EP0412895B1 - Charge propulsive pyrotechnique à allumage électrique - Google Patents
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- EP0412895B1 EP0412895B1 EP19900402250 EP90402250A EP0412895B1 EP 0412895 B1 EP0412895 B1 EP 0412895B1 EP 19900402250 EP19900402250 EP 19900402250 EP 90402250 A EP90402250 A EP 90402250A EP 0412895 B1 EP0412895 B1 EP 0412895B1
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- sheet
- winding
- charge
- electrically insulating
- launcher
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
- F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
- F42B5/08—Cartridges, i.e. cases with charge and missile modified for electric ignition
Definitions
- the present invention relates to a charge for an electrothermal launcher. It applies to the acceleration of projectiles to very high speeds.
- an appropriate medium is formed and heated, using electrical energy which is generally supplied by a bank of capacitors, in order to propel a projectile.
- electrothermal launchers The category of electrothermal launchers is itself divided into two main classes, namely electrothermal launchers with slow discharge and electrothermal launchers with rapid discharge.
- the capacitor bank supplies its energy to the propellant medium for the entire duration of the projectile's journey inside the launcher.
- the present invention relates to a charge for an electrothermal launcher, which is suitable for electrothermal launchers with rapid discharge and therefore more particularly usable with the latter.
- the present invention aims to solve this problem.
- this charge comprising at least one electrically insulating element, decomposable by pyrolysis and, in this element, an electrical resistance, one end of which is intended to be brought to a high electrical voltage by relative to its other end in order to heat the resistance and thus cause pyrolysis of the element, which transforms the latter into a gaseous medium capable of propelling a projectile out of the launcher, charge characterized in that the electrical resistance forms a winding in the insulating element, in that the two ends of this winding are distant from one other, and in that the winding is very weakly inductive and distributed in a substantially homogeneous manner in the element.
- very weakly inductive winding is meant a winding whose inductance does not exceed about 20 nH, this inductance being for example of the order of a few nanohenrys.
- the distance from each other of the two ends of the winding contributes to avoiding breakdowns between the different parts or turns of this winding, this being important to allow the use of a high supply voltage of the resistor, this voltage (of the order of 30 kV for example) making it possible to produce very high power heating of the resistor.
- the load object of the invention may include a plurality of elements in the housing of the electrically insulating sheath.
- each element comprises at least one sheet made of an electrically insulating material, decomposable by pyrolysis, the resistance corresponding to this element is on this sheet and has substantially the shape of a line in slots elongated along their height, a line whose two ends correspond respectively to the two ends of the winding relative to the element and are respectively placed in two opposite edges of the sheet, and this sheet is rolled on itself of such that the two opposite edges are respectively at the two ends of the roll thus obtained.
- the resulting winding is regular and the dispersion of this winding (and therefore of the resistance) in the electrically insulating element is substantially homogeneous throughout the volume of this element.
- the element may include a plurality of such sheets which are stacked so that the electrical resistors corresponding respectively to said sheets are electrically isolated from each other, and which are rolled together on themselves to form a single roll.
- Each element can be made of an electrically insulating plastic material, decomposable by pyrolysis and highly hydrogenated.
- each electrical resistance can be made of a metallic material or carbon.
- the load 2 comprises an element 4 which comprises a sheet rolled along the axis X of the load and which will be described later.
- This element 4 is located in a housing 5 in the form of a cylinder of revolution of axis X, which is provided with an electrically insulating sheath 6, for example made of a plastic material such as polyethylene.
- the insulating sheath 6 is itself housed in a metal casing 8, for example made of brass.
- the cylindrical housing 5 in which the element 4 in the form of a roller is located is closed, on one side of this roller, by a metal washer 10, for example made of brass.
- This cylindrical housing is closed, on the opposite side, by a thin metal sheet 12, for example of brass, which is in contact by its periphery, with the metal casing 8.
- the projectile 14, intended to be launched by means of the electrothermal launcher 36 in which the charge 2 is placed, is, before its launch, against the thin sheet 12.
- the base of the projectile can be fixed or not attached to this thin sheet 12.
- the projectile can also be in contact with the metal casing 8.
