higher performance can not be made available only with complex and very expensive means. For this reason, the concepts known until now have not been able to spread. The light gas accelerator according to Chhabildas et al. in turn limits the selection of the projectile to thin metal plates, so that the possibility of universal use, the remaining existing and precisely desired for light gas accelerators, is no longer provided. In addition, attempts have been made to increase the power of the light gas accelerators by a modification of the configuration of the propulsion cage or shoe (EP 0 513 153 A1), however, also here, the possibility of universal use of the light gas gun suffers and the growth of the power obtained is partly very limited. The invention is based on the problem of perfecting a light gas gun, as well as a method of accelerating a mass by means of such a light gas gun, of the type mentioned at the beginning, avoiding the aforementioned advantages. the improvement is done in a simple and economical way, making the acceleration performance is increased, while, in particular, the risk of a failure of components of the light gas gun is decreased.
Du point de vue de la technique de dispositif, le problème de l'invention, dans le cas d'un canon à gaz léger du type cité au début, est From the point of view of the device technique, the problem of the invention, in the case of a light gas gun of the type mentioned at the beginning, is
résolu par le fait que le canon à gaz léger comprend au moins deux tubes propulseurs ayant chacun au moins un piston, guidé de façon déplaçable, pour comprimer du gaz léger enfermé dans le tube propulseur respectif, sachant qu'à chaque fois une extrémité des deux tubes propulseurs est reliée à la partie haute pression. Pour résoudre le problème qui est à la base de l'invention, il est prévu selon l'invention, en outre, dans le cas d'un procédé du type cité au début, que du gaz léger, enfermé dans au moins deux tubes propulseurs, soit comprimé par expansion de gaz se trouvant dans la chambre d'expansion, et déplacement, provoqué de ce fait, du au moins un piston guidé dans le tube propulseur respectif, le gaz léger comprimé des deux tubes propulseurs étant transféré dans la partie haute pression. Le mode de réalisation selon l'invention qui, évidemment, peut prévoir plus de deux tubes de propulsion qui débouchent dans la partie haute pression, rend possible la division en plusieurs impulsions de l'impulsion de pression (évolution pression/temps), retransmise par l'intermédiaire de la partie haute pression au tube de canon commun, impulsion de pression du gaz léger encore comprimé, sachant qu'en particulier une propagation temporelle de l'impulsion de pression, dans la partie haute pression ou dans la zone de l'extrémité tournée vers celle-ci) du tube de canon, est possible avec une réduction simultanée du pic de pression. En résultat, on obtient une accélération plus régulière offrant plus de ménagement, tant au canon, qu'au projectile ou à la cage de propulsion, sachant que la masse à accélérer peut être exposée à l'effet de gaz léger comprimé, sur une durée plus longue que ce qui serait le cas pour un canon à gaz léger classique. La masse peut alors être un objet solide, par exemple, un projectile ou un autre corps quelconque, essentiellement en forme de solved by the fact that the light gas gun comprises at least two propulsion tubes each having at least one piston, guided in a displaceable manner, for compressing light gas enclosed in the respective propellant tube, knowing that each time one end of the two Propulsion tubes is connected to the high pressure part. To solve the problem which is the basis of the invention, it is provided according to the invention, in addition, in the case of a process of the type mentioned at the beginning, that light gas, enclosed in at least two propulsion tubes , or compressed by expansion of gas in the expansion chamber, and displacement, caused thereby, the at least one piston guided in the respective propellant tube, the light compressed gas of the two propulsion tubes being transferred in the upper part pressure. The embodiment according to the invention, which obviously can provide more than two propulsion tubes which open into the high pressure part, makes it possible to divide the pulse of pressure (pressure / time evolution) into several pulses, retransmitted by via the high-pressure part to the common barrel tube, pressure pulse of the still compressed light gas, knowing that in particular a temporal propagation of the pressure pulse, in the high pressure part or in the zone of the end facing the latter) of the barrel tube, is possible with a simultaneous reduction of the peak pressure. As a result, a more regular acceleration is obtained which is more gentle with respect to the barrel, the projectile or the propulsion cage, and the mass to be accelerated can be exposed to the effect of compressed light gas over a period of time. longer than would be the case for a conventional light gas cannon. The mass can then be a solid object, for example, a projectile or any other body, essentially shaped like
