Brevet FR2315679A1 — publié le 19770121

La défense contre les missiles et les avions devient de plus en plus difficile en raison, d'une part de l'augmentation considérable de la vites se de l'objectif et, d'autre part, en raison de l'amélioration de la structure dudit objectif. Cependant, c'est le premier terme de l'enfoncé qui ltemporte largement. Ainsi, la vitesse des effets vulnérants d'une charge explosive contre avions et missiles prend-elle une importance croissante et réduit peu à peu l'efficacité des systèmes à éclats (préfragmentés ou non) tels que billes ou polyèdres: les phénomènes d'inertie ne permettent pas d'imprimer à ces éclats des vitesses très supérieures à 2000 m/s , avec un spectre de vitesse de tous les élément s de la population descendant meme à 1000 m/s. Par contre, les charges "formées" permettent, par l'utilisation des phénomènes de jet, des vitesses beaucoup plus importantes, supérieures à 3000 m/s et pouvant même atteindre (selon les parcours) 4000 à 5000 m/s. Dès lors, et pour des vitesses de rapprochement défense-but, comprises entre 1000 et 2000 mJs , de telles vitesses d'effets vulnérants simplifient beaucoup les problèmes de chronométrie de l'interception et de réalisation de la fusée de proximité avec, liée à elle, la charnue électronique puis pyrotechnique de la charge. Des charges explosives à charges creuses périphériques multiples avec revêtement de révolution autour de l'axe de chaque charge creuse, ont déjà été réalisées et ont donné satisfaction. Cependant, celles-ci présentent l'inconvénient de produire un nombre limité de jets ou dards dangereux étant donné les dimensions, les proportions et la géométrie du système construit comme le rayon d'action recherché. Par exemple - et sans que celui-ci ait une valeur quelconque limitativeune charge de 60 effets vulnérants périphériques répartis en cinq couronnes de douze, produit, par couronne, douze effets, soit à 5 m de distance de l'axe du missile de défense, un effet vulnérant tous les 2, 60 m. Si la couronne suivante de douze est en quinconce, le I,pasti des effets est réduit de moitié, soit 1,30 m, Ce "pas" est suffisant pour espérer toucher, avec une chronométrie appropriée, un avion . Mais contre un missile, on ne couvre pas ainsi avec une densité suffisante le volume battu, d'où des complications de chronométrie et une réduction de la probabilité d'atteinte. La présente invention se propose d'apporter un progrès à la fois dans le domaine des vitesses des effets vuinérants que dans celui de la densité de couverture de ltespace par lesdits effets. Dans ce but, la charge selon l'invention comporte, à sa périphérie, des revetements demi-toriques creux à directrice triangulaire de préférence, de révolution autour de l'axe longitudinal de la charge. Une structure appropriée assure l'assemblage, la résistance mécanique et la construction de l'ensemble. L'explosif remplit la chambre interne ainsi formée et chaque couronne demi-torique est amorcée au foyer de chaque couronne sur l'axe longitudinal de la charge. On forme ainsi, selon l'invention, des nappes planes ou coniques transversales de jets présentant une très grande densité d'effets rapides à haute énergie cinétique parce que bénéficiant des avantages d'une charge 'formée", Les vitesses que l'on peut en attendre (selon la construction et l'optimalisa- tion de chaque cas particulier) sont de 3000 m/s ou plus. Les divers caracté l istiques et avantages de l'invention ressortiront des exemples décrits ci-après > Il est bien précisé cependant qu'il s'agit uniquement d'exemples et que tous autres modes de constmlction, dispositions, formes, proportions, peuvent également etre utilisés sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, les exemples ci-après se rapportent à des charges ayant deux ou trois couronnes demi-toriques périphériques à effets formés transversaux. Il est bien entendu que l'invention stappliq1 e également, sans sortir de son cadre, à une charge ayant une seule couronne ou plus de trois couronnes. Au cours de cette description on se réfère aux dessins annexés sur lesquels la fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une charge selon l'invention; la fig. 2 est une coupe selon 1-1 de la fig. 1; la fig. 3 est une coupe analogue à la fig. i illustrant une variante de 1 'invention; la fig. 4 représente de façon détaillée, en coupe longitudinale, une charge selon l'invention; la fig. 5 est une coupe selon 5-5 de la fig. 4 (avec coupe partielle 5' ); les fig. 6 à 8 sont des vues partielles destinées à illustrer des exemples de procédés de chargement en explosif coulé des charges selon l'invention. La charge selon l'invention (fig. 1 et 2) se compose de trois couronnes 1, 1' et 1" , périphériques demi-toriques de section triangulaire, d'angle de préférence supérieur à 2 ss de révolution autour de l'axe longitudinal X-X'. La structure 