L'invention concerne un dispositif d'éjection ou de lancement d'une arme à partir d'un tube lance-armes immergé, notamment à bord d'un sous-marin.
Un tube lance-armes est muni classiquement d'une porte avant située dans la charpente avant au delà de la cloison avant résistante du sous-marin, que l'on ouvre pour le lancement ou la "chasse" d'une arme, et d'une porte arrière dite "de culasse".
On connait déjà des dispositifs de lancement d'armes tactiques sur sous-marin mettant en oeuvre des turbopompes.
De tels dispositifs comprennent, oûtre le tube lance-armes et un système associé de remplissage et de vidange du tube lance-armes, un dispositif de turbopompe entraîné par une turbine à air comprimé, qui refoule l'eau prise dans un circuit d'entrée d'eau vers un caisson de lancement débouchant dans le tube lance-armes via une porte annulaire d'entrée d'eau.L'air comprimé actionne la turbine accouplée à une pompe extérieure à la coque résistante, qui met en mouvement à l'intérieur d'un cylindre l'eau afin de l'amener dans le caisson de lancement, créant ainsi une surpression par rapport à la pression d'immersion.Cette différence de pression est alors utilisée après ouverture de la porte annulaire d'entrée d'eau pour créer à l'arrière de l'arme l'effet piston désiré utile à son éjection.
Le fonctionnement d'une telle turbopompe associée à un tube lance-armes nécessite une entrée d'eau amont intégrée dans la charpente avant du sous-marin, ce qui rend plus complexe l'architecture de la charpente avant et peut être source d'indiscrétions.
Une turbopompe est classiquement associée à un groupe de deux ou trois tubes lance-armes, ce qui réduit les capacités de défense en cas de défaillance de la turbopompe.
Le circuit d'entrée d'eau et le caisson de lancement d'une turbopompe sont encombrants et ce d'autant plus si le sous-marin comprend plusieurs groupes de tubes lance-armes car dans ce cas, plusieurs turbopompes et leurs circuits de fonctionnement associés sont nécessaires.
De plus, l'opération de filoguidage d'une torpille est compliquée par la présence du circuit de fonctionnement de la turbopompe.Dans le cas du lancement simultané de deux armes filoguidées par deux tubes lance-armes différents associés à une même turbopompe, une coordination rigoureuse des manoeuvres est exigée, la fermeture de la porte d'entrée d'eau du tube lance-armes lançant la première arme devant être réalisée avant le lancement de la deuxième, indépendamment de la fermeture de la porte avant du tube lance-armes, ce qui nécessite une cinématique dissociée pour l'ouverture, la fermeture, le verrouillage des portes avant et des portes d'entrée d'eau.
De plus, l'intégration des turbopompes sur sous-marin par montage autoclave est complexe et implique une modification importante du dispositif, ainsi que des contraintes sur l'architecture de la charpente avant.
On connait d'autres dispositifs de lancement d'armes à bord de sous-marins, utilisant des pistons d'eau tels que ceux décrits par le brevet US 5 099 745, mais ils présentent les mêmes inconvénients que les dispositifs mettant en oeuvre des turbopompes.
Le brevet DE-A-33 33 614 sur lequel le préambule de la revendication 1 est fondé, divulgue un dispositif d'éjection sous-marin pour des charges d'un tube lance-armes soumis à une pression d'eau, utilisant un piston muni de tiges d'actionnement. Le dispositif de ce brevet se compose de deux tubes, l'un intérieur au contact de la charge, l'autre extérieur concentrique au premier. Les deux tubes sont fermés à l'avant par une même porte étanche pivotante lors du lancement de la charge. Seul le tube intérieur est fermé à l'arrière par une porte permettant le chargement. Les tiges d'actionnement occupent l'espace annulaire compris entre ces deux tubes et sont actionnées hydrauliquement.
Le brevet FR 2 701 102 décrit un dispositif autonome de lancement d'objet en milieu sous-marin, qui utilise aussi des moyens de chasse par vérins. Ce dispositif est non rechargeable par l'arrière contrairement au brevet DE-A-33 33 614.