- This projectile 14 can be electrically insulating or conductive.
- the projectile 14 is electrically conductive, for example metallic, closes said opposite side of the housing 5 and can still be in contact with the metallic casing 8.
- An electrode 16 for example made of brass, which extends along the axis X and which is sheathed by a coaxial insulator 18, for example made of polyethylene, passes through the wall of the metal casing 8, which is opposite the washer 10, so that the electrode 16 is in contact with this washer 10.
- the insulator 18 makes it possible to electrically isolate the electrode 16 from the metal casing 8.
- the element 4 comprises a sheet 20 of rectangular shape (FIG. 2), made of an electrically insulating plastic material, decomposable by pyrolysis.
- a sheet 20 of rectangular shape (FIG. 2), made of an electrically insulating plastic material, decomposable by pyrolysis.
- an electrical resistance 22 On one face of this sheet is an electrical resistance 22 having substantially the shape of a line in slots whose base is close to an edge 24 of the sheet 20 and which are elongated along their height, the top of the slots being close from the opposite edge 26 of the sheet 20.
- the ends 23 and 25 of the resistor 22 are wider than the rest of the latter and are located respectively at the two corners of the sheet which correspond to the edges 24 of this sheet.
- the ends 23 and 25 of the resistor are respectively on the other two edges 27 and 28 of the sheet.
- the ends of the resistor are not exactly on edges 27 and 28 but are very close thereto, the load still works, due to breakdowns occurring between the washer 10 and the corresponding end of the resistor and between the thin sheet 12 (or the projectile 14 if there is no thin sheet 12) and the other end of the resistor when the electrode 16 is brought to a high voltage relative to the metal casing 8 (and to projectile 14 if it is conductive).
- the roll-shaped element 4 is seen in section in FIG. 4 in its housing 5.
- the resistance 22 can be formed by depositing a metal or carbon on the sheet 20.
- the latter can be made of a material chosen from the group comprising: mylar (registered trademark), kapton (registered trademark), polyethylene or polyvinyl chloride.
- the sheet 20 provided with its resistance 22 can also be obtained from a sheet which is made of one of the preceding materials and covered a metal layer which is etched so as to obtain the resistance 22 in the form of slots.
- the sheet 20 has a thickness of the order of 1 mm and one forms on this sheet ten slots.
- the dimensions of the sheet depend on the inside diameter of the launcher tube with which the charge comprising this sheet is intended to be used. For example, for a launcher whose tube has an internal diameter of 9mm, one can use a rectangular sheet 20cm long and 5cm wide.
- the square shape of the resistor 22 gives it a very low inductance and also makes it possible to regularly distribute the potentials and therefore to obtain the best possible electrical insulation.
- the structure of the element 4 shown in FIG. 3 allows the thermal "contact" between the electrically insulating sheet and the resistance to be well controlled and reproducible.
- each additional sheet is made of the same material as sheet 20 and carries a slot resistance like sheet 20.
- These sheets 20, 30, 32 are stacked and rolled together so as to obtain a single roll, each resistance having an end located at one end of this roller and another end located at the other end of the roller.
- one or more sheets may be used instead of one or more additional sheets provided with resistors identical to sheet 20 but not provided with resistors, all these sheets being superimposed and rolled together.
- FIG 5 there is shown schematically and partially in section a load according to the invention, in which one uses not a single element 4 but a plurality of elements 4 in the form of rollers, which are parallel to each other and placed in the housing 5 of the sheath, parallel to the axis X, the resistors corresponding to these rollers being therefore mounted in parallel.
- the load may comprise not a single element 4 but a plurality of elements 4 in the form of rollers, arranged one after the other along the axis X in the housing of the sheath 6. Good of course, these rollers are then arranged with respect to each other so that the electrical resistances corresponding to these rollers are mounted in series between the washer 10 and the thin sheet 12 (or the projectile 14 if there is no sheet 12).
- the charge object of the present invention can be used on all fast discharge electrothermal launchers.
- FIG 1 there is shown schematically a launcher of this type which bears the reference 36.
