Dispositif d'éjection au moyen d'une charge propulsive liquide d'un projectile placé dans un tube de lancement

Description

[0001] L'invention concerne le lancement de projectiles tels que des obus placés dans des tubes de lancement, tels que des canons, mais plus particulièrement des mortiers. Ces derniers se distinguent des canons, en ce que la munition ou le projectile expulsé est introduit dans le tube par la bouche de ce dernier.

[0002] Les préparatifs et réglages nécessaires pour effectuer un tir balistique, afin d'atteindre un objectif précis, comprennent au moins les deux opérations suivantes :

• positionnement du tube de lancement en site et en gisement pour orienter la trajectoire du projectile ;
• réglage de la charge du projectile en fonction de la distance de l'objectif à atteindre.

[0003] Ce réglage de la charge s'effectue en éliminant certains éléments dont est constituée ladite charge, de manière à ce que seule la quantité de charge nécessaire à délivrer la vitesse initiale voulue soit brûlée. Cette opération s'effectue par l'opérateur, bien entendu avant le lancement. Elle s'effectue manuellement, et demande donc un certain temps, par exemple plusieurs secondes, ce qui nuit à l'efficacité du système d'arme pendant le combat.

[0004] Un des buts de l'invention est de remédier à cet inconvénient en diminuant le temps de réglage de la charge propulsive.

[0005] Un dispositif de chargement d'une charge propulsive dans lequel un piston placé dans une position initiale fixe coulisse jusqu'à une butée équipée de moyens d'injection qui permettent le passage du liquide de la chambre réservoir délimitée par ledit piston et ladite butée vers la chambre de combustion est connu de GB-A-2.077.888.

[0006] L'invention a pour objet un dispositif de chargement d'une charge propulsive dans un tube de lancement ayant les caractéristiques énoncées dans la revendication 1.

[0007] L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description qui va suivre, et qui est annexée des figures suvantes :

• Fig.1, un schéma d'un dispositif d'éjection selon l'inventior ;
• Fig.2, un schéma d'une réalisation possible des moyens de chargement selon l'invention ;
• Figs.3A et 3B, deux schémas d'une réalisation possible d'un détail des moyens de chargement, en particulier des, moyens d'injection du liquide dans la chambre de combustion dans deux positions de fonctionnement.

[0008] En référence à la figure 1, le dispositif selon l'invention comprend, comme dans l'art antérieur, un tube 10 à l'intérieur duquel figure un projectile 20 qui peu être introduit dans le tube par la bouche de ce dernier. Selon l'invention, le projectile ne porte plus de charge propulsive, mais simplement la charge militaire contenue à l'intérieur de l'ogive 22, un émpennage 23 et une cartouche d'allumage 21. On se propose d'effectuer le chargement de la charge propulsive par le bas du tube. On prévoit d'utiliser comme matière première énergétique pour constituer cette charge propulsive, un liquide énergétique qui, comme le propergol solide, libère par sa déflagration une très grande quantité d'énergie sous forme d'un volume de gaz chauds. On peut utiliser comme liquide, d'une manière plus générale, un ergol liquide.

[0009] Le principe de fonctionnement envisagé est le suivant. La cartouche d'allumage 21 est initiée, par l'impact du projectile au fond du tube 10 ou tout autre moyen mécanique. Cette cartouche d'allumage n'initie plus la charge propulsive, mais a pour fonction de faire monter la pression dans la chambre de combustion repérée 1, qui est délimitée par le tube 10, la partie arrière du projectile 20, l'étanchéité de celui-ci étant assurée par un joint 24. C'est à ce moment précis que la charge propulsive, constituée par le liquide, doit être initiée pour déflagrer et expulser ou éjecter le projectile hors du tube. A cet effet, les moyens de chargement de la charge propulsive comprennent en outre un piston 2 coulissant à l'intérieur du tube 1 et une butée 5, ces trois éléments délimitant une chambre réservoir 4 de volume déterminé pouvant contenir une quantité déterminée de liquide. Le piston est équipé de moyens d'injection 3 qui permettent, lors du fonctionnement de la cartouche d'allumage, l'injection dans la chambre de combustion 1 du liquide contenu dans la chambre réservoir 4. Les moyens d'injection 3 fonctionnement conjointement à la descente du piston 2 vers la butée 5 dans laquelle il coulisse. Cette descente est provoquée par la montée en pression de la chambre de combustion 1, au moyen des gaz de combustion de la cartouche 21 percutant le piston. Le volume de la chambre réservoir 4 diminue, la pression à l'intérieur de cette chambre monte, et les moyens d'injection 3 permettent le passage du liquide dans la chambre de combustion 1. Le dimensionnement des chambres 1 et 4, les temps de descente du piston 2 sur la butée 5 et les propriétés de combustion du liquide sont prévues pour que le liquide contenu dans le réservoir 3 soit entièrement consommé avant que le projectile n'ait quitté le tube de lancement 10.

