Système d'étancheité tube-culasse pour canon

Abstract

 Le secteur technique de l'invention est celui de l'étanchéité entre culasse et tube pour armes de gros calibre.
Un anneau d'étanchétité 6 est plaqué au cours de la fermeture sur une plaque de tir 5 au moyen de lames-ressort 10 et positionné par un jeu de cames 8 solidaires du coin de culasse 4. L'effort presseur contrôlé permet d'assurer un auto-nettoyage de la plaque de tir pendant le cycle. Le jeu de cames assure une bonne mise en place de l'anneau d'étanchétité et évite son arcboutement.
Application au domaine de l'armement.

Description

[0001] La présente invention décrit un dispositif d'étanchéité entre la culasse et la chambre de combustion d'une arme à feu et parti­culièrement d'une arme de gros calibre utilisant des munitions sans douille , le mouvement de fermeture de la culasse s'effectuant perpendiculairement à l'axe de la chambre de combustion , comme par exemple dans le cas d'une culasse à coin.

[0002] Le brevet FR-A-2 434 355 décrit un tel dispositif dans lequel l'étanchéité entre culasse et chambre de combustion est réalisée à l'aide d'un anneau présentant une surface extérieure latérale cylindrique permettant son ajustement dans un logement de la culasse mobile et une surface frontale venant s'appliquer sur la face arrière du canon afin de réaliser l'étanchéité . La surface frontale est amenée au contact de la face arrière du canon par l'action d'un piston presseur venant appuyer sur une zone centrale du joint.

[0003] Au cours de la mise à feu de la charge propulsive, la pression des gaz générés dans la chambre de combustion vient s'exercer sur le joint et aurait pour effet d'éloigner celui-ci de la face arrière du canon, ce qui est préjudiciable au maintien de l'étanchéité. C'est pourquoi il est nécessaire, lorsque l'anneau d'étanchéité est installé dans la culasse, de ménager des conduits d'amenée des gaz sous pression afin que celle-ci s'exerce des deux côtés du joint et équilibre ainsi ce dernier.

[0004] Un tel dispositif entraîne la réalisation d'une culasse complexe devant intégrer outre le système de mise à feu, le mécanisme devant appuyer sur la zone centrale de l'anneau.

[0005] Le brevet FR-A-2 254 001 décrit un anneau d'étanchéité situé dans un logement de la chambre de combustion, il est monté avec jeu dans ce logement et la pression des gaz de combustion a pour effet d'appliquer sa surface d'étanchéité principale sur la culasse ; une rondelle belleville permet de maintenir toujours le contact entre le joint et la culasse, ce qui permet d'obtenir l'effet d'étanchéité avec un temps de réponse très court surtout pour les armes de gros calibre présentant un jeu important entre la culasse et la face arrière du canon.

[0006] Cependant, le dispositif décrit dans le brevet FR-A-2 254 001 présente certains inconvénients.

[0007] Utilisé pour réaliser l'étanchéité entre culasse et chambre, d'une arme de gros calibre, l'anneau d'étanchéité proposé risque d'adhérer à l'intérieur de son logement dans la chambre, ce qui peut entraîner un retard à l'établissement de l'étanchéité et donc des fuites de gaz, d'autant plus importantes que le jeu entre culasse et face arrière du canon est nécessairement important pour des commodités de fabrication et de montage, (de l'ordre de 1,5 mm) et donc que le déplacement que l'anneau doit effectuer sous l'effet des gaz n'est pas négligeable. Le ressort belleville décrit dans le même brevet permet de résoudre ce problème, mais alors, les mouvements d'ouverture et de fermeture de la culasse s'effectuant avec appui constant de l'anneau, les efforts exercés par la culasse sur ce dernier provoqueront un basculement angulaire de son axe par rapport à l'axe de son logement dans la chambre. Ce basculement entraînera une réduction de l'étanchéité due à une usure du logement de l'anneau et de la surface de la culasse sur laquelle ce dernier vient s'appliquer. En effet la face frontale de l'anneau, parce qu'elle formera un angle avec la culasse, rayera cette dernière au cours du mouvement de fermeture.