- the latter has the shape of a tube and its front end is of course open, while its rear end is closed by a closure cover 38 which is screwed into it after having introduced the load 2 into a chamber 37a provided for this purpose in the launcher, at the rear thereof.
- the projectile is integral with the load 2, it is therefore placed in the launcher at the same time as this load and when it is not integral with it, it can be put in place in the launcher from the rear thereof, before the load of course, or from the front (open) of the tube 37 of the launcher 36 .
- the closure cover 38 is reamed in its center to leave sufficient space for an electrode 40 called “electrical contact”. This electrical contact 40 passes through the closing cover 38 right through and is separated from it by an electrically insulating seal 39.
- One end 39a of contact 40 opens into chamber 37a.
- the other end 39b of the contact 40 is electrically isolated from the external surface of the launcher and electrically connected to a terminal of an electrical supply 42 by means of a rapid gas switch 44.
- This power supply 42 includes a capacitor bank, capable of storing in electrical form an energy of the order of 8 kJ.
- the terminal of the power supply 42 which is electrically connected via the switch 44 to the contact 40 is intended to be brought to a high voltage, of the order of 30 kV for example, relative to the ground.
- the other terminal of the power supply 42 is grounded.
- the cover 38 and the rest of the launcher are metallic and are also grounded. Consequently, the metal casing 8, which, like the projectile, is in contact with the launcher, is also grounded and it is the same for the projectile when the latter is conductive.
- the switch 44 when the switch 44 is closed, one end of the resistor 22 is very quickly brought to high voltage with respect to its other end and the bank of capacitors discharges very quickly through this resistor.
- the latter is then heated to a very high temperature, for example of the order of 10 000 to 30 000 ° C.
- the highly hydrogenated plastic which constitutes the sheet 20 is thus very quickly decomposed by pyrolysis and is transformed into a gas (and even, if the temperature is sufficient, into a plasma) whose trigger is used to launch the projectile 14.
- the insulating qualities of the highly hydrogenated plastic are taken advantage of in the load to achieve the necessary electrical insulation between the different parts of the resistor which is, so to speak, intimately mixed with the plastic. This electrical insulation is maintained despite the very high temperature reached by the resistance due to the rapid heating (a few microseconds). But, quickly, the temperature becomes uniform in the load, the resistance mixes with the insulating plastic material and the whole becomes gaseous and forms the propellant medium. This consists essentially of hydrogen and carbon, hence a gas of low atomic mass constituting an excellent propellant medium.
- the thin sheet 12 has a sufficiently small thickness, for example of the order of 0.5 mm, so that almost all of the energy resulting from the expansion of the propellant medium is used to propel the projectile 14.
- the washer 10 is eliminated and the corresponding side of the housing 5 is closed by the electrode 16 and by the insulator 18.
- the electrode 16 is then in contact with the end of the resistor, which is on said side, or is very close to this end so that a breakdown occurs between them when the electrode is brought to high voltage.
- the electrode has transverse dimensions substantially equal to the diameter of the housing 5, or the sheet 20 is wound so that the ends 23 and 25 of the resistor 22 lie substantially on the axis X (then that in the case of Figure 3, these ends 23 and 25 are at the periphery of the roll obtained).
- the charge described with reference to FIGS. 1 to 5 is particularly well suited to such a rapid discharge electrothermal launcher and it has good efficiency.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
- Regulation Of General Use Transformers (AREA)
Description
- La présente invention concerne une charge pour lanceur électrothermique. Elle s'applique à l'accélération de projectiles jusqu'à de très grandes vitesses.
- Un lanceur électrothermique appartient à la catégorie des lanceurs qui utilisent l'énergie électrique pour propulser des projectiles. On connaît essentiellement trois types de lanceurs électriques :
- le lanceur à rails,
- le lanceur à induction, et
- le lanceur électrothermique auquel se rapporte la présente invention.
- Dans un lanceur électrothermique, on forme et l'on chauffe un milieu approprié, grâce à de l'énergie électrique qui est généralement fournie par un banc de condensateurs, afin de propulser un projectile.
- La catégorie des lanceurs électrothermiques se divise elle-même en deux grandes classes, à savoir les lanceurs électrothermiques à décharge lente et les lanceurs électrothermiques à décharge rapide.