particule, ou bien la masse peut être formée par un fluide, en particulier par un liquide, incorporé dans une cage de propulsion appropriée. En cela, il faut renvoyer, à ce sujet, au fait que l'utilisation d'une cage de propulsion ou d'un sabot n'est pas obligatoirement nécessaire, tant dans le cas de masses solides, que dans le cas de masses liquides à accélérer, et que, le cas échéant, une accélération de telles masses peut s'effectuer, également, par introduction directe de celles-ci dans le tube de canon, du canon à gaz léger. Un mode de réalisation particulièrement avantageux prévoit une synchronisation temporelle de la compression du gaz léger enfermé dans au moins quelques uns, ou, également, dans la totalité des tubes de propulsion. Il est alors, en principe, possible d'activer à des intervalles de temps définis, les uns après les autres, dans les différents tubes de propulsion débouchant dans la partie haute pression commune et ensuite dans le tube de canon (ce qui, dans le cas d'une charge propulsive logée dans la chambre d'expansion respective, peut s'effectuer, par exemple, à l'aide d'allumeurs séparés, ou bien, dans le cas d'un réservoir à gaz sous pression raccordé à la chambre d'expansion respective, peut s'effectuer, par exemple, au moyen de soupapes de commande séparées), de manière qu'il soit assuré que les pressions maximales, établies dans la pluralité des tubes de propulsion, atteignent l'une après l'autre la partie haute pression. particle, or the mass may be formed by a fluid, in particular a liquid, incorporated in a suitable propulsion cage. In this respect, it should be pointed out that the use of a propulsion cage or a shoe is not necessarily necessary, both in the case of solid masses, and in the case of liquid masses. to accelerate, and that, if necessary, an acceleration of such masses can be effected, also, by direct introduction thereof into the barrel tube, the light gas gun. A particularly advantageous embodiment provides a temporal synchronization of the compression of the light gas enclosed in at least a few, or also in all the propulsion tubes. It is then, in principle, possible to activate at defined time intervals, one after the other, in the various propulsion tubes opening into the common high pressure part and then into the barrel tube (which, in the In the case of a propellant charge housed in the respective expansion chamber, it is possible, for example, to use separate igniters, or in the case of a pressurized gas tank connected to the chamber. respective expansion valves, can be effected, for example, by means of separate control valves), so that it is ensured that the maximum pressures, established in the plurality of the propulsion tubes, reach one after the other the high pressure part.
L'impulsion de pression (globale), agissant sur le fond du projectile, qui résulte de la superposition des impulsions de pression issues de la pluralité des tubes de propulsion, est ainsi prolongée et donne une allure de pression globale dans la partie haute pression ou dans le tube de canon raccordé, qui présente une durée d'activité plus grande, pour, le cas échéant, même, des pics de pression diminués. The pressure pulse (global), acting on the bottom of the projectile, which results from the superposition of the pressure pulses from the plurality of propulsion tubes, is thus extended and gives an overall pressure rate in the high pressure part or in the connected barrel tube, which has a longer duration of activity, for, if necessary, even decreased pressure peaks.
Dans ce but, selon un mode de réalisation préféré, il peut être prévu que la compression du gaz de propulsion enfermé dans les différents tubes de propulsion soit synchronisée par le fait qu'elle est initiée, temporellement, simultanément. Ceci peut être assuré, en particulier, par le fait que, au moins quelques uns, de préférence tous les tubes de propulsion, sont raccordés à une chambre d'expansion commune, de sorte que ces tubes de propulsion, lors de l'expansion du gaz dans la chambre d'expansion - que ce soit par allumage d'une charge de propulsion, ou par ouverture de la soupape d'un réservoir à gaz sous pression - soient sollicités par la même évolution pression/temps. For this purpose, according to a preferred embodiment, it can be provided that the compression of the propulsion gas enclosed in the different propulsion tubes is synchronized in that it is initiated, temporally, simultaneously. This can be ensured, in particular, by the fact that at least a few, preferably all the propulsion tubes, are connected to a common expansion chamber, so that these propulsion tubes, during the expansion of the gas in the expansion chamber - whether by igniting a propelling charge, or by opening the valve of a pressurized gas tank - are solicited by the same pressure / time evolution.