[0008] Pour résoudre ces problèmes l'invention propose un dispositif d'étanchéité, constitué par un anneau pouvant être éloigné de la culasse au cours du mouvement de fermeture de cette dernière.

[0009] Un autre avantage de la présente invention est d'autoriser un appui de l'anneau sur la culasse pendant une partie du mouvement de fermeture, cela afin de débarasser la culasse des résidus de combustion, l'anneau agissant alors comme racleur ; en effet, cet appui n'entraînera pas, grâce à l'invention, le basculement générateur de rayures décrit précédemment .

[0010] L'invention consiste en un dispositif d'étanchéité entre une culasse et une chambre de combustion d'une arme, ladite culasse se déplaçant perpendiculairement à l'axe de la chambre de combustion pour venir se positionner en regard d'une ouverture de cette dernière au niveau d'une face arrière de l'arme, dispositif constitué par un anneau déformable élastiquement présentant une surface latérale cylindrique permettant d'assurer son ajustement dans un logement de la chambre de combustion, et présentant une surface d'étanchéité frontale venant s'appliquer sur une partie de la culasse sous l'action de moyens élastiques, caractérisé en ce que l'anneau comporte sur la surface latérale deux saillies, symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe de l'anneau, sur lesquelles viennent agir deux cames, liées à la culasse, de façon à appliquer axialement l'anneau dans son logement en éloignement de la culasse pen­dant une partie du mouvement de fermeture de cette dernière.

[0011] Les cames ont un profil tel qu'elles agissent sur les saillies de l'anneau d'étanchéité au cours du mouvement de fermeture de la culasse de façon à éloigner dans un premier temps l'anneau de la culasse, puis dans un deuxième temps à libérer l'anneau de façon à ce qu'il vienne réaliser l'étanchéité entre la culasse et la chambre de combustion.

[0012] Les cames ont un profil tel qu'elles agissent sur les saillies de l'anneau d'étanchéité au cours du mouvement de fermeture de la culasse de façon à éloigner dans un premier temps l'anneau de la culasse, puis dans un deuxième temps à le laisser venir en contact avec cette dernière, les saillies se trouvant alors à une distance (d) des cames, distance choisie de façon à limiter au cours du mouvement de fermeture le bas­culement angulaire de l'anneau relativement à l'axe de la chambre.

[0013] Les moyens élastiques agissant sur l'anneau d'étanchéité sont constitués par une partie de l'anneau lui-­même.

[0014] Les moyens élastiques sont constitués par une plura­lité de languettes réparties sur la périphérie de l'anneau, lesdites languettes étant disposées angulairement par rapport à la surface latérale et étant en appui par leur extrémité li­bre sur la face arrière de l'arme.

[0015] L'anneau d'étanchéité comporte sur sa surface fron­tale un ou plusieurs sillons circulaires.

[0016] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description donnée ci-après d'un mode de réalisation parti­culier en regard des dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une représentation schématique du dispositif d'étanchéité, la culasse étant fermée.

- la figure 2 est une vue suivant la direction X de la figure 1.

- les figures 3 et 4 représentent l'anneau d'étanchéité seul, la figure 4 étant une vue coupée suivant le plan B.B. de la figure 3.

Les figures 5a et 5b représentent la culasse seule, la figure 5b étant une vue suivant la direction Z de la figure 5a ; la figure 5c repré­sente le profil de la came.

Les figures 6 à 8 représentent de façon schématique les différentes phases du mouvement de fermeture de la culasse. La figure 6 visualisant la position ouverte et les figures 7 et 8 des positions intermédiaires entre la position ouverte et la position fermée.