- Dans un lanceur électrothermique à décharge lente, le banc de condensateurs fournit son énergie au milieu propulseur pendant toute la durée du parcours du projectile à l'intérieur du lanceur.
- Les lanceurs à décharge lente ont essentiellement été développés par la société américaine J.C.DEVICES et les documents suivants s'y rapportent :
- (1) article de R.L. BURTON et al. intitulé "EMET Technology for rail launchers", comptes rendus de "3rd Symposium on electromagnetic launch technology", 21-24 avril 1986, Austin Texas E.U.A.
- (2) article intitulé "Plasma -pulse-accelerator", de Jürgen G.H. SALGE et al., Institut Für Hochspannungstechnik, Technische Universität Braunschweig R.F.A. et de Wolfram WITT, Rheinmetal GmbH, Düsseldorf R.F.A.
- Dans un lanceur électrothermique à décharge rapide, l'énergie du banc de condensateurs est transférée à une charge pendant un temps très court, de sorte que le projectile n'a pas le temps de se déplacer pendant ce temps de transfert de l'énergie. Les lanceurs à décharge rapide sont mentionnés dans le document suivant : (3) communication de M. GUILLEMOT, A. NICOLAS et M. ROCHE, intitulée "Projectile Launching by an electrothermal gun" et présentée au "4th Symposium on electromagnetic launch technology, Austin, U.S.A., 19-21 avril 1988.
- La présente invention concerne une charge pour lanceur électrothermique, qui est adaptée aux lanceurs électrothermiques à décharge rapide et donc plus particulièrement utilisable avec ces derniers.
- Pour ce faire, il faut concevoir une charge qui permette une décharge rapide du banc de condensateurs ainsi qu'un chauffage très fort du milieu propulseur au moyen d'une haute tension.
- La présente invention vise à résoudre ce problème.
- De façon précise, elle a pour objet une charge pour lanceur électrothermique, cette charge comprenant au moins un élément électriquement isolant, décomposable par pyrolyse et, dans cet élément, une résistance électrique dont une extrémité est destinée à être portée à une haute tension électrique par rapport à son autre extrémité afin de chauffer la résistance et de provoquer ainsi une pyrolyse de l'élément, qui transforme ce dernier en un milieu gazeux apte à propulser un projectile hors du lanceur, charge caractérisée en ce que la résistance électrique forme un bobinage dans l'élément isolant, en ce que les deux extrémités de ce bobinage sont éloignées l'une de l'autre, et en ce que le bobinage est très faiblement inductif et réparti de façon sensiblement homogène dans l'élément.
- Par "bobinage très faiblement inductif", on entend un bobinage dont l'inductance ne dépasse pas 20 nH environ, cette inductance étant par exemple de l'ordre de quelques nanohenrys.
- L'utilisation d'un bobinage très faiblement inductif permet la décharge rapide du banc de condensateurs et ce, même si la résistance électrique en forme de bobinage a, ce qui est préférable, une grande longueur, par exemple de l'ordre de 1 mètre.
- L'éloignement l'une de l'autre des deux extrémités du bobinage contribue à éviter les claquages entre les différentes parties ou spires de ce bobinage, ceci étant important pour permettre l'utilisation d'une tension d'alimentation élevée de la résistance, cette tension (de l'ordre de 30 kV par exemple) permettant de réaliser un chauffage à très forte puissance de la résistance.
- Selon un mode de réalisation particulier de la charge objet de l'invention, celle-ci comprend en outre :
- une gaine électriquement isolante pourvue d'un logement dans lequel est placé chaque élément,
- une enveloppe électriquement conductrice qui contient la gaine, et
- une électrode qui est électriquement isolée de l'enveloppe et qui est destinée à porter une extrémité du bobinage à la haute tension, l'autre extrémité du bobinage étant portée à un potentiel de référence.
- La charge objet de l'invention peut comprendre une pluralité d'éléments dans le logement de la gaine électriquement isolante.