Un échelonnement temporel du transfert de gaz léger enfermé dans au moins quelques uns des tubes de propulsion, dans la partie haute pression ou dans le tube de canon, peut, dans ce cas, se faire en utilisant des tubes de propulsion se distinguant en au moins un paramètre parmi le groupe de la géométrie, en particulier la longueur et/ou la section transversale, du tube propulseur, la masse du/des piston(s) y étant mobile(s), la longueur du/des piston(s) y étant mobile(s), le type du gaz y étant enfermé et la quantité et/ou la pression de remplissage du gaz y étant enfermé. En conséquence, il est assuré de manière simple que tous les tubes de propulsion sont sollicités par une pression - identique ù provoquée, par exemple, par allumage d'une charge propulsive commune, sachant que le décalage temporel de l'arrivée des impulsions de pression du fait de la compression du gaz léger enfermé dans les tubes de propulsion, dans la partie haute pression ou dans le tube de canon, peut être réglé, de manière reproductible, par le biais d'une modification au moins de l'un de ces paramètres. En conséquence, par exemple, l'impulsion de pression, issue d'un ou de A temporal staggering of the transfer of light gas enclosed in at least some of the propulsion tubes, in the high pressure part or in the barrel tube, can, in this case, be done using propulsion tubes differing in at least a parameter among the group of the geometry, in particular the length and / or the cross-section, of the propulsion tube, the mass of the piston (s) being mobile therein, the length of the piston (s) therein being movable (s), the type of gas being enclosed and the amount and / or the filling pressure of the gas being enclosed therein. Consequently, it is ensured in a simple manner that all the propulsion tubes are solicited by a pressure - identical - caused, for example, by ignition of a common propellant charge, knowing that the temporal offset of the arrival of the pressure pulses due to the compression of the light gas enclosed in the propulsion tubes, in the high pressure part or in the barrel tube, can be adjusted, in a reproducible manner, by means of a modification of at least one of these settings. Consequently, for example, the pressure pulse, resulting from one or
plusieurs tubes de propulsion, peut servir à une "pré-accélération" de la masse accélérée, tandis que les impulsions de pression (ultérieures) d'autres tubes de propulsion provoquent une "post-accélération" de la masse. Par suite, du fait d'une accélération de la masse, durant plus longtemps, on atteint des vitesses plus élevées qui, cependant, ne demandent aucun pic de pression plus élevée, risquant de mener à une défaillance de différents composants du canon à gaz léger. Le canon à gaz léger lui-même, par suite, peut être réalisé de manière que l'extrémité, opposée à la partie haute pression, d'au moins deux - ou de l'ensemble -des tubes de propulsion, pour atteindre une synchronisation temporelle définie des impulsions de pression des différents tubes de propulsion, soit reliée à une seule et même chambre d'expansion, sachant que, pour obtenir un échelonnement temporel des impulsions de pression des différents tubes de propulsion - il peut être prévu qu'au moins quelques uns des tubes de propulsion se distinguent en au moins un paramètre parmi le groupe de la géométrie, en particulier la longueur et/ou la section transversale, du tube propulseur, la masse du/des piston(s) y étant mobile(s), la longueur du/des piston(s) y étant mobile(s), le type du gaz y étant enfermé et la quantité et/ou la pression de remplissage du gaz y étant enfermé. À ce sujet, il faut renvoyer au fait que tous les tubes de propulsion du canon à gaz léger selon l'invention n'ont pas à être nécessairement remplis d'un gaz léger ayant une masse molaire plus faible par rapport aux produits de combustion (principalement, oxyde de carbone et d'azote, ainsi que de l'eau) de charges de propulsion classiques. Bien plus, il peut s'avérer, par exemple, approprié de remplir un ou plusieurs des tubes de propulsion, à dessein, d'un gaz de masse molaire plus élevée, pour veiller à obtenir une propagation, à dessein, de l'impulsion de pression agissant sur le tube de canon. Pour cela, on peut envisager, par exemple, des gaz rares, tels que le néon utilisé de "canon à gaz léger" ou d'"accélérateur à gaz léger" est orienté expressément, également, sur de tels modes de réalisation. De plus, il est évidemment possible d'utiliser des mélanges de différents gaz pour veiller à obtenir un réglage "progressif continu" de l'impulsion de pression globale, c'est-à-dire de la somme des impulsions de pression des différents tubes de propulsion. En plus de cela, on peut utiliser différents gaz (légers), enfermés cependant dans des segments séparés d'un ou de plusieurs tubes de propulsion, sachant que la segmentation des tubes de propulsion peut être obtenue, par exemple, au moyen d'une membrane à éclatement ou, également, au moyen de géométries de pistons appropriées, tel que, par exemple, entre autres, mentionné dans l'article, cité ci-dessus, de Pavarin, D. et al. En outre, il faut renvoyer au fait que - pour ce qui concerne la géométrie différente, de préférence prévue, en particulier la longueur et/ou la section transversale, des tubes de propulsion - à ce sujet, en particulier, également, une géométrie, qui n'est différente que par tronçons, des tubes de propulsion, peut s'avérer être avantageuse. Ainsi, par exemple, pour modifier les impulsions de pression