On connait aussi des dispositifs de lancement d'armes à partir de tubes lance-armes, tels que des refouloirs pneumatiques mais ils présentent un encombrement important supérieur à celui des turbopompes dans le sens longitudinal puisqu'ils nécessitent une surlongueur de tube lance-armes de l'ordre de 400 à 500 mm. Malgré leurs performances relativement limitées du fait de l'immersion, ils ont permis depuis trente ans le lancement d'armes dans tout le domaine d'immersion des sous-marins.L'aspect pénalisant de ce type de dispositif est qu'ils occasionnent des contraintes d'interface avec l'arme.
L'invention a pour but de proposer un dispositif d'éjection d'une arme à partir d'un tube lance-armes immergé, notamment à bord d'un sous-marin, ne présentant pas les inconvénients des dispositifs connus et ci-dessus décrits.
L'invention a donc pour objet un dispositif d'éjection d'une arme à partir d'un tube lance-armes résistant à la pression d'immersion muni d'une porte avant que l'on ouvre à l'éjection de l'arme et d'une porte arrière par le chargement d'une arme, caractérisé selon le libellé de la revendication 1.
Dans un premier mode de réalisation, les moyens réalisant une circulation d'eau à gros débit de l'avant vers l'arrière du tube lance-armes dans l'espace annulaire compris entre le tube lance-armes résistant et le tube intérieur sont constitués par une pompe ou pompe-hélice associée à une génératrice.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens réalisant une circulation d'eau à gros débit de l'avant vers l'arrière du tube lance-armes dans l'espace annulaire compris entre le tube lance-armes résistant et le tube intérieur sont constitués par une pompe annulaire.
De préférence, la génératrice associée à la pompe ou à la pompe-hélice ou à la pompe annulaire est une turbine. De préférence, la génératrice est intégrée à la porte arrière du tube lance-armes.
La porte arrière du tube lance-armes peut supporter l'axe d'entraînement des moyens réalisant une circulation d'eau à gros débit dans l'espace annulaire compris entre le tube lance-armes résistant et le tube intérieur.
Dans ces deux premiers modes de réalisation de l'invention, les moyens de maintien du tube intérieur dans le tube lance-armes résistant sont constitués par des structures transversales présentant des ouies de passage pour l'eau.Ces structures sont dites "à secteurs". Elles peuvent être associées à des structures longitudinales.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens réalisant une circulation d'eau à gros débit de l'avant vers l'arrière du tube lance-armes dans l'espace annulaire compris entre le tube lance-armes résistant et le tube intérieur sont constitués par un piston hydraulique annulaire long en interface avec le tube résistant au niveau de deux épaulements, qui se déploie sous l'action d'un circuit d'air comprimé basse pression, dit circuit de lancement.
Le tube lance-armes résistant présente sur sa face interne une butée avec un épaulement avant repérant la position déployée du piston et un épaulement arrière repérant la position de repos du piston.
Le tube intérieur comporte à l'avant jusqu'au niveau de l'épaulement arrière de la butée des ouvertures longitudinales pour le passage de l'eau.
Dans ce mode de réalisation, les moyens de maintien du tube intérieur dans le tube lance-armes résistant sont constitués d'une part par des structures transversales à "secteurs" laissant des ouies de passage pour l'eau à l'extrémité avant du tube intérieur, d'autre part par une structure transversale formant une cloison étanche à l'extrémité arrière du tube intérieur, le tube intérieur présentant à l'arrière des ouies pour le passage de l'eau.
Dans une variante de réalisation différente, les moyens de maintien du tube intérieur dans le tube lance-armes résistant sont constitués par des structures transversales à "secteurs" laissant des ouies de passage pour l'eau à chacune des extrêmités du tube intérieur.
Dans un autre mode de réalisation, les moyens réalisant une circulation d'eau à gros débit dans l'espace annulaire compris entre le tube lance-armes résistant et le tube intérieur sont constitués par un piston hydraulique annulaire court qui se déploie sous l'action d'un circuit d'air comprimé sous pression supérieure à la pression d'immersion, dit circuit de lancement.
