FR2986610A1 - Dispositif de detente rapide pour dispositif de lancement pneumatique - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur un dispositif de détente rapide pour dispositif de lancement pneumatique comportant un tube lance projectile (9) alimenté en gaz comprimé par un réservoir (6), dispositif de détente caractérisé en ce que qu'il comprend (13) un moyen d'obturation (51) du tube (10) qui est solidaire du projectile (9) et qui est lié au tube (10) par un moyen de verrouillage libérable (43).

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs de détente rapide pour dispositif de lancement pneumatique de projectiles. Afin de propulser des projectiles sans avoir recours à des moyens pyrotechniques, une méthode bien connue est celle de la sarbacane où la détente rapide d'un volume de gaz dans un tube procure une impulsion projetant le projectile hors du tube. Ainsi le brevet US2960977 décrit un lanceur pneumatique comportant un réservoir primaire de gaz comprimé relié à un réservoir secondaire par une vanne. Le second réservoir contient le volume de gaz comprimé destiné à la projection d'un projectile placé dans un tube. La vanne permet d'adapter approximativement la pression de gaz dans le réservoir secondaire en fonction de la quantité d'énergie que l'on souhaite insuffler au projectile. Un moyen de détente rapide du gaz du réservoir secondaire vers le tube permet le déclenchement du tir au moyen d'un réseau de canalisations. La pression accumulée dans le réservoir secondaire doit pouvoir être détendue le plus rapidement possible lors du tir. La circulation du gaz dans le réseau de canalisations précédemment décrit, qui relie la chambre secondaire au moyen de détente, engendre des pertes de charge considérables du fait de la complexité du parcours et des variations de section entre les différents conduits jusqu'à la section arrière du projectile. La maîtrise de la précision de la quantité d'énergie fournie au projectile est capitale pour obtenir la portée voulue surtout pour la pratique de tirs non létaux qui ont 30 généralement lieu à courte portée. Le dispositif précédemment décrit règle la quantité d'énergie (donc la portée du projectile) en jouant uniquement sur la pression. Pour maîtriser la portée il est donc nécessaire de maîtriser précisément la pression dans la chambre secondaire, ce qui est délicat à obtenir. Ceci peut imposer le cas échéant la libération d'une partie de la pression par une mise à l'air libre pour régler le problème d'un éventuel excès de pression. Cette libération implique une perte d'énergie. D'autre part les projectiles utilisés peuvent avoir besoin d'être armés par l'impulsion initiale communiquée au départ du coup. Pour des raisons de sécurité, cette impulsion doit généralement être supérieure à une valeur seuil, les impulsions ou chocs inférieurs au seuil ne devant pas entraîner l'armement du projectile. Le dispositif décrit par le brevet US2960977 propose, lorsque la vitesse d'éjection est trop faible, d'utiliser un dispositif d'armement manuel.

Ce dispositif ne peut donc pas délivrer dans tous les cas l'impulsion nécessaire pour l'armement, en particulier pour les tirs à courte distance nécessitant une faible pression. Enfin, la pression accumulée doit pouvoir être détendue le plus rapidement possible lors du tir. Le dispositif décrit 20 dans US2960977 impose une circulation du gaz dans un réseau de canalisations reliant la chambre secondaire au moyen de détente ce qui engendre des pertes de charge du fait de la complexité du parcours et des variations de section entre les différents tuyaux et la section arrière du projectile. 25 Ainsi l'invention a pour objet de permettre une détente rapide des gaz afin notamment de procurer une impulsion suffisante pour l'armement d'une fusée de projectile. L'invention à également pour avantages: De réduire significativement les pertes d'énergie 30 propulsive. De permettre une modification de la portée sans forcément modifier le pointage de l'arme en élévation.