dans les tubes de propulsion, il est possible, dans la zone de transition, entre la chambre d'expansion (commune) et les tubes de propulsion ou à l'extrémité tournée vers la chambre d'expansion des tubes de propulsion, de prévoir une veine d'étranglement dont la longueur et/ou le profil de section transversale est/sont (Ne) ou l'argon (Ar), l'azote (N2), le dioxyde de carbone (CO2) ou bien d'autres gaz - de préférence, essentiellement inertes -. Le concept présentement several propulsion tubes, can be used for a "pre-acceleration" of the accelerated mass, while the (later) pressure pulses of other propulsion tubes cause a "post-acceleration" of the mass. As a result, due to an acceleration of the mass, for longer, one reaches higher speeds which, however, do not require any higher peak pressure, risking to failure of different components of the light gas gun . The light gas gun itself, therefore, can be made so that the end, opposite the high pressure part, of at least two - or all - of the propulsion tubes, to achieve a synchronization definite time of the pressure pulses of the different propulsion tubes, is connected to one and the same expansion chamber, knowing that, in order to obtain a temporal staggering of the pressure pulses of the different propulsion tubes - it can be provided that at least some of the propulsion tubes are distinguished in at least one parameter from the group of the geometry, in particular the length and / or the cross section, of the propulsion tube, the mass of the piston (s) being mobile there , the length of the piston (s) being movable (s) therein, the type of the gas being enclosed and the amount and / or the filling pressure of the gas being enclosed therein. In this regard, it should be pointed out that not all the propulsion tubes of the light gas gun according to the invention need necessarily be filled with a light gas having a lower molar mass with respect to the products of combustion ( mainly, carbon monoxide and nitrogen, as well as water) conventional propulsion charges. In addition, it may be appropriate, for example, to fill one or more of the propulsion tubes, intentionally, with a higher molecular weight gas to ensure that the impulse is intentionally propagated. pressure acting on the barrel tube. For this, one can consider, for example, rare gases, such as the neon used "light gas gun" or "light gas accelerator" is expressly oriented, also, on such embodiments. In addition, it is obviously possible to use mixtures of different gases to ensure a "continuous progressive" adjustment of the global pressure pulse, that is to say the sum of the pressure pulses of the different tubes propulsion. In addition to this, different (light) gases can be used, however enclosed in separate segments of one or more propulsion tubes, knowing that the segmentation of the propulsion tubes can be obtained, for example, by means of a bursting membrane or, also, by means of appropriate piston geometries, such as, for example, among others, mentioned in the article, quoted above, from Pavarin, D. et al. In addition, it should be pointed out that - with regard to the different geometry, preferably provided, in particular the length and / or the cross section, propulsion tubes - in this respect, in particular, also, a geometry, which is only different in sections, propulsion tubes, may prove to be advantageous. Thus, for example, to modify the pressure pulses in the propulsion tubes, it is possible, in the transition zone, between the expansion chamber (common) and the propulsion tubes or at the end facing the chamber of the propulsion tubes, to provide a throttling flow whose length and / or cross sectional profile is / are (Ne) or argon (Ar), nitrogen (N2), carbon (CO2) or other gases - preferably, essentially inert -. The concept currently
configuré(s), de manière correspondante à la modification souhaitée de l'évolution pression/temps dans les tubes de propulsion respectifs, sachant que les tubes de propulsion, au reste, peuvent être identiques. Les tubes de propulsion du canon à gaz léger selon l'invention peuvent, de manière appropriée, être disposés, sensiblement, parallèlement les uns aux autres et, de préférence, symétriquement les uns aux autres. De plus, il ne faut pas nécessairement prévoir une pluralité de tubes de propulsion séparés, au contraire, une telle pluralité de tubes de propulsion peut, évidemment, être formés par un corps, construit à la manière d'une buse à multisubstances, ou bien construit à la manière d'un magasin, avec une pluralité de perçages de passage, constituant les différents types de propulsion, dont la géométrie peut se distinguer de la manière mentionnée ci-dessus, de nouveau, le cas échéant. configured (s), corresponding to the desired change in pressure / time evolution in the respective propulsion tubes, knowing that the propulsion tubes, for the rest, may be identical. The propulsion tubes of the light gas gun according to the invention may suitably be arranged substantially parallel to one another and, preferably, symmetrically to one another. In addition, it is not necessary to provide a plurality of separate propulsion tubes, on the contrary, such a plurality of propulsion tubes can, of course, be formed by a body, constructed in the manner of a multi-substance nozzle, or built in the manner of a magazine, with a plurality of passing holes, constituting the different types of propulsion, whose geometry can be distinguished in the manner mentioned above, again, if necessary.