Dans ce mode de réalisation, les moyens de maintien du tube intérieur dans le tube résistant sont constitués d'une part par une structure transversale située à l'extrémité avant du tube intérieur formant une cloison étanche et résistante à la différence de pression entre pression d'immersion et pression de lancement, d'autre part par des structures transversales à "secteurs" laissant des ouies de passage pour l'eau et situées à l'extrémité arrière du tube intérieur.
Dans une variante de réalisation différente, les moyens de maintien du tube intérieur dans le tube lance-armes résistant sont constitués par une structure transversale formant une cloison étanche à chaque extrémité du tube intérieur,le tube intérieur présentant à l'arrière des ouies pour le passage de l'eau.
Les modes de réalisation à piston hydraulique annulaire présentent un frein hydraulique.
Ils présentent aussi un amortisseur "à secteurs" pour arrêter le piston et amoindrir son bruit.
Ils comportent aussi un circuit de reploiement d'air comprimé pour le retour du piston annulaire à sa position initiale de repos.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante de quelques modes de réalisation préférentiels, donnés à titre illustratif et non limitatif, et des figures annexées, parmi lesquelles :
La figure 1 représente un tube lance-armes 1 incorporé à un sous-marin, dont on voit une partie de la coque résistante 2.Le tube lance-armes 1 est muni classiquement d'une porte-avant non représentée située au-delà de la coque résistante, devant s'ouvrir pour le lancement d'une arme 3, par exemple d'une torpille filoguidée, et d'une porte arrière 4.
Le tube lance-armes 1 est constitué par un tube 10 résistant à la pression d'immersion et présentant trois zones 7, 8, 9. Les zones 7 et 9 sont cylindriques, la zone 9 présentant un diamètre plus grand que la zone 7, et sont reliées par la zone 8 de révolution. Le tube lance-armes comporte dans la zone 9 un tube intérieur 5 pouvant être coaxial, ouvert à ses deux extrémités, destiné à être au contact de l'arme 3, de diamètre interne pratiquement égal à celui de l'arme.
Le tube intérieur 5 assure le stockage, le verrouillage et le guidage de l'arme lors de son lancement.
Des structures transversales 6 pouvant être associées à des raidisseurs longitudinaux ou lisses non représentés, sont disposées entre les tubes 10 et 5 pour assurer le maintien du tube intérieur 5 dans le tube résistant 10.
Une circulation d'eau à gros débit, de l'ordre de 2 m3/s, de l'avant vers l'arrière du tube lance-armes dans l'espace annulaire formé entre les deux tubes 5 et 10 est créée grâce à des moyens 13 constitués par une pompe, dont l'arbre d'entraînement est supporté par la porte arrière 4 du tube lance-armes.
Dans le cadre de l'invention, la pompe a des dimensions telles qu'elle laisse à l'arrière du tube lance-armes un emplacement pour le conteneur de filoguidage et est peu encombrante car elle est intégrée au tube lance-armes, contrairement aux dispositifs de lancement d'armes de l'état de la technique, qui mettent en oeuvre des turbopompes extérieures au tube lance-armes.
Le positionnement de la pompe assure une étanchéité relative entre l'espace annulaire compris entre les deux tubes 5 et 10 d'une part, et le volume interne du tube 5 d'autre part.
Les structures transversales servant à maintenir le tube 5 dans le tube résistant 10 sont telles qu'elles ne perturbent pas le passage de cette circulation d'eau.Elles sont disposées de manière discontinue pour laisser apparaître des ouies de passage pour l'eau.Elles sont dites "à secteurs".
L'anneau d'eau délimité par la paroi interne du tube 10 et la paroi externe du tube 5 est dimensionné pour permettre un débit suffisant d'entrée d'eau.
Le profil de la zone 8 au niveau de la pompe est tel qu'il permet une circulation d'eau avec peu de perte de charge.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la pompe est accouplée à une génératrice 11 intégrée à la porte arrière 4 du tube lance-armes et pouvant être constituée par une turbine alimentée par de l'air haute pression.