[0017] La figure 1 montre un anneau d'étanchéité 6 comportant une surface latérale cylindrique 13 ajustée dans un logement cylindrique 14 réalisé dans une chambre de combustion 2 d'une arme 1 ; une culasse 4 se déplaçant, guidée par deux surfaces d'appui 21 et 22, perpen­diculairement à l'axe 7 de la chambre de combustion vient fermer cette dernière.

[0018] L'étanchéité est assurée par l'appui d'une surface frontale 12 de l'anneau 6 sur une face 11 d'une plaque de tir 5, de forme cylindrique, solidaire de la culasse 4. La plaque de tir est percée d'une ouverture (non représentée) permettant de réaliser la mise à feu d'une charge propulsive 23 contenue dans la chambre de combustion, cela d'une façon connue, par exemple à l'aide du dispositif décrit dans le brevet FR-A-2464 451 . L'appui de l'anneau 6 sur la plaque de tir 5 est obtenu grâce à des moyens élastiques constitués par quatre languettes 10 (voir figures 3 et 4) qui sont autant de lames-ressort appuyant sur une face arrière 3 (voir figure 2). La résultante des efforts élémentaires exercés par chacun de ces ressorts est confondue avec l'axe 7 en raison de la symétrie de l'ensemble des languettes 10 relativement à l'axe 24 de l'anneau (voir figure 4) ; il n'y a donc pas de coincement de la surface latérale 13 dans son logement 14 lorsqu'on exerce sur l'anneau un effort selon l'axe 7 et dirigé vers l'intérieur de la chambre 2.

[0019] Les dimensions à donner aux languettes 10 en vue de leur donner la raideur permettant d'assurer un effort presseur minimum sont déterminées aisément par l'homme de l'art à l'aide de notions simples de résistance des matériaux.

[0020] L'anneau d'étanchéité 6 comporte aussi deux saillies 9 situées dans un plan perpendiculaire à la surface latérale 13 et symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe 24, saillies de forme sensi­blement parallélépipédique, la plus grande face 28 des saillies 9 (voir figure 2) étant située dans un plan perpendiculaire à l'axe 24. Enfin l'anneau comporte aussi deux sillons 15 circulaires, concentriques, d'axe 24 creusés sur la surface frontale 12.

[0021] Les figures 5a et 5b représentent schématiquement la culasse mobile 4 portant une plaque de tir 5 ainsi que deux cames 8 qui sont des plaques de tôle découpées selon une forme représentée figure 5c; cette forme sensiblement rectangulaire comprend un côté 27 qui vient en appui sur une surface plane 26 de la culasse un côté 20 et un côté 19, parallèles au côté 27, situés, après montage de la came sur la culasse, du côté de l'anneau d'étanchéité 6.

[0022] Les deux cames 8 sont maintenues en appui sur les surfaces 25 et rendues solidaires de la culasse 4 à l'aide de moyens de fixation non représentés, par exemple des vis ou des rivets.

[0023] L'ensemble constitué par la culasse 4, la plaque de tir 5, et les cames 8 est tel que les deux cames ont une disposition symétrique relativement à un plan contenant l'axe 7 et parallèle à la surface de guidage 22, cela de façon à pouvoir venir en contact, au cours du mouvement de la culasse, avec les saillies 9 de l'anneau 6. Les deux cames sont décalées par rapport à la plaque de tir 5 vers la gauche sur la figure 5a, cela pour une raison explicitée plus loin.

[0024] Le fonctionnement du dispositif est le suivant, en se reportant aux figures 6 à 8 ; la figure 6 montre la diposition relative de la culasse 4 et de l'anneau d'étanchéité 6 quand la culasse est ouverte.