Le canon à gaz léger selon l'invention est utilisable, en particulier, de façon universelle, et convient pour l'ensemble des domaines d'utilisation des canons à gaz léger connus. De plus, le canon à gaz léger selonl'invention, du fait de sa puissance plus élevée par rapport à l'état de la technique pour un risque de défaillance plus faible de ses composants, offre d'autres possibilités d'application, par exemple en liaison à l'accélération de véhicules spatiaux, telles que des rampes de lancement de satellite, de fusée, etc. L'objet à accélérer, dans le dernier cas cité, est raccordé à l'extrémité libre opposée à la partie haute pression du tube de canon qui n'est pas équipé d'un projectile. Dans le domaine militaire, par exemple, une utilisation supplémentaire de tels canons pour la défense de fusées balistiques est envisageable. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle- ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un (ou plusieurs) mode(s) de réalisation de l'invention et dans lesquels : . la figure 1 est une série de vues en coupe longitudinale illustrant l'état de la technique ; . la figure 2 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un canon à gaz léger selon l'invention, avec deux tubes de propulsion; . la figure 3 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un canon à gaz léger selon l'invention, équipé de trois tubes de propulsion; . la figure 4 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un canon à gaz léger selon l'invention, comprenant quatre tubes de propulsion; et . la figure 5 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un canon à gaz léger selon l'invention, avec cinq tubes de propulsion. The light gas gun according to the invention is usable, in particular, universally, and is suitable for all areas of use of known light gas guns. In addition, the light gas gun according to the invention, because of its higher power compared to the state of the art for a lower risk of failure of its components, offers other application possibilities, for example in connection with the acceleration of space vehicles, such as satellite launch pads, rocket, etc. The object to accelerate, in the last case cited, is connected to the free end opposite the high pressure part of the barrel tube which is not equipped with a projectile. In the military field, for example, an additional use of such guns for the defense of ballistic rockets is possible. The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly in the explanatory description which follows, with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating one or more mode (s) of realization of the invention and in which: Figure 1 is a series of views in longitudinal section illustrating the state of the art; . Figure 2 is a schematic view of an embodiment of a light gas gun according to the invention, with two propulsion tubes; . Figure 3 is a schematic view of an embodiment of a light gas gun according to the invention, equipped with three propulsion tubes; . Figure 4 is a schematic view of an embodiment of a light gas gun according to the invention, comprising four propulsion tubes; and. Figure 5 is a schematic view of an embodiment of a light gas gun according to the invention, with five propulsion tubes.