Dans un autre mode de réalisation, la génératrice peut ne pas être intégrée au tube lance-armes et peut être par exemple un moteur hydraulique, magnéto-hydraulique, électrique ou à volant d'inertie.
La porte-arrière 4 permet l'ouverture et la fermeture du tube lance-armes pour le chargement de l'arme dans le tube lance-armes.
La porte-arrière 4 est fixée au tube lance-armes par une liaison technologiquement sûre 12, tel un mécanisme autoclave, qui écarte tout risque de perte d'étanchéité à l'immersion.
Le fonctionnement du dispositif d'éjection de l'arme est simple.
Le tube lance-armes étant classiquement chargé, rempli en eau grâce à une installation de remplissage et de vidange et équilibré grâce à un circuit d'équilibrage, on procède à l'ouverture de la porte avant et à l'escamotage du dispositif de verrouillage de l'arme.La rotation de la pompe permet la circulation de l'eau de l'avant vers l'arrière du tube résistant par l'intermédiaire de l'anneau d'eau et donc la mise en pression du volume d'eau à l'arrière du tube 5. Il en résulte un effet piston sur l'arme, qui a dans sa partie cylindrique un diamètre sensiblement égal au diamètre interne du tube intérieur. Lorsque l'arme est chassée, la pompe s'arrête et il est possible de procéder, après vidange, à un nouveau chargement du tube lance-armes par une arme stockée en soute.
Dans une variante de réalisation, les moyens 13 peuvent être constitués par une pompe-hélice.
La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans lequel le tube lance-armes classiquement muni d'une porte avant non représentée et d'une porte arrière 104 est constitué par un tube 110 résistant à la pression d'immersion et comportant un tube intérieur 105 ouvert à ses deux extrémités, destiné à être au contact d'une arme 103, de diamètre interne pratiquement égal à celui de l'arme.
Des structures transversales 106 pouvant être associées à des raidisseurs longitudinaux, disposées entre les tubes 110 et 105 assurent le maintien du tube 105 dans le tube 110.
La circulation d'eau à gros débit de l'avant vers l'arrière du tube lance-armes dans l'espace annulaire compris entre le tube résistant 110 et le tube intérieur 105 est dans ce mode de réalisation créée par une pompe annulaire 113, pouvant être accouplée à une génératrice intégrée ou non à la porte arrière 104. La génératrice est de préférence constituée par une turbine alimentée par de l'air haute pression.L'arbre d'entraînement de la pompe annulaire 113 est supporté par la porte arrière 104.
La figure 3 représente un troisième mode de réalisation de l'invention, dans lequel le tube lance-armes est constitué par un tube 210 résistant à la pression d'immersion et comportant un tube intérieur 205 ouvert à ses deux extrémités, destiné à être au contact d'une arme 203, de diamètre interne pratiquement égal à celui de l'arme.Un emplacement 200 pour conteneur de filoguidage est prévu à l'arrière de l'arme.
La circulation d'eau à gros débit de l'avant vers l'arrière du tube lance-armes dans l'espace annulaire compris entre le tube résistant 210 et le tube intérieur 205 est dans ce mode de réalisation créée par un piston hydraulique annulaire long 213 mis en fonctionnement par un circuit 214 d'air comprimé sous basse pression, dit circuit de lancement.
La fixation du tube intérieur est réalisée à l'extrémité avant par des structures transversales "à secteurs" 206.Un demi-profil du tube lance-armes selon un plan perpendiculaire à l'axe du tube lance-armes et de repère D montre ces structures transversales "à secteurs" à l'avant du tube intérieur, présentant des ouies 223 pour le passage de l'eau à l'intérieur de l'anneau d'eau. Le tube intérieur est fixé à l'extrémité arrière par une structure transversale formant une cloison étanche.
Le piston est en interface avec le tube résistant au niveau de deux épaulements étanches, 215a à l'avant du piston et 215b à l'arrière du piston.
Quand le piston est en position repos, la face interne de l'épaulement arrière 215b du piston vient à l'interface d'un épaulement arrière d'une butée 218.