- Selon un mode de réalisation préféré de la charge objet de l'invention, chaque élément comprend au moins une feuille faite d'une matière électriquement isolante, décomposable par pyrolyse, la résistance correspondant à cet élément se trouve sur cette feuille et a sensiblement la forme d'une ligne en créneaux allongés suivant leur hauteur, ligne dont les deux extrémités correspondent respectivement aux deux extrémités du bobinage relatif à l'élément et sont respectivement placées en deux bords opposés de la feuille, et cette feuille est roulée sur elle-même de telle façon que les deux bords opposés se trouvent respectivement en les deux extrémités du rouleau ainsi obtenu.
- Le bobinage qui en résulte est régulier et la dispersion de ce bobinage (et donc de la résistance) dans l'élément électriquement isolant est sensiblement homogène dans tout le volume de cet élément.
- L'élément peut comprendre une pluralité de telles feuilles qui sont empilées de façon que les résistances électriques correspondant respectivement auxdites feuilles soient électriquement isolées les unes des autres, et qui sont roulées ensemble sur elles-mêmes pour former un rouleau unique.
- Chaque élément peut être fait d'une matière plastique électriquement isolante, décomposable par pyrolyse et fortement hydrogénée.
- Enfin, chaque résistance électrique peut être faite en un matériau métallique ou en carbone.
- La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier de la charge objet de la présente invention, en place dans un lanceur électrothermique à décharge rapide,
- la figure 2 illustre schématiquement une feuille que comporte cette charge,
- la figure 3 montre cette feuille roulée sur elle-même,
- la figure 4 est vue en coupe schématique et partielle de la charge représentée sur la figure 1, et
- la figure 5 est une vue en coupe schématique et partielle d'une autre charge conforme à l'invention.
- Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un mode de réalisation particulier de la charge objet de l'invention. Dans ce mode de réalisation particulier, la charge 2 comprend un élément 4 qui comporte une feuille roulée suivant l'axe X de la charge et qui sera décrit par la suite. Cet élément 4 se trouve dans un logement 5 en forme de cylindre de révolution d'axe X, dont est pourvue une gaine 6 électriquement isolante, par exemple faite d'une matière plastique telle que le polyéthylène. La gaine isolante 6 est elle-même logée dans une enveloppe métallique 8 par exemple en laiton.
- Le logement cylindrique 5 dans lequel se trouve l'élément 4 en forme de rouleau est fermé, d'un côté de ce rouleau, par une rondelle métallique 10 par exemple en laiton. Ce logement cylindrique est fermé, du côté opposé, par une mince feuille métallique 12, par exemple en laiton, qui est en contact par sa périphérie, avec l'enveloppe métallique 8. Le projectile 14, destiné à être lancé au moyen du lanceur électrothermique 36 dans lequel est placée la charge 2, se trouve, avant son lancement, contre la feuille mince 12. La base du projectile peut être fixée ou non à cette feuille mince 12. Le projectile peut également être en contact avec l'enveloppe métallique 8. Ce projectile 14 peut être électriquement isolant ou conducteur.
- En variante, il n'y a pas de feuille mince 12 et le projectile 14 est électriquement conducteur, par exemple métallique, ferme ledit côté opposé du logement 5 et peut encore être en contact avec l'enveloppe métallique 8.
- Une électrode 16 par exemple en laiton, qui s'étend suivant l'axe X et qui est gainée par un isolateur coaxial 18 par exemple en polyéthylène, traverse la paroi de l'enveloppe métallique 8, qui est en regard de la rondelle 10, de telle façon que l'électrode 16 soit en contact avec cette rondelle 10. L'isolateur 18 permet d'isoler électriquement l'électrode 16 de l'enveloppe métallique 8.
- L'élément 4 comporte une feuille 20 de forme rectangulaire (figure 2), faite d'une matière plastique électriquement isolante, décomposable par pyrolyse. Sur une face de cette feuille se trouve une résistance électrique 22 ayant sensiblement la forme d'une ligne en créneaux dont la base est proche d'un bord 24 de la feuille 20 et qui sont allongés suivant leur hauteur, le sommet des créneaux étant proche du bord opposé 26 de la feuille 20.
- Les extrémités 23 et 25 de la résistance 22 sont plus larges que le reste de celle-ci et se trouvent respectivement aux deux coins de la feuille qui correspondent aux bords 24 de cette feuille.