4 assure le montage de la charge. L'explosif 2 remplit la cavité. Les plans de symétrie f - fl - ftt des trois couronnes sont parallèles. Les amorçages sont réalisés aux foyers 3, 3' et 311 de chaque couronne 1, 1' et 1". Une synchronisation ad hoc (pyrotechnique ou électrique) assure la détonation de l'explosif 2, d'où la formation de jets plans transversaux parallèles f, f' et f". La distance D entre les plans extrêmes f et f" forme "l'épaisseur" de l'effet vulnérant de la charge. Dans chacun des plans f, f', f", la densité des effets vulnérants à grande vitesse est importante étant donné la surface et la masse de chaque revêtement périphérique demi-torique 1, 1', 1", de révolution, générateur des particules formant le jet. La fig. 3 montre, à titre d'exemple, le cas d'une charge selon l'invention, dans laquelle seul le revêtement médian 5' a un plan de symétrie g' perpendiculaire à l'axe Y-Y' de la charge. Par contre, le revêtement 5 (côté Y) a un axe bis secteur g de son profil triangulaire 5 incliné de OC sur le plan perpendiculaire P à Itaxe Y-Y' et le revêtement 511 (coté Y') a un axe bissecteur g" de son profil triangulaire 5" incliné de d 1 sur le plan perpendiculaire P" de l'axe Y-Y' Ainsi, les deux revêtements demi-toriques de révolution d'extrémités forment des nappes annulaires coniques et non planes d'effets vulnérants denses et rapides. L'épaisseur de l'effet global de la charge est un anneau tronconique de révolution de largeur D' à la base et d'ouverture ot + oC , Les amorçages de l'explosif 6 dans la structure 7 sont toujours assurés aux foyers 8-8'-8" des revêtements 5-5'-5" L'exemple de la fig. 3 montre l'extrême souplesse de principe de la charge selon l'invention, qui permet de donner aux nappes (planes ou coniques) engendrées, les formes, dimensions, épaisseur, ouverture, les mieux conjuguées avec la détection, la fusée de proximité et la chronométrie électronique et pyrotechnique du missile. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 qui représentent une charge selon l'invention, non plus schématique mais sensiblement opérationnelle. La charge selon l'invention, de révolution autour de l'axe longitudinal Z-Z', comporte deux revêtements (en cuivre ou fer de préférence) 9 et 9' demi-toriques périphériques de révolution de directrices triangulaires d'ouverture 73 et C6té Z du missile, l'axe bis secteur h du revetement 9 est incliné de par rapport au plan transversal perpendiculaire m à l'axe Z-Z' et, côté Z' du missile, l'axe bissecteur h' du revêtement 9' est incliné de d I par rapport au plan transversal perpendiculaire m' à l'axe Z-Z'. L'ouverture de l'anneau vulnérant de la charge est donc 5+3' Chacun des revêtements selon l'invention 9 et 9' contient une charge d'explosif 10 et lG', amorcée par un bloc d'amorçage annulaire il et ll' respectivement. Selon l'invention, on interpose un écran également annulaire 12 et 12' respectivement, de manière à optimiser la forme de l'onde de détonation agissant sur les revêtements périphériques 9 et 9' respectivement. Selon l'invention, les écrans annulaires 12 et 12' ont des formes tronconiques au centre et des formes à directrice circulaire à la périphérie. Egalement selon l'invention, les blocs d'amorçage annulaires il et ll' ont des formes cylindriques au centre et coniques à la périphérie. Ces formes d'écrans 12-12' et de blocs d'amorçage il et 11' sont réalisés selon l'invention dans un but multiple - leur donner une forme symétrique par rapport à l'axe bis secteur h ou h' du triangle directeur des revêtements 9 et 9'; - faire converger aux foyers 13 et 13', sur l'axe Z-Z' des deux revêtements demi-toriques de révolution 9 et 9' l'axe de symétrie bissecteur h ou h' - réaliser la perpendicularité des interface s 14 et 14' entre la face avant des blocs d'amorçage 12-12' etl'explosif principal 10-10' dune part et les axes bissecteurs h et h' d'autre part, de manière à attaquer symétriquement par les ondes de détonation les revêtements demi-toriques périphériques de révolution 9 et 9'. La structure de la charge selon l'invention comporte un flasque 15 et un autre flasque 15'. Le flasque 15 est prolongé, selon l'invention, par un cylindre 16 formant également carénage périphérique aérodynamique et structure résistante périphérique de la construction transmettant les différents efforts et facteurs de charge. Un axe 17, en acier à haute résistance de préférence, forme, selon l'invention, la référence axiale de la structure et contient les organes d'initiation de la charge, Un fond ou rondelle 18 avec écrou 19 assure l'assemblage de l'axe 17. Le flasque 15 et le flasque 15' sont réunis par exemple à l'aide d'un circlip 20. Conformément à l'invention, la fusée pyrotechnique 21 qui équipe la charge, initie, par son relais 22, un relais d'explosif comprimé 23. Celuici fait détoner à son tour deux relais 24 et 24' placés aux