Ainsi l'invention comporte un dispositif de détente rapide pour dispositif de lancement pneumatique comportant un tube lance projectile alimenté en gaz comprimé par un réservoir, dispositif de détente caractérisé en ce que qu'il comprend un moyen d'obturation du tube qui est solidaire du projectile et qui peut être lié au tube par un moyen de verrouillage libérable. Selon une caractéristique de l'invention, le moyen de verrouillage comprend au moins un obstacle disposé dans un trou radial du tube et comportant une extrémité s'engageant contre une surface du moyen d'obturation, obstacle qui est maintenu en position de verrouillage par une bague coulissante entourant le tube. Avantageusement, la bague comporte une gorge interne dans 15 laquelle peut se loger l'obstacle en position de déverrouillage. Selon une caractéristique de l'invention, la bague est solidaire d'un anneau à collerette qui coulisse sur le tube et vient en appui contre un épaulement du tube en position de 20 verrouillage, un ressort étant interposé entre la bague et l'épaulement pour maintenir la bague en position de verrouillage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la 25 description suivante, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente un schéma de fonctionnement d'un dispositif de lancement pneumatique. La figure 2 représente une vue en coupe longitudinale de 30 d'un mode particulier de réalisation d'un dispositif de lancement pneumatique, incorporant un dispositif de détente rapide selon l'invention. La figure 3 représente de façon plus précise une vue en coupe longitudinale d'un tube du dispositif de lancement, la coupe montre simultanément au niveau de sa partie haute un projectile à poste avant tir et au niveau de sa partie basse une vue lors du déclenchement du tir. La figure 4 représente en vue de face le dispositif selon 5 le mode de réalisation de la figure 2. La figure 5 représente une vue en coupe longitudinale d'un mode particulier de réalisation d'un bouchon interfacé avec un projectile (bouchon représenté avant tir). La figure 6 représente une vue en coupe longitudinale de 10 ce même bouchon représenté seul au moment du tir. Selon la figure 1, un dispositif de lancement pneumatique 1 comporte un réservoir primaire 2 destiné à recevoir un gaz comprimé, préférentiellement de l'air ou du dioxyde de 15 carbone. L'alimentation de ce réservoir primaire 1 se fait par un compresseur 3 couplable à un réseau 4 de tuyaux de distribution du gaz au sein du dispositif 1. Le couplage s'effectue selon une méthode connue, par exemple via un raccord comportant une valve anti retour 5 permettant 20 l'entrée du gaz dans le dispositif et bloquant l'évacuation du gaz en sens inverse. En vue d'effectuer un tir, le gaz comprimé contenu dans le réservoir primaire 1 est acheminé de manière contrôlée jusqu'à un réservoir secondaire 6. Le contrôle de 25 l'acheminement du gaz s'effectue avec un premier distributeur 7 empêchant ou autorisant la circulation de gaz dans les deux sens entre réservoir primaire 2 et réservoir secondaire 6. A la suite du premier distributeur 11 se situe un détendeur 8 permettant de délivrer une pression de gaz constante à 30 destination du réservoir secondaire 6. Un manomètre 8b permet de connaître la pression accumulée dans la chambre secondaire 6. Le réservoir secondaire 6 comporte un corps cylindrique 6a dans lequel peut coulisser un piston 6b solidaire d'une tige 6c qui sort hors du corps 6a et sur laquelle on peut agir pour régler la course du piston 6b. Selon la position du piston 6b dans le corps cylindrique 6a, la chambre 6d délimitée par le corps 6a et le piston 6b 5 aura un volume V plus ou moins important. Il peut être envisagé d'autres modes de réalisation du réservoir secondaire 6 à volume variable, par exemple au moyen d'une sphère à membrane dont le volume est adapté par l'injection d'un liquide d'un coté de la membrane ou encore 10 par d'autres solutions. A une extrémité du réseau 4 se situe un tube lanceur 10 contenant un projectile 9. Sur le réseau 4, entre le tube 10 et le réservoir 6 se situe un second distributeur 11. Ce second distributeur 11 constitue dans la figure 1 un 15 dispositif de détente rapide du gaz du réservoir secondaire 6. L'ouverture du distributeur 11 provoque ainsi l'expulsion du volume V de gaz comprimé contenu dans la chambre 6d du réservoir secondaire 6. Ce volume de gaz V propulse le projectile 9 vers l'avant AV du tube 10. 