Le canon à gaz léger illustré, uniquement schématiquement sur la figure 2, présente deux tubes de propulsion 30a, 30b à peu près parallèles, débouchant, à une de leur extrémité libre, chacun dans une chambre d'expansion 20 commune, qui, dans le présent exemple de réalisation, est formée par une chambre à poudre ou à charge propulsive 20. Cette dernière est équipée d'un allumeur (non représenté sur la figure 2), de manière correspondante à la figure 1, pour veiller à obtenir une sollicitation à la pression temporellement synchronisée - ici, simultanée - des deux tubes de propulsion 30a, 30b pendant l'expansion des gaz de charge propulsive, directement après l'allumage de la charge propulsive. À l'intérieur de chacun des tubes de propulsion 30a, 30b est disposé un piston 40a, 40b qui peut être réalisé en tant que tel pour correspondre au piston 4 de la figure 1. À son extrémité, opposée à la chambre d'expansion ou de charge de propulsion 4 commune, débouchent dans une partie haute pression 50, les deux tubes de propulsion 30a, 30b, qui se composent à chaque fois d'un élément partiel 50a, 50b, allant en s'effilant de façon conique côté intérieur, servant de d'une pièce en T qui relie les extrémités opposées aux tubes de propulsion 30a, 30b des éléments partiels 50a, 50b coniques à un tube de canon 60. Tandis que le gaz léger enfermé dans les tubes de propulsion 30a, 30b peut être enfermé, également, directement entre le piston et un projectile (non représenté) disposé au début du tube de canon 60, évidemment - de façon analogue à la figure 1 - pour limiter côté canon le gaz de propulsion, on peut également prévoir une membrane (non représentée) qui, en particulier, se trouve dans les éléments partiels 50a, 50b coniques de la partie haute pression 50. En variante, on peut également prévoir une membrane unique, en aval de la ramification 50f de la partie haute pression 50 et qui est détruite, lors du (premier) choc de pression d'un ou des deux tubes de propulsion. Pour veiller en plus, lors du déclenchement du canon à gaz léger, à obtenir une influence ciblée du projectile se trouvant sur la partie haute pression 50 ou dans le canon 60, de manière que la durée de l'impulsion de pression soit prolongée en assurant le respect des limites de pression venant du matériau, la géométrie, en particulier la longueur et/ou la section transversale des tubes de propulsion (30a, 30b), la masse des pistons (40a, 40b) y étant déplaçables, la longueur des pistons (40a, 40b), le type de gaz léger utilisé et/ou la quantité ou la pression de remplissage des gaz légers utilisés, peuvent être différents, faisant que des chocs de pression produits dans les tubes de propulsion 30a, 30b atteignent, butée au piston 40a, 40b respectif des tubes de propulsion 30a, 30b, et comprend une pièce de ramification 50f, s'y raccordant et ayant la forme The light gas gun illustrated, only diagrammatically in FIG. 2, has two substantially parallel propulsion tubes 30a, 30b, opening at one of their free end, each in a common expansion chamber 20, which, in the This embodiment example is formed by a powder chamber or propellant 20. The latter is equipped with an igniter (not shown in Figure 2), correspondingly to Figure 1, to ensure a solicitation to the temporally synchronized pressure - here, simultaneous - of the two propulsion tubes 30a, 30b during the expansion of the propellant charge gases, directly after the ignition of the propellant charge. Within each of the propulsion tubes 30a, 30b there is a piston 40a, 40b which can be embodied as such to correspond to the piston 4 of FIG. 1. At its end, opposite to the expansion chamber or common propulsion charge 4, open in a high pressure part 50, the two propulsion tubes 30a, 30b, which consist each time of a partial element 50a, 50b, tapering conically on the inner side, acting as a T-piece which connects opposite ends to the propulsion tubes 30a, 30b of the partial members 50a, 50b conical to a barrel tube 60. While the light gas enclosed in the propulsion tubes 30a, 30b may be enclosed, also directly between the piston and a projectile (not shown) disposed at the beginning of the barrel tube 60, obviously - similarly to FIG. 1 - to limit the propulsion gas to the barrel side, it is also possible to provide a membrane ( no re presented) which, in particular, is in the conical partial elements 50a, 50b of the high pressure portion 50. Alternatively, a single membrane may also be provided downstream of the branch 50f of the high pressure portion 50 and which is destroyed during the (first) pressure shock of one or both propulsion tubes. In addition, when triggering the light gas gun, it is necessary to obtain a targeted influence of the projectile located on the high-pressure part 50 or in the barrel 60, so that the duration of the pressure pulse is prolonged by ensuring the respect of the pressure limits coming from the material, the geometry, in particular the length and / or the cross-section of the propulsion tubes (30a, 30b), the mass of the pistons (40a, 40b) being displaceable therein, the length of the pistons (40a, 40b), the type of light gas used and / or the amount or the filling pressure of the light gases used, may be different, causing pressure shocks produced in the propulsion tubes 30a, 30b to reach, stop at respective piston 40a, 40b of the propulsion tubes 30a, 30b, and comprises a branch piece 50f, connected to it and having the shape