[0010] Entre chaque tir, le réglage de la charge propulsive se fait de la manière suivante. Le liquide est disponible à l'entrée 9 de la butée 5 à une pression suffisante pour le remplissage de la chambre réservoir 4. Un réservoir 14 de liquide peut donc être prévu à l'extérieur du tube 10, le liquide y étant maintenu à une pression suffisante au moyen, par exemple de gaz comprimé. Il est ainsi possible, grâce à une vanne 11 placée avant l'entrée 9 de remplir à volonté la chambre réservoir 4. D'un autre côté, le volume de cette chambre réservoir est réglable, c'est-à-dire que le piston 2 peut être positionné d'une manière déterminée pour obtenir un volume de liquide compatible avec le tir à effectuer. A titre indicatif, on signale que les pressions de remplissage sont del'ordre de 5 à 20 bars, tandis que les pressions délivrées par la cartouche dans la chambre sont de l'ordre de 50 à 300 bars, les pressions dans les chambres pouvant varier de 1000 à 10.000 bars.

[0011] En référence à la figure 2, les moyens de positionnement du piston sont constitués par sa tige centrale 17, lui permettant de coulisser à l'intérieur de la butée 5, une bague de positionnement 19 montée coulissante autour de la tige 7 en dehors de la chambre réservoir 4, et pouvant venir en butée sur un élargissement 18 de l'extrémité de la tige 17. Un fourreau 6 solidaire de la bague de positionnement 19 possède au moins une crémaillère 8 pratiquée sur la surface extérieure de ce dernier, et dans laquelle vient s'engréner une roue dentée 7, actionnable de l'extérieur du tube. La rotation de cette roue dentée provoque la translation du fourreau 6 et de la bague de positionnement 19. L'arrivée de l'ergol sous pression, entre la butée 5 et la tête du piston 2, entraîne ce dernier vers l'avant. En positionnant ainsi le piston 2 par l'intermédiaire de son pied 18, on fixe la longueur de la tige 17 à l'intérieur de la chambre réservoir 4, et par là même, le volume de cette chambre réservoir.

[0012] De nouveau en référence à la figure 1, la roue dentée peut être entraînée par un moteur électrique 12, commandé lui-même par, l'intermédiaire d'un fil de commande 14, par un pupitre de commande 15 sur lequel l'opérate ur peut préparer et commander le réglage de la chambre réservoir.

[0013] Les moyens de positionnement de la bague 19 peuvent être différents de ceux qui viennent d'être décrits dans le paragraphe précédent. En effet, un système hydraulique à vérins peut commander directement la translation du fourreau 6, toujours par l'intermédiaire d'un dispositif de commande tel qu'un pupitre 15.

[0014] Les figures 3A et 3B représentent, dans deux positions de fonctionnement, une réalisation possible des moyens d'injection 3 du liquide de la chambre réservoir 4 vers la chambre de combustion 1. Ces moyens constituent un ensemble s'apparentant à une soupape. On retrouve sur cette figure le tube 10, la chambre de combustion 1, la chambre réservoir 4 et le piston composé de plusieurs parties, dont principalement le corps du piston repéré 30. Ce corps comporte au moins un alésage 31 ajusté au diamètre intérieur du tube et sur lequel on a prévu des moyens d'étanchéité, par exemple un joint torique 32. Le corps se prolonge par la tige 37 à l'intérieur de laquelle coulisse une barre de distribution 38. La tige creuse 37 possède dans un plan transversal déterminé au moins une perforation 39 qui met l'intérieur de cette tige creuse en communication avec la chambre réservoir 4. La barre distributrice 38 est également percée d'au moins un trou 40 d'axe transversal voisin de l'axe du trou 39. Cette barre distributrice est également percée longitudinalement de manière à ce qu'une cavité 41 puisse être en communication avec le trou 40 et débouche en direction de la chambre de combustion 1. A la position de repos de la barre distributrice (figure 3A), les diamètres des trous 39 et 40 ne se chevauchent pas, de telle sorte qui la chambre réservoir 4 n'est pas en communication avec la cavité 41. La barre distributrice peut coulisser dans la tige creuse 37 de manière à mettre en coïncidence les trous 39 et 40 (figure 3B), et de telle manière de mettre en communication la chambre réservoir 4 avec la cavité 41.