20 Le second distributeur 11 représenté ici permet de schématiser le fonctionnement du dispositif de lancement pneumatique 1. Conformément à l'invention, ce distributeur 11 est remplacé par un dispositif de détente rapide permettant 25 l'ouverture du réservoir secondaire 6 vers le tube. Le dispositif de détente rapide selon l'invention sera décrit par la suite en référence aux figures 2,3,5 et 6. Le dispositif de détente rapide 11 selon l'invention permettra une mise en relation directe du tube 10 et du réservoir 30 secondaire 6. Le dispositif de lancement pneumatique 1 décrit précédemment, permet d'ajuster la quantité d'énergie fournie au projectile. En effet cette quantité d'énergie est directement liée au produit de la pression par le volume de gaz contenu dans le réservoir secondaire 6 selon la loi des gaz parfaits. La pression à l'intérieur du réservoir secondaire est maintenue constante jusqu'au tir et elle est la même pour chaque tir réalisé, indépendamment de la portée souhaitée. Ceci permet d'obtenir des conditions d'accélérations initiales du projectile qui sont identiques d'un tir à l'autre mais la durée de la poussée qui détermine la portée sera fonction du volume V de gaz disponible. On peut ainsi assurer dans tous les cas l'armement d'une fusée du projectile. Ainsi dans une séquence de tir, on ajuste tout d'abord le volume V de la chambre 6d du réservoir secondaire 6 avec une pression de chambre égale à la pression atmosphérique.

Ensuite ce volume V est rempli avec le gaz du réservoir primaire 2, à la pression de fonctionnement fixe qui est souhaitée pour donner au moins l'impulsion permettant l'armement de la fusée du projectile. Le tir peut alors avoir lieu.

Le réglage du volume est un paramètre aisé à modifier de façon précise. Cela n'est pas le cas pour un réglage de la pression introduite dans la chambre comme proposé dans l'état de la technique antérieure. Si l'on compare un dispositif de lancement pneumatique tel que décrit, ayant une pression constante et un volume de chambre secondaire variable, à un second dispositif tel que US2960977 où le volume de la chambre secondaire est constant mais la pression est variable, le dispositif de lancement décrit en référence à la figure 1 permet d'obtenir une meilleure précision sur l'énergie fournie au projectile sur l'ensemble des portées (l'avantage se réduit cependant aux grandes portées). En effet, le ratio des erreurs est de 2,5 pour la portée mini puis devient égal à 1 à la portée maximale (car alors tous les paramètres de tir, pression et volume, sont égaux pour les deux dispositifs comparés). Selon les figures 3 et 5 et selon un autre mode de réalisation, un dispositif de lancement pneumatique 1 comporte deux tubes 10a et 10b parallèles comportant chacun un projectile 9. Le tube supérieur 10a est alimentable en gaz comprimé contenu dans le réservoir secondaire 6. Le volume de gaz est adapté aux besoins de tir selon le principe exprimé précédemment par le coulissement d'un piston 6b dont la position est déterminée avec exactitude grâce à un moteur, asservi en position à un capteur de déplacement, moteur actionnant un système vis-écrou 6c et 6d (moteur et capteur non représentés). Le réservoir secondaire 6 est alimenté en gaz comprimé 15 par une arrivée de gaz 12 reliée à un réseau tel que décrit précédemment (voir description figure 1). Le réservoir secondaire 6 comporte une ouverture 17 qui communique avec un tube de lancement 10a ou 10b. Dans la position représentée à la figure 2, c'est le tube 10a qui se 20 trouve en regard de l'ouverture 17. Chaque tube 10a et 10b comporte un dispositif de détente rapide 13 selon l'invention qui interdit (ou autorise suivant le besoin) le passage direct de gaz entre le tube 10 et le réservoir