temporellement, les uns après les autres, la partie haute pression 50 et ainsi, également le tube de canon, cependant, à chaque fois, avant que le projectile ait quitté le canon 60. Les couplages des tubes de propulsion 30a, 30b au canon 50 au moyen de la partie haute pression 50 "en double exemplaire" peuvent, par exemple, être réalisés par voie hydraulique pour veiller à assurer un meilleur effet d'étanchéité. Les canons à gaz léger représentés sur les figures 3 à 5 se distinguent de celui selon la figure 2, principalement par le nombre de tubes de propulsion 30a-e qui, dans le présent exemple de réalisation sont toujours reliés à une seule et même chambre à poudre ou à charge de propulsion. Les pistons 40a, 40b, associés aux différents tubes de propulsion (figure 2) ne sont pas l'objet d'une représentation supplémentaire sur les figures 3 à 5. Tandis que le canon à gaz léger représenté sur la figure 3 comprend trois tubes de propulsion 30a-e, les canons à gaz léger représentés sur les figures 4 ou 5 comprennent quatre ou cinq tubes de propulsion 30a-e disposés à chaque fois, parallèlement et symétriquement à l'axe de plan médian du tube de canon 60. De manière correspondante, la partie haute pression 50 se ramifie, de façon triple (figure 3), quadruple (figure 4), ou quintuple (figure 5). Sur les figures 3 et 5, on peut voir que le tube de propulsion central 30c présente une section transversale plus grande que les autres tubes de propulsion 30a, 30b, 30d, 30e. Il peut par exemple, servir à la projection initiale du projectile (c'est-à-dire que les paramètres cités ci-dessus sont choisis de manière que le choc de pression produit dans le tube de propulsion 30c atteigne en premier, le projectile se trouvant dans le tube de canon 60), tandis que les chocs de pression des autres tubes de propulsion 30a, 30b, 30d, 30e - en particulier, également échelonnés temporellement les uns par rapport aux autres temporally, one after the other, the high pressure portion 50 and thus, also the barrel tube, however, each time, before the projectile has left the barrel 60. The couplings of the propulsion tubes 30a, 30b to the barrel 50 by means of the high-pressure part 50 "in duplicate" can, for example, be made hydraulically to ensure a better sealing effect. The light gas guns represented in FIGS. 3 to 5 are distinguished from the one according to FIG. 2, mainly by the number of propulsion tubes 30a-e which, in the present embodiment, are always connected to one and the same chamber. powder or propelling charge. The pistons 40a, 40b associated with the different propulsion tubes (FIG. 2) are not the object of an additional representation in FIGS. 3 to 5. While the light gas gun shown in FIG. propulsion 30a-e, the light gas cannons shown in FIG. 4 or 5 comprise four or five propulsion tubes 30a-e arranged each time, parallel and symmetrically to the median plane axis of the barrel tube 60. corresponding, the high pressure portion 50 branched, triple (Figure 3), quadruple (Figure 4), or five times (Figure 5). In Figures 3 and 5, it can be seen that the central propulsion tube 30c has a larger cross section than the other propulsion tubes 30a, 30b, 30d, 30e. It may for example be used for the initial projection of the projectile (that is to say that the parameters mentioned above are chosen so that the pressure shock produced in the propulsion tube 30c first reaches the projectile. located in the barrel tube 60), while the pressure shocks of the other propulsion tubes 30a, 30b, 30d, 30e - in particular, also staggered temporally relative to each other
veillent à accélérer une post-accélération du projectile se trouvant encore dans le tube du canon 60, ou inversement. Le mode d'action des canons à gaz léger selon l'invention, équipés de 2, 3, 4, 5, ... N tubes de propulsion, correspond essentiellement aux canons à gaz léger classiques tels que représentés sur la figure 1, mais à la différence décisive près selon laquelle, suite à l'utilisation de plusieurs tubes de propulsion, on peut produire une impulsion de pression globale durant plus longtemps, réglable individuellement eu égard à la forme, à la durée et à l'amplitude, impulsion globale de pression agissant sur le projectile se trouvant dans le tube de canon 60. Ainsi, après allumage de la poudre de charge de propulsion disposée dans la chambre de charge de propulsion 60 commune, les pistons des tubes de propulsion 30a-e sont d'abord mis simultanément en mouvement et compriment alors le gaz léger, par exemple de l'hydrogène, de l'hélium ou différents mélanges de ceux-ci, enfermé dans les tubes de propulsion 30a-e. Par un choix approprié des paramètres cités ci-dessus, concernant la géométrie/ou les matériaux de l'agencement, on peut obtenir que les pistons subissent, les uns par rapport aux autres, une accélération (légèrement) différente et, ainsi, que les impulsions de pression, produites par la compression du gaz léger, des différents tubes de propulsion 30a-e atteignent la partie haute pression 50 "à N exemplaires" à des moments (légèrement) différents. Les gaz légers s'écoulent ensuite - le cas échéant, après destruction d'une membrane d'éclatement associée à chaque tube de propulsion (30a-e) ou disposée en aval du point de ramification 50f - à travers la partie haute pression 50, et pénètrent dans le tube de pression 60, dans lequel a été logé le projectile (non représenté), incorporé dans une cage de propulsion (voir à ce sujet, également, la figure 1). ensure to accelerate a post-acceleration of the projectile still in the barrel tube 60, or vice versa. The mode of action of the light gas guns according to the invention, equipped with 2, 3, 4, 5, ... N propulsion tubes, corresponds essentially to the conventional light gas guns as shown in FIG. with the decisive difference that, following the use of several propulsion tubes, it is possible to produce an overall pressure pulse lasting longer, individually adjustable with respect to shape, duration and amplitude, overall pulse pressure device acting on the projectile in the barrel tube 60. Thus, after ignition of the propellant charge powder disposed in the common propulsion charge chamber 60, the pistons of the propulsion tubes 30a-e are first simultaneously set in motion and then compress the light gas, for example hydrogen, helium or various mixtures thereof, enclosed in the propulsion tubes 30a-e. By a suitable choice of the parameters mentioned above, concerning the geometry / or the materials of the arrangement, it is possible to obtain that the pistons undergo, with respect to each other, a (slightly) different acceleration and, thus, that the pressure pulses, produced by the compression of the light gas, different propulsion tubes 30a-e reach the high pressure part 50 "to N copies" at (slightly) different times. The light gases then flow - if necessary, after destruction of a bursting membrane associated with each propulsion tube (30a-e) or disposed downstream of the branching point 50f - through the high pressure part 50, and penetrate into the pressure tube 60, in which the projectile (not shown), housed in a propulsion cage (see also FIG. 1), is housed.
Suite au réglage des paramètres précités (géométrie de tube et de piston, ainsi que masse, type de gaz, pression de remplissage, etc), le profil pression/temps, à la sortie de chaque tube de propulsion (30a-e) peut être contrôlé ou préréglé, faisant qu'également l'évolution (globale) de pression/temps, à l'entrée du tube de canon 60, est réglable. Une telle influence, ciblée de l'allure de la pression, avec une diminution simultanée des pics de pression extrêmement élevés, qui s'approche des limites des résistances des matériaux, ou même les dépasse, assure une accélération, plus douce et durant plus longtemps, du projectile, avec des vitesses de départ en particulier plus élevées. Grâce au couplage des tubes de propulsion 30a-e à une seule et même chambre de charge de propulsion 20, on peut avoir de manière simple une sollicitation à la pression synchrone (ou, dans ce cas simultanée) des pistons de tous les tubes de propulsion 30a-e avec la même pression initiale, de sorte que, grâce à un réglage à dessein des paramètres décrits ci-dessus, l'impulsion de pression (globale) agissant sur le projectile peut être prolongée et peut être limitée au pic de pression agissant sur la partie haute pression 50, ce qui va de pair avec une diminution de l'usure. On peut également obtenir des vitesses de départ plus élevées et l'on peut, ainsi, augmenter globalement la puissance du canon à gaz léger. Following the adjustment of the aforementioned parameters (geometry of tube and piston, as well as mass, type of gas, filling pressure, etc.), the pressure / time profile, at the exit of each propulsion tube (30a-e) can be controlled or preset, so that the (global) pressure / time evolution, at the entrance of the barrel tube 60, is adjustable. Such an influence, targeted at the speed of the pressure, with a simultaneous decrease of the extremely high pressure peaks, which approaches the limits of the resistances of the materials, or even exceeds them, ensures an acceleration, softer and lasting longer , of the projectile, with departure speeds in particular higher. Thanks to the coupling of the propulsion tubes 30a-e to one and the same propellant charge chamber 20, it is possible to have in a simple manner a synchronous pressure (or, in this case, simultaneous) pressure on the pistons of all the propulsion tubes. 30a-e with the same initial pressure, so that, by purposefully adjusting the parameters described above, the (global) pressure pulse acting on the projectile can be prolonged and can be limited to the pressure peak acting on the high pressure part 50, which goes hand in hand with a decrease in wear. Higher starting speeds can also be achieved and thus the power of the light gas gun can be increased overall.
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