- Sur la figure 3, on voit que la feuille 20 est roulée sur elle-même de façon à obtenir un rouleau dont l'axe est parallèle au bord 24 de la feuille. Le rouleau ainsi obtenu est, comme on l'a déjà indiqué, placé dans le logement 5 prévu dans la gaine 6. La longueur de ce logement est telle que les extrémités de la résistance 22 soient alors respectivement en contact avec la rondelle 10 et la feuille mince 12 ou, lorsqu'il n'y a pas de feuille mince 12, avec la rondelle 10 et le projectile 14 (électriquement conducteur dans ce cas).
- Pour ce faire, il est préférable que les extrémités 23 et 25 de la résistance soient respectivement sur les deux autres bords 27 et 28 de la feuille. Cependant, si les extrémités de la résistance ne sont pas exactement sur les bords 27 et 28 mais en sont très proches, la charge fonctionne tout de même, du fait de claquages se produisant entre la rondelle 10 et l'extrémité correspondante de la résistance et entre la feuille mince 12 (ou le projectile 14 s'il n'y a pas de feuille mince 12) et l'autre extrémité de la résistance lorsque l'électrode 16 est portée à une haute tension par rapport à l'enveloppe métallique 8 (et au projectile 14 si celui-ci est conducteur).
- L'élément 4 en forme de rouleau est vu en coupe sur la figure 4 dans son logement 5.
- La résistance 22 peut être formée par dépôt d'un métal ou de carbone sur la feuille 20. Cette dernière peut être faite d'un matériau choisi dans le groupe comprenant : le mylar (marque déposée), le kapton (marque déposée), le polyéthylène ou le polychlorure de vinyle.
- La feuille 20 munie de sa résistance 22 peut être également obtenue à partir d'une feuille qui est faite de l'un des matériaux précédents et recouverte d'une couche métallique que l'on grave de façon à obtenir la résistance 22 en forme de créneaux.
- A titre purement indicatif et nullement limitatif, la feuille 20 a une épaisseur de l'ordre de 1mm et l'on forme sur cette feuille une dizaine de créneaux. Les dimensions de la feuille dépendent du diamètre intérieur du tube du lanceur avec lequel la charge comportant cette feuille est destinée à être utilisée. A titre d'exemple, pour un lanceur dont le tube a un diamètre intérieur de 9mm, on peut utiliser une feuille rectangulaire de 20cm de long et de 5cm de large.
- On notera que la forme en créneaux de la résistance 22 confère à celle-ci une inductance très faible et permet par ailleurs de répartir régulièrement les potentiels et donc d'obtenir la meilleure isolation électrique possible.
- On notera également que la structure de l'élément 4 représenté sur la figure 3 permet au "contact" thermique entre la feuille électriquement isolante et la résistance d'être bien contrôlé et reproductible.
- On voit sur la figure 3 que, si nécessaire, une ou plusieurs feuilles supplémentaires 30, 32 peuvent être utilisées. Chaque feuille supplémentaire est faite de la même matière que la feuille 20 et porte une résistance en créneaux comme la feuille 20. Ces feuilles 20, 30, 32 sont empilées et roulées ensemble de façon à obtenir un rouleau unique, chaque résistance ayant une extrémité située en l'une des extrémités de ce rouleau et une autre extrémité située en l'autre extrémité du rouleau.
- En variante, si nécessaire, on peut utiliser, au lieu d'une ou plusieurs feuilles supplémentaires munies de résistances, une ou plusieurs feuilles identiques à la feuille 20 mais non pourvues de résistances, toutes ces feuilles étant superposées et roulées ensemble.
- Sur la figure 5, on a représenté schématiquement et partiellement en coupe une charge conforme à l'invention, dans laquelle on utilise non pas un seul élément 4 mais une pluralité d'éléments 4 en forme de rouleaux, qui sont parallèles les uns aux autres et placés dans le logement 5 de la gaine, parallèlement à l'axe X, les résistances correspondant à ces rouleaux étant a lors montées en parallèle.