secondaire 6. Le second tube 10b comporte également 25 un dispositif de détente rapide 13 et il est placé symétriquement au premier tube 10a par rapport à un axe de pivot 14 solidaire d'une platine 15. La platine 15 comporte une fenêtre 16 placée en vis à vis du second tube 10b. Cette fenêtre 16 sert au rechargement en 30 projectile 9 du second tube 10b. Les deux tubes 10a et 10b sont solidaires et peuvent pivoter ensemble autour de l'axe 14 de manière à pouvoir placer un tube contenant un projectile 9 prêt à être lancé en regard de l'ouverture 17 du réservoir secondaire 16 et un tube vide en regard de la fenêtre 16 de rechargement. On notera que lors de la rotation des tubes, la pression dans le réservoir secondaire est à la pression atmosphérique. La remise en pression de tir du réservoir secondaire 6 se fait quand un tube chargé est en face de l'ouverture 17 et que l'étanchéité est assurée. Selon la figure 3 (partie haute), le dispositif de détente rapide selon l'invention comporte un moyen d'obturation 51 du tube 10a qui est lié au tube 10 par un moyen de verrouillage 43 libérable. Le moyen d'obturation 51 est formé par un bouchon de poussée 51 solidarisable avec la partie arrière du projectile 9 et pouvant coulisser à l'intérieur du tube 10. Ce bouchon 51 est représenté selon un mode particulier de réalisation à la figure 5 en position prêt au tir et il forme un moyen de poussée 51 du projectile 9. Il comporte une partie arrière 55a ayant un diamètre externe sensiblement égal à celui du tube 10, le jeu relatif est choisi de manière à former le meilleur compromis entre étanchéité et frottement dans le tube 10. On pourra prévoir un joint d'étanchéité torique périphérique ou à lèvres (non représenté) sur la partie arrière 55a. Le bouchon 51 comporte aussi une partie avant 55b de diamètre réduit qui se loge à l'intérieur de la queue 9a du projectile 9. Le bouchon 51 comporte un alésage axial 59 25 prolongé au niveau de la partie arrière 55a par un lamage 60. Un barreau 57 solidaire d'une plaque de pression 56 solidaire d'un barreau 57 se loge dans l'alésage axial 59, la plaque de pression 56 se positionnant dans le lamage 60. Le barreau 57 peut coulisser coaxialement au projectile 9 dans l'alésage 30 59. Comme on le voit à la figure 5, l'alésage 59 comporte une partie de plus grand diamètre 61 (ou évasement 61) et la partie avant 55b du bouchon 51 est par ailleurs divisée en au moins deux parties par des fentes longitudinales.

L'extrémité du barreau 57 comporte un renflement 58 ayant un diamètre externe supérieur au diamètre interne de l'extrémité avant 62 du bouchon 55b. Ce renflement 58 est séparé du reste du barreau par une gorge 66. Dans la position du barreau visible à la figure 5, le renflement 58 est positionné en regard de l'extrémité 62 de la partie avant 55b du bouchon 51. Le diamètre de l'alésage 59 étant le même de chaque côté de l'évasement 61, le renflement 58 exerce alors un effort radial sur l'extrémité 62 de la partie avant 55b du bouchon placé dans la queue de projectile 9. Du fait des fentes aménagées à ce niveau, le renflement 58 provoque l'expansion de cette extrémité 62 et bloque ainsi le bouchon 51 dans la queue de projectile 9. De cette manière le projectile est solidaire du bouchon et peut être introduit dans le tube 10. En se reportant à la figure 3, lorsque le projectile 9 est à poste, prêt au tir, le bouchon 51 est bloqué par rapport au tube 10 par un moyen de verrouillage 43 pour empêcher son avance dans le tube 10. Le moyen de verrouillage 43 comprend au moins un obstacle 52 qui est formé ici par des billes 52 qui interférent avec un chanfrein 53 situé à la périphérie avant du bouchon 51. Chaque bille 52 est partiellement logée dans un perçage 54 traversant l'épaisseur de la paroi du tube 10. Lorsque la pression est introduite dans la chambre secondaire 6, celle ci s'exerce sur le moyen d'obturation 51, la poussée du chanfrein 53 sur les billes 52 tend à les éjecter au travers de leurs perçages 54. Ce mouvement des billes est bloqué ou permis par le coulissement d'une bague 63 entourant l'extérieur du tube 10.