[0025] On constate que la surface frontale 12 de l'anneau d'étanchéité se trouve à une distance D1 de la face arrière 3 de l'arme et que la face 11 de la plaque de tir 5 se trouve, elle, à une distance D2 de cette même face arrière 3, D2 étant inférieure à D1 ; le mouvement de fermeture qui est un déplacement de la culasse 4 suivant la direction 16, le long des surfaces de guidage 21 et 22 amènerait donc un contact de la surface latérale 13 de l'anneau avec la plaque de tir 5 ; la poursuite du mouvement de fermeture risquerait de produire un basculement de l'axe 24 de l'anneau par rapport à l'axe 7 de la chambre, basculement entraînant coincement de l'anneau dans son logement ; pour éviter cet inconvénient, les cames 8 viennent en contact avec les saillies 9, avant qu'il y ait contact entre l'anneau 6 et la plaque de tir 5 (c'est la raison de la disposition décalée des cames 8 par rapport à la plaque de tir ; disposition visible sur la figure 5a). Un chanfrein 18c de la came vient en contact avec un chanfrein 18 S de la saillie, le mouvement de fermeture de la culasse se poursuivant, les zones 19 des cames agissent sur les saillies 9 de façon à éloigner l'anneau 6 de la plaque de tir 5 (Voir figure 7) la surface frontale 12 est alors à une distance D3 de la face arrière 3 (D3 < D2).

[0026] Lorsque le mouvement de fermeture de la culasse se poursuit on finit par se trouver dans la disposition représentée figure 8 ; c'est alors le côté 20 des cames qui se trouve en regard des saillies 9, mais sans qu'il y ait contact avec ces dernières.

[0027] L'anneau d'étanchéité est alors en contact avec la plaque de tir 5. Ce contact a pour but de réaliser un nettoyage de la plaque de tir, les résidus de combustion étant chassés par la surface latérale de l'anneau 6. La plus grande face 28 des saillies se trouve parallèle au côté 20 des cames et située à une distance d de ce côté, cette face 28 à une longueur L ; l'angle maximum de basculement de l'axe 24 de l'anneau par rapport à l'axe 7 de la chambre se trouve limité par le rapport d/L dont la valeur est choisie de façon à interdire le coincement de l'anneau dans son logement.

[0028] Quand le mouvement de fermeture se poursuit, les cames 8 finissent par ne plus être en regard des saillies 9. Le mouvement de fermeture n'est pas totalement terminé , mais la disposition des cames relativement à la plaque de tir est telle que lorsque cette situation intervient, l'axe de la plaque de tir est suffisamment proche de l'axe de l'anneau, la portion de surface de plaque de tir en contact avec la surface frontale 12 de l'anneau est alors suffisamment importante pour qu'il ne puisse plus y avoir basculement de l'axe 24 de l'anneau par rapport à l'axe 7 de la chambre, et donc qu'il ne puisse plus y avoir de coincement de l'anneau dans son logement.

[0029] Dans l'exemple décrit les cames choisies telles que pour une distance D2 = 1,5 mm et D1 = 2,8 on obtienne D3 = 1,2 mm = (jeu entre anneau et plaque de tir = 0,3mm), et d=0,15 mm la longueur L étant égale à 29 mm.

[0030] Lorsque la culasse 4 se déplace dans la direction 17 au cours du mouvement d'ouverture de la chambre, les cames agissent de façon analogue à précédemment. La plaque de tir 5 est d'abord nettoyée par le frottement de l'anneau d'étanchéité 6 pendant que les côtés 20 des cames 8 coopèrent avec les saillies 9, pour limiter le basculement axial de l'anneau ; puis les côtés 19 agissent sur les saillies 9 de façon à éloigner la face 12 de la plaque de tir.

[0031] Il est possible de n'utiliser le côté 19 des cames que dans le cas d'une ouverture de la culasse dégageant complètement l'anneau en vue de son démontage, la position normale d'ouverture de la culasse pour le chargement de la chambre étant celle pour laquelle les saillies 9 sont en regard des côtés 20 des cames 8.