[0015] Cette dernière est obstruée à la position de repos, ceci de manière étanche grâce à un système d'étanchéité 43 de la barre distributrice, à un chapeau 42 solidaire du piston 30. A la périphérie de ce chapeau 42 sont pratiqués des trous d'échappement 44 débouchant sur le système d'étanchéité 43 de la barre distributrice 38 entourant la cavité 41. De cette manière, et à la position de repos, la chambre de combustion 1 n'est pas en communication avec la cavité 41.

[0016] Le fonctionnement de ce moyen d'injection est le suivant. Lorsque la pression monte dans la chambre de combustion 1 cette dernière a tendance à repousser la barre distributrice 38, positionnée préablement par un ressort 46 prenant appui sur le fond de la barre distributrice 38. Cette translation met donc en communication la cavité 41 avec la chambre réservoir 4 et en même temps, par décollement de la barre distributrice 38 par rapport au chapeau 42, la chambre de combustion 1 avec la chambre réservoir 4. De plus, le piston étant également translaté par la montée en pression dans la chambre de combustion, le liquide contenu dans la chambre réservoir 4 passe par les trous 39 et 40, et la cavité 41 pour arriver dans la chambre de combustion.

[0017] Toutes les opérations sont automatisées. La variation de portée, obtenue en jouant conjointement sur les deux paramètres angle de tir et valeur discrète de la charge propulsive est remplacée par un réglage continu de la quantité d'ergol introduit dans la chambre, permettant ainsi un balayage continu des portées possibles. La quantité d'ergol nécessaire a été déterminée à l'avance.

[0018] Ces moyens d'injection décrits en référence à cette figure 3 ne sont qu'un exemple de réalisation, d'autres solutions pouvant être adaptées à cette fonction.

[0019] On envisage également d'adapter le système selon l'invention, non pas à des mortiers, mais à des canons. Dans ce cas, le projectile est inséré dans le tube latéralement ou verticalement par le bas du tube, mais pas par la bouche. La montée en pression à l'intérieur de la chambre de combustion peut alors être provoquée par le déclenchement télécommandé, ou commandé de l'extérieur du tube, d'une cartouche d'allumage qui peut avoir été fixée en atelier au projectile. Dans cette application au canon, les volumes des chambres réservoir 4 et de combustion 1 seront modifiés en fonction des performances devant être atteintes par un tel canon. Le volume de la chambre de combustion 1 peut également être défini par la géométrie de la cartouche d'allumage, cette dernière étant spécifique à chaque type de munition. En particulier, la chambre réservoir 4, à l'interieur de laquelle coulisse le piston, pourra avoir un diamètre bien supérieur à celui du tube canon proprement dit. Cette remarque est aussi valable pour les mortiers.

Revendications

1. Dispositif de chargement d'une charge propulsive liquide dans un tube de lancement (10) comprenant un piston (2) coulissant de manière étanche à l'intérieur dudit tube définissant avec ce dernier et un projectile (20) une chambre de combustion (1), une première butée (5) placée à l'intérieur du tube et délimitant avec ce dernier et ledit piston une chambre réservoir (4), caractérisé en ce qu'il comporte une bague de positionnement (19) formant une deuxième butée dont la position définit une quantité déterminée de liquide nécessaire à l'éjection du projectile et en ce que la pression de remplissage de la charge propulsive liquide dans la chambre réservoir (4) assure un coulissement du piston de la première butée jusqu'à ladite deuxième butée, limitant ainsi le déplacement du piston.

2. Dispositif de chargement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston possède une tige (17) coulissant à travers la butée (5) et terminé par un pied (18), ce pied (18) heurtant lors du coulissement du piston (2) au cours du remplissage de la chambre réservoir ladite deuxième butée (19) montée coulissante autour de ladite tige (17) en dehors de la chambre réservoir (4) et positionnée longitudinalement par un fourreau (6) placé à l'intérieur du tube (10) et dont la translation peut être commandée de l'extérieur.