La bague 63 comporte dans sa partie interne au moins une gorge interne 64 destinée à être placée en face du perçage 54 et à recevoir tout ou partie de la bille 52 lorsque le tir est déclenché comme visible à la figure 3 (partie basse).

La bague 63 comporte également une zone 65 en correspondance avec le diamètre extérieur du tube 10 et qui interdit la sortie des billes 52 hors de leurs perçages 54 lorsque le tir est interdit. La bague 63 est repoussée vers 5 la position interdisant le tir par l'action d'un ressort de compression 45 qui est en appui sur un épaulement 47 du tube 10. Un anneau à collerette 44 solidaire de la bague 63, bride la course de la bague 63 lorsqu'elle subit la poussée du ressort 45, la collerette de l'anneau 44 venant en appui sur 10 l'épaulement 47. Selon la figure 3 partie basse, un coulissement de la bague 63 vers l'avant du tube 10 positionne le logement 64 en regard de chacune des billes 52. La pression accumulée 15 derrière le bouchon 51 fait avancer celui-ci qui pousse les billes 52 vers les logements 64. Celles ci ne font dès lors plus obstacle au bouchon 51 qui propulse le projectile 9 dans le tube 10. Dès la mise sous pression de la chambre secondaire 6, on 20 peut observer sur la figure 6 qu'au niveau du bouchon 51, la plaque de poussée 56 fait coulisser le barreau 57 vers l'avant du projectile (projectile non représenté). Ainsi le renflement 58 est placé hors de la partie avant 55b du bouchon 51. L'expansion de l'extrémité 62 de cette partie 25 avant 55b n'est plus maintenue. Dès lors le projectile n'est plus solidaire du bouchon 51. Le bouchon 51 pousse le projectile hors du tube et, une fois sorti du tube, il se sépare du projectile en vol par l'action de la pression aérodynamique s'exerçant sur la partie arrière 55a du bouchon 30 51. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 2, l'ouverture 17 du réservoir secondaire 6 est au diamètre du tube et correspond directement avec celui ci. De cette manière les pertes de charges sont extrêmement limitées. Selon un mode de réalisation non représenté, le moyen de blocage peut comporter une cale comportant un profil incliné en correspondance avec un chanfrein du bouchon ou une gorge de celui ci. Cette alternative proposée permet de réduire la pression de contact entre bouchon et moyen de blocage selon l'effort désiré pour la commande de tir. Le dispositif de détente rapide selon l'invention peut être mis en oeuvre avec d'autres dispositifs de lancement pneumatiques de technologie différente de celui décrit en référence à la figure 1. On pourra ainsi associer le dispositif de détente selon l'invention à un dispositif de lancement dans lequel la vitesse du projectile est réglée en jouant sur la pression de tir.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1- Dispositif de détente rapide pour dispositif de lancement pneumatique comportant un tube lance projectile (9) alimenté en gaz comprimé par un réservoir (6), dispositif de détente caractérisé en ce que qu'il comprend (13) un moyen d'obturation (51) du tube (10) qui est solidaire du projectile (9) et qui peut être lié au tube (10) par un moyen de verrouillage libérable (43).
2. 2- Dispositif de détente rapide (43) selon la 10 revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de verrouillage (43) comprend au moins un obstacle (52) disposé dans un trou radial (54) du tube (10) et comportant une extrémité s'engageant contre une surface du moyen d'obturation (51), obstacle (52) qui est maintenu en position 15 de verrouillage par une bague coulissante (63) entourant le tube (10).
3. 3- Dispositif de détente rapide (43) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague (63) comporte une gorge (64) interne dans laquelle peut se loger l'obstacle 20 (62) en position de déverrouillage.
4. 4- Dispositif de détente rapide (43) selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la bague (63) est solidaire d'un anneau à collerette (44) qui coulisse sur le tube (10) et vient en appui contre un épaulement (47) du 25 tube en position de verrouillage, un ressort (45) étant interposé entre la bague (63) et l'épaulement (47) pour maintenir la bague en position de verrouillage.