[0032] Les sillons circulaires 15 participent avec la forme générale de l'anneau 6 au maintien de l'étanchéité au cours de la mise à feu de la charge propulsive. Ils jouent le rôle de chicanes ; si par suite de l'érosion de l'anneau une partie de gaz parvient à l'un des sillons, il se produit une détente de ces gaz qui ne peuvent pas s'échapper vers l'extérieur de l'arme.

[0033] Pour s'affranchir des inconvénients résultants d'un mauvais montage de l'anneau d'étanchéité 6 dans son logement, il est souhaitable de prévoir sur la face arrière 3 de l'arme des logements dans lesquels viendront se positionner les languettes 10 de l'anneau d'étanchéité 6; on garantira alors la rencontre des cames 8 avec les saillies 9 au cours du mouvement de fermeture de la culasse et donc le bon fonctionnement du dispositif.

[0034] On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en modifiant la forme des saillies 9 au des cames 8, si le résultat obtenu, éloigner l'anneau de la culasse pendant le mouvement de fermeture de cette dernière, restait le même. En particulier il est possible d'adapter l'invention à un dispositif de fermeture de culasse par mouvement de rotation de cette dernière autour d'un axe parallèle à l'axe de la chambre.

[0035] On peut noter enfin qu'avec le dispositif selon l'invention l'usure de la plaque de tir se trouve réduite ; les pièces sujettes à usure sont les cames 8, pièces de tôle peu coûteuses et facilement interchangeables sans démontages longs et coûteux.

Revendications

1 - Dispositif d'étanchéité entre une culasse (4) et une chambre de combustion (2) d'une arme (1), la culasse se déplaçant perpendiculairement à l'axe (7) de la chambre de combustion pour venir se positionner en regard d'une ouverture de cette dernière au niveau d'une face arrière (3) de l'arme, dispositif constitué par un anneau (6) déformable élastique­ment, présentant une surface latérale (13) cylindrique permet­tant d'assurer son ajustement dans un logement (14) de la chambre de combustion (2) et une surface détanchéité frontale (12) venant s'appliquer sur une partie de la culasse (4) sous l'action de moyens élastiques, caractérisé en ce que l'anneau (6) comporte sur la surface latérale (13) deux saillies (9), symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe (24) de l'anneau, sur lesquelles viennent agir deux cames (8), liées à la culasse, de façon à appliquer axialement l'anneau dans son logement (14) en éloignement de la culasse pendant une partie du mouvement de fermeture de cette dernière.

2 - Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cames (8) ont un profil tel qu'elles agissent sur les saillies (9) de l'anneau d'étanchéité (6) au cours du mouvement de fermeture de la culasse (4) de façon à éloigner dans un premier temps l'anneau de la culasse, puis dans un deuxième temps à libérer l'anneau de façon à ce qu'il vienne réaliser l'étanchéité entre la culasse (4) et la chambre de combustion (2).

3 - Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cames (8) ont un profil tel qu'elles agissent sur les saillies (9) de l'anneau d'étanchéité (6) au cours du mouvement de fermeture de la culasse (4) de façon à éloigner dans un premier temps l'anneau de la culasse, puis dans un deuxième temps à le laisser venir en contact avec cette dernière, les saillies se trouvant alors à une distance (d) des cames, distance choisie de façon à li­miter au cours du mouvement de fermeture le basculement angu­laire de l'anneau (6) relativement à l'axe (7) de la chambre.

4 - Dispositif d'étanchéité selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens élastiques (10) agissant sur l'anneau d'étanchéité sont constitués par une partie de l'anneau lui-même.

5 - Dispositif d'étanchéité selon la revendication 4, caracté­risé en ce que les moyens élastiques sont constitués par une pluralité de languettes (10) réparties sur la périphérie de l'anneau (6), lesdites languettes étant disposées angulairement par rapport à la surface latérale (13) et étant en appui par leur extrémité libre sur la face arrière (3) de l'arme.

6 - Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendi­cations 1 à 5, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité (6) comporte sur sa surface frontale (12) un ou plusieurs sillons circulaires (15).

Dessins