Le tube intérieur comporte à l'avant et jusqu'au niveau de l'épaulement arrière de la butée 218, des ouvertures longitudinales 221 pour le passage de l'eau.Ces ouvertures sont bien visibles sur les demi-profils du tube lance-armes selon des plans perpendiculaires à l'axe du tube lance-armes et de repères C et D.Elles permettent une entrée d'eau accélérée pour remplir le volume laissé vide par la chasse de l'arme.
Un demi-profil du tube lance-armes selon un plan perpendiculaire à l'axe du tube lance-armes et de repère B montre le piston 213 au contact du tube interne 205.
L'eau en circulation passe par des ouies de passage 222 pratiquées à l'arrière du tube intérieur et visibles dans un demi-profil du tube lance-armes selon un plan perpendiculaire à l'axe du tube lance-armes et de repère A.
Dans une variante de réalisation ne présentant pas des ouies de passage 222, l'eau en circulation passe par des ouies de passage au niveau de structures transversales "à secteurs" de maintien à l'arrière du tube intérieur dans le tube résistant.
Le volume d'eau déplacé par le piston est supérieur au volume de l'arme à éjecter.
En fin de course, le piston 213 est préalablement freiné par un frein hydraulique 216 constitué par des ouies de passage d'eau de diamètre réduit, et vient buter sur un amortisseur "à secteurs" 217 par la face externe de l'épaulement arrière 215b du piston tandis que la face interne de l'épaulement avant 215a du piston vient à l'interface d'un épaulement avant de la butée 218.L'amortisseur 217 arrête le piston tout en amortissant le bruit de choc du piston.
Après lancement de l'arme, la porte avant du tube lance-armes est refermée, l'eau du tube lance-armes évacuée par l'installation de remplissage et de vidange et un circuit 219 de reploiement d'air comprimé indépendant du circuit de lancement ou pouvant être placé en dérivation sur ce dernier permet le retour du piston à sa position initiale de repos.
Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 4, dans lequel le tube lance-armes est constitué par un tube 310 résistant à la pression d'immersion et comportant un tube intérieur 305 ouvert à ses deux extrémités, destiné à être au contact d'une arme 303, de diamètre interne pratiquement égal à celui de l'arme, on utilise un piston hydraulique annulaire court 313 pour créer la circulation d'eau à gros débit de l'avant vers l'arrière du tube lance-armes dans l'espace annulaire compris entre le tube résistant 310 et le tube intérieur 305.
La fixation du tube intérieur est réalisée par des structures transversales à chacune des extrémités du tube intérieur.La structure transversale avant 306 forme une cloison étanche et résistante à la différence de pression entre la pression d'immersion et la pression de lancement.
Le piston hydraulique annulaire court est mis en fonctionnement par un circuit 314 d'air comprimé, dit de lancement, sous une pression supérieure à la pression d'immersion.
L'eau en circulation passe par des ouies de passage au niveau des structures transversales "à secteurs" de maintien à l'arrière du tube intérieur.
Dans une variante de réalisation, une structure transversale de maintien à l'arrière du tube intérieur forme une cloison étanche et l'eau en circulation passe par des ouies de passage pratiquées à l'arrière du tube intérieur.
Le volume d'eau déplacé par le piston est supérieur au volume de l'arme à éjecter.
En fin de course, le piston 313 préalablement freiné par un frein hydraulique 316 vient buter sur un amortisseur "à secteurs" 317.
De la même manière que précédemment, après lancement de l'arme, la porte avant du tube lance-armes est refermée, l'eau du tube lance-armes évacuée par l'installation de remplissage et de vidange et un circuit 319 de reploiement d'air comprimé permet le retour du piston à sa position initiale de repos repérée par une butée 320.
Le mode de réalisation avec piston hydraulique court présente toutefois l'inconvénient de présenter une sensibilité à la pression d'immersion.
Le dispositif selon l'invention permet l'éjection de l'arme, quelque soit la position du tube lance-armes : dans l'axe du sous-marin, verticale, en position horizontale inclinée par rapport à l'axe longitudinal du sous-marin (position dite en barbette).
Le dispositif selon l'invention permet aussi le lancement simultané de plusieurs armes filoguidées.