3. Dispositif de chargement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fourreau (6) est commandé en translation par un vérin, lui-même commandé de l'extérieur du tube (10).

4. Dispositif de chargement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le fourreau (6) possède sur sa surface extérieure une crémaillère (8) dans laquelle vient s'engréner une roue dentée (7) dont la rotation est commandée de l'extérieur par l'opérateur.

5. Dispositif de chargement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite roue dentée (7) est commandée par un moteur électrique (12) lui-même commandé par un pupitre de commande (15).

6. Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le liquide est introduit dans ladite chambre réservoir (4) par l'intermédiaire d'une vanne (11) extérieure au tube (10) permettant l'arrivée du liquide dans la chambre réservoir par l'intermédiaire d'une entrée (9) à travers la butée (5).

7. Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'injection du piston sont mis en oeuvre par la compression du liquide dans la chambre réservoir (4) dû au déplacement du piston (2) vers la butée (5) provoqué par l'augmentation de pression dans la chambre de combustion (1) que cause la détente des gaz issus de la cartouche (21) du projectile (20).

8. Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le projectile (20) étant introduit à l'intérieur du tube (10) par la bouche de ce dernier, le dispositif de chargement s'adapte au mortier, la détente des gaz de la cartouche (21) du projectile étant provoquée par la percussion de cette dernière sur le piston (2).

9. Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le projectile (20) étant introduit par le bas du tube (10), le dispositif de chargement s'adapte au canon, la détente des gaz de la cartouche (21) du projectile est télécommandé ou commandé mécaniquement de l'extérieur du tube.

10. Dispositif de chargement selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'injection sont constitués par un ensemble constituant une soupape à l'intérieur du piston (30), laquelle soupape étant sensible à la montée en pression des gaz de détonation de la cartouche (21) du projectile (20) dans la chambre de combustion (1) permettant ainsi, conjointement à la descente du piston (30) vers la butée (5), le passage du liquide de la chambre réservoir (4) vers la chambre de combustion (1).

Claims

1. A device for charging a liquid propulsion charge into a launching tube (10), comprising a piston (2) which slides in a tight manner inside said tube and defines with the latter and with a projectile (20) a combustion chamber (1) , a first stop (5) being placed inside the tube and delimiting with the latter and with the piston a tank chamber (4), characterized in that it comprises a positioning ring (19) which constitutes a second stop and whose position defines a predetermined quantity of liquid necessary for the launching of the projectile, and that the pressure at which the liquid propulsive charge is filled into the tank chamber (4) causes the piston to slide from the first stop down to the second stop, thus restricting the stroke of the piston.

2. A charging device according to claim 1, characterized in that the piston includes a rod (17) which slides through the stop (5) and ends in a foot (18) which runs against the second stop (19) during the sliding movement of the piston (2) when the tank chamber is being filled, said second stop being slideably mounted about said rod (17) outside the tank chamber (4) and being longitudinally positioned by a sleeve (6) located inside the tube (10) and whose translation can be controlled from the outside.

3. A charging device according to claim 2, characterized in that the translation movement of the sleeve (6) is controlled by a jack which itself is controlled from outside the tube (10).

4. A charging device according to claim 3, characterized in that the sleeve (6) disposes on its outside surface of a toothed rack (8) which cooperates with a toothed wheel (7) whose rotation is controlled from the outside by the operator.

5. A charging device according to claim 4, characterized in that the toothed wheel (7) is controlled by an electric motor (12) which itself is controlled from a control panel (15).

6. A charging device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the liquid is fed into the tank chamber (4) via a valve (11) located outside the tube (10) and allowing the liquid to be fed into the tank chamber through the stop (5) via an inlet (9).

7. A charging device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the piston injection means are enabled by the compression of the liquid in the tank chamber (4) due to the displacement of the piston (5) towards the stop (6), this displacement being caused by the pressure increase in the combustion chamber (1) due to the expansion of the gases issued by the cartridge (21) of the projectile (20).

8. A charging device according to any one of the preceding claims, characterized in that the projectile (20) being introduced into the tube (10) through the front opening of the latter, the charging device is adapted to the mine-thrower, the expansion of the gases of the projectile cartridge (21) being caused by the percussion of the latter onto the piston (2).