- Dans une variante non représentée, la charge peut comporter non pas un seul élément 4 mais une pluralité d'éléments 4 en forme de rouleaux, disposés les uns à la suite des autres suivant l'axe X dans le logement de la gaine 6. Bien entendu, ces rouleaux sont alors agencés les uns par rapport aux autres de façon que les résistances électriques correspondant à ces rouleaux soient montées en série entre la rondelle 10 et la feuille mince 12 (ou le projectile 14 s'il n'y a pas de feuille 12).
- La charge objet de la présente invention est utilisable sur tous les lanceurs électrothermiques à décharge rapide.
- Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un lanceur de ce type qui porte la référence 36. Ce dernier a la forme d'un tube et son extrémité avant est bien entendu ouverte, tandis que son extrémité arrière est fermée par un couvercle de fermeture 38 qui y est vissé après avoir introduit la charge 2 dans une chambre 37a prévue à cet effet dans le lanceur, à l'arrière de celui-ci. Lorsque le projectile est solidaire de la charge 2, il est donc mis en place dans le lanceur en même temps que cette charge et lorsqu'il n'en est pas solidaire, il peut être mis en place dans le lanceur par l'arrière de celui-ci, avant la charge bien entendu, ou par l'avant (ouvert) du tube 37 du lanceur 36.
- Le couvercle de fermeture 38 est alésé en son centre pour laisser un espace suffisant pour une électrode 40 appelée "contact électrique". Ce contact électrique 40 traverse le couvercle de fermeture 38 de part en part et en est séparé par un joint électriquement isolant 39.
- Une extrémité 39a du contact 40 débouche dans la chambre 37a.
- L'autre extrémité 39b du contact 40 est électriquement isolée de la surface extérieure du lanceur et électriquement reliée à une borne d'une alimentation électrique 42 par l'intermédiaire d'un interrupteur rapide à gaz 44.
- Cette alimentation électrique 42 comporte un banc de condensateurs, apte à stocker sous forme électrique une énergie de l'ordre de 8 kJ.
- Lorsque le couvercle est vissé dans la partie arrière du lanceur 36, l'extrémité 39b du contact électrique 40 est pressée contre l'électrode 16.
- La borne de l'alimentation 42 qui est électriquement reliée par l'intermédiaire de l'interrupteur 44 au contact 40 est destinée à être portée à une haute tension, de l'ordre de 30 kV par exemple, par rapport à la masse. L'autre borne de l'alimentation 42 est mise à la masse. Le couvercle 38 et le reste du lanceur sont métalliques et sont également mis à la masse. En conséquence, l'enveloppe métallique 8, qui, comme le projectile, est en contact avec le lanceur, est aussi à la masse et il en est de même pour le projectile lorsque ce dernier est conducteur.
- Ainsi, lorsque l'interrupteur 44 est fermé, une extrémité de la résistance 22 est très rapidement portée à la haute tension par rapport à son autre extrémité et le banc de condensateurs se décharge très rapidement à travers cette résistance. Cette dernière est alors chauffée à très haute température, par exemple de l'ordre de 10 000 à 30 000°C. La matière plastique fortement hydrogénée qui constitue la feuille 20 est ainsi très rapidement décomposée par pyrolyse et se transforme en un gaz (et même, si la température est suffisante, en un plasma) dont la détente est utilisée pour lancer le projectile 14.
- Les qualités isolantes de la matière plastique fortement hydrogénée sont mises à profit dans la charge pour réaliser la nécessaire isolation électrique entre les différentes parties de la résistance qui est pour ainsi dire intimement mêlée à la matière plastique. Cette isolation électrique se maintient malgré la très haute température atteinte par la résistance du fait de la grande rapidité du chauffage (quelques microsecondes). Mais, rapidement, la température s'homogénéise dans la charge, la résistance se mélange à la matière plastique isolante et l'ensemble devient gazeux et forme le milieu propulseur. Celui-ci est essentiellement constitué d'hydrogène et de carbone, d'où un gaz de faible masse atomique constituant un excellent milieu propulseur.
- On précise que la feuille mince 12 a une épaisseur suffisamment faible, par exemple de l'ordre de 0,5 mm, pour que la quasi-totalité de l'énergie résultant de la détente du milieu propulseur serve à la propulsion du projectile 14.