9. A charging device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the projectile (20) being introduced into the tube (10) from the lower end, the charging device is adapted to the canon, the expansion of the gases of the projectile cartridge (21) being remotely controlled or mechanically controlled from outside the tube.

10. A charging device according to claim 7, characterized in that the injection means are constituted by an assembly consisting of a valve inside the piston (2), said valve being sensitive to the pressure increase of the detonation gases of the cartridge (21) of the projectile (20) in the combustion chamber (1), thus allowing the liquid to pass from the tank chamber (4) to the combustion chamber (1) in accordance with the downwards movement of the piston (2) towards the stop (5).

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Laden einer flüssigen Treibladung in einen rohrförmigen Lauf (10), der einen dicht in den rohrförmigen Lauf gleitenden Kolben (2) aufweist und mit diesem und einem Projektil (20) eine Brennkammer (1) definiert, wobei ein erster Anschlag (5) in dem rohrförmigen Lauf angeordnet ist und mit diesem und dem Kolben eine Tankkammer (4) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellring (19) vorgesehen ist, der einen zweiten Anschlag bildet und dessen Lage eine bestimmte Menge der für das Ausstoßen des Projektils notwendigen flüssigen Treibladung definiert, und daß der Druck, mit dem die flüssige Treibladung in die Tankkammer (4) eingefüllt wird, eine Verschiebung des Kolbens vom ersten Anschlag bis zum zweiten Anschlag bewirkt und somit den Kolbenhub begrenzt.

2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben eine Kolbenstange (17) besitzt, die durch den Anschlag (5) hindurch gleitet und in einem Fuß (18) endet, wobei dieser Fuß (18) beim Gleiten des Kolbens (2) während des Füllens der Tankkammer an den zweiten Anschlag (19) anschlägt, der um die Kolbenstange (17) herum außerhalb der Tankkammer (4) gleitend montiert ist und in Längsrichtung von einer Muffe (6) in Stellung gebracht wird, die sich in dem rohrförmigen Lauf (10) befindet und deren Verschiebung von außen gesteuert werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe von einem Kraftorgan translatorisch gesteuert wird, das seinerseits von außerhalb des rohrförmigen Laufs (10) gesteuert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (6) auf ihrer Außenoberfläche eine Zahnstange (8) trägt, in die ein Zahnrad (7) eingreift, dessen Drehung von einer Bedienungsperson von außen gesteuert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (7) von einem Elektromotor (12) gesteuert wird, das seinerseits von einem Steuerpult (15) aus betätigt wird.

6. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Treibladung in die Tankkammer (4) über ein außerhalb des rohrförmigen Laufs (10) liegendes Ventil (11) eingeführt wird, das die Zufuhr des flüssigen Treibmittels in die Tankkammer über einen Eingang (9) durch den Anschlag (5) erlaubt.

7. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmittel des Kolbens durch Kompression der flüssigen Treibladung in der Tankkammer (4) aufgrund einer durch Erhöhung des Drucks in der Brennkammer (1) bewirkten Verschiebung des Kolbens (2) in Richtung auf den Anschlag (5) wirksam gemacht werden, wobei diese Erhöhung des Drucks von der Entspannung der aus der Patrone (2) des Projektils (20) kommenden Gase herrührt.

8. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektil (20) in den rohrförmigen Lauf (10) durch dessen Mündung eingeführt wird, und daß die Vorrichtung an den Minenwrfer angepaßt ist, wobei die Entspannung der Gase der Patrone (21) des Projektils durch den Schlag des Projektils auf den Kolben (2) ausgelöst wird.

9. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektil (20) von unten in den Lauf (10) eingeführt wird und daß die Vorrichtung an eine Kanone angepaßt ist, wobei die Entspannung der Gase der Patrone (21) des Projektils von außerhalb des Laufs ferngesteuert oder mechanisch gesteuert ausgelöst wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmittel aus einer Einheit bestehen, die von einem Ventil im Inneren des Kolbens (2) gebildet wird, wobei dieses Ventil auf den Druckanstieg der Detonationsgase der Patrone (21) des Projektils (20) in der Verbrennungskammer (1) anspricht und somit in Verbindung mit der Abwärtsbewegung des Kolbens (2) zum Anschlag (5) den Durchlaß der Treibladung von der Tankkammer (4) in die Brennkammer (1) ermöglicht.

Dessins