- Dans une variante de réalisation, la rondelle 10 est supprimée et le côté correspondant du logement 5 est fermé par l'électrode 16 et par l'isolateur 18. L'électrode 16 est alors en contact avec l'extrémité de la résistance, qui se trouve dudit côté, ou est très proche de cette extrémité de sorte qu'un claquage se produit entre elles lorsque l'électrode est portée à la haute tension. Dans cette variante, de préférence, l'électrode a des dimensions transversales sensiblement égales au diamètre du logement 5, ou la feuille 20 est enroulée de façon que les extrémités 23 et 25 de la résistance 22 se trouvent sensiblement sur l'axe X (alors que dans le cas de la figure 3, ces extrémités 23 et 25 sont à la périphérie du rouleau obtenu).
- Les pressions et les températures atteintes avec un lanceur électrothermique à décharge rapide sont beaucoup plus élevées que celles que l'on obtient avec les charges à poudre classiques. Il en résulte la possibilité d'obtenir à la fois un meilleur rendement (rapport de l'énergie cinétique du projectile à l'énergie mise en oeuvre pour propulser celui-ci, c'est-à-dire l'énergie emmagasinée dans le banc de condensateurs, dans le cas du lanceur électrothermique représenté sur la figure 1) et des vitesses plus élevées, d'où l'intérêt du lanceur électrothermique à décharge rapide, notamment vis-à-vis d'un lanceur à poudre classique.
- La charge décrite en référence aux figures 1 à 5 est particulièrement bien adaptée à un tel lanceur électrothermique à décharge rapide et elle a un bon rendement.
Claims (7)
- Charge pour lanceur électrothermique, cette charge (2) comprenant au moins un élément électriquement isolant (4), décomposable par pyrolyse et, dans cet élément, une résistance électrique (22) dont une extrémité est destinée à être portée à une haute tension électrique par rapport à son autre extrémité afin de chauffer la résistance et de provoquer ainsi une pyrolyse de l'élément électriquement isolant (4), qui transforme ce dernier en un milieu gazeux apte à propulser un projectile (14) hors du lanceur, charge caractérisée en ce que la résistance électrique (22) forme un bobinage dans l'élément isolant (4), en ce que les deux extrémités de ce bobinage sont éloignées l'une de l'autre, et en ce que le bobinage est très faiblement inductif et réparti de façon sensiblement homogène dans l'élément (4).
- Charge selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre :- une gaine électriquement isolante (6), pourvue d'un logement (5) dans lequel est placé chaque élément (4),- une enveloppe électriquement conductrice (8) qui contient la gaine (6), et- une électrode (16) qui est électriquement isolée de l'enveloppe (8) et qui est destinée à porter une extrémité du bobinage à la haute tension, l'autre extrémité du bobinage étant portée à un potentiel de référence.
- Charge selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité d'éléments (4) dans le logement (5) de la gaine électriquement isolante (6).
- Charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque élément (4) comprend au moins une feuille (20) faite d'une matière électriquement isolante, décomposable par pyrolyse, en ce que la résistance (22) correspondant à cet élément se trouve sur cette feuille et a sensiblement la forme d'une ligne en créneaux allongés suivant leur hauteur, ligne dont les deux extrémités correspondent respectivement aux deux extrémités du bobinage relatif à l'élément et sont respectivement placées en deux bords opposés (27, 28) de la feuille (20), et en ce que cette feuille est roulée sur elle-même de telle façon que les deux bords opposés (27, 28) se trouvent respectivement en les deux extrémités du rouleau ainsi obtenu.
- Charge selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément (4) comprend une pluralité de feuilles (20, 30, 32) qui sont empilées de façon que les résistances électriques (22) correspondant respectivement auxdites feuilles soient électriquement isolées les unes des autres, et qui sont roulées ensemble sur elles-mêmes pour former un rouleau unique.
- Charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque élément (4) est fait d'une matière plastique électriquement isolante, décomposable par pyrolyse et fortement hydrogénée.
- Charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque résistance électrique (22) est fait en un matériau métallique ou en carbone.
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