foyers 13 et 13', par l'intermédiaire de deux cordeaux détonants 25 et 25' dont les longueurs, en principe identiques, sont calculées pour assurer la synchronisation voulue de la formation des deux nappes coniques d'effets vulnérants des deux revêtements 9 et 9'. Comme on l'a indiqué plus haut, tout le système de relais 23-24-24' et de cordeau 25-25', est, selon l'invention, contenu dans l'axe 17 de la struc ture centrale. Les blocs d'explosif 10 et 10' des deux couronnes 9 et 9' , sont calés dans la structure 15-15' à l'aide des calages annulaires de révolution 26-27-28 qui ont pour but, selon lTinvention: - de remplir l'espace; - de permettre, par leur présence, de réaliser la symétrie de chaque chargement explosif autour du plan ou axe bissecteur h-h' des revêtements 9-9'; - de réduire les interférences des ondes de détonation des deux charges 10 et 10' Un choix approprié des matériaux (à faible vitesse de propagation de l'onde de choc) est fait à cet effet, selon l'invention, pour les calages 26-27 et 28. Pour éviter toute perturbation et atténuation de l'effet des charges formé par les revêtements demi-toriques triangulaires périphériques de révolution 9-9' > l'invention prévoit également la destruction du prolongement cylindrique 16 formant carénage et structure, avant l'arrivée des jets coniques h et h' à l'aide d'une chronométrie appropriée, grâce à l'emploi d'un autre système de cordeau détonant et découpeur, A cet effet, sont disposés selon l'invention, sous le cylindre 16, des cordeaux découpeurs 29-29'. Ceux-ci sont reliés au relais 23 par des cordeaux détonants 30 et 30'. La chronométrie pyrotechnique du système est faite, selon l'invention, de manière que le cylindre-carénage-structure résistante 16 soit éjecté avant l'arrivée des jets d'effets vulnérants formés h et h', La charge formée objet de l'invention ne se présente pas d'une façon classique par rapport aux procédés traditionnels de chargement en explo-sif coulé. En effet le chemin de l'onde d'amorçage et les effets et jets sont perpendiculaires ou sensiblement perpendiculaires à l'axe longitudinal de la charge, qui devrait être aussi l'axe du chargement en explosif. Selon llinvention, deux procédés sont utilisés. D'une part, un chargemenot (fig. 6) avec centrifugation autour de l'axe Z-Z'. Après refroidissement, on usine les deux faces 33 et l'orifice axial 32. Le système a l'avantage d'enrichir symétriquement vers la périphérie (zone 34), la teneur en hexogène ou octogène du chargement. Le dosage du mélange, la durée, température, vitesse de rotation, hauteur H" du chargement permettent d'optimiser l'opération. De plus, cette solution permet d'obtenir une bonne symétrie de teneur en hexogène ou octogène par rapport au plan V-V' et à l'axe Z-Z', tout en réalisant un gradient contrôlé de la teneur en hexogène ou octogène par rapport au dit axe Z-Z'. D'autre part, l'invention prévoit un chargement "classique" par décantation, mais en deux temps (fig. 7 et t Le revêtement annulaire périphérique 35 est placé sur un socle 36 dont la face supérieure 36' est dans le plan de symétrie du revêtement 35 (ou plan bissecteur du triangle) de charge creuse avec une hauteur H' de l'explosif coulé 37, multiple plusieurs fois (cinq à dix par exemple) de la hauteur H du demi chargement du revêtement 35. Après chargement, on usine le profil recherché 38. Etant donné le rapport des hauteurs H'/H et le choix convenable des paramètres de chargement selon llinvention (temps, température, etc. ..) le gradient sur l'axe Z -Z t de la teneur en hexogène ou octogène est faible, avec un maximum dans le plan axe bis secteur de symétrie A-A'. Une fois ces opérations terminées, on place la demi-charge (fig. 8) sur un socle 39 dont la forme épouse celle de l'usinage 38. On recommence l'opération de chargement (explosif 40, de hauteur H') et d'usinage in fine du profil 41, symétrique de 38 par rapport à l'axe ou plan A-At. Etant donné le faible gradient de teneur en hexogène ou octogène dans le plan Z-Z', le procédé de chargement selon l'invention, en deux temps, réalise la bonne symétrie du chargement par rapport au plan ou axe transversal A-A' et permet, par des moyens simples et peu coûteux, d'obtenir un bon chargement symétrique et de performance optimum de la charge formée demitorique de révolution selonl'invention. REVENDICATIONS 1) Charge explosive à effets vulnérants dirigés, concentrés, transversaux, caractérisée en ce qu'elle comporte un ou plusieurs revêtements périphériques demi-toriques creux, de révolution autour de l'axe longitudinal de la charge. 2) Charge explosive selon la revendication 1, caractérisée en ce que les revêtements sont métalliques, en cuivre ou fer, de préférence, 3) Charge selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les revêtements ont une directrice triangulaire. 4) Charge selon la revendication 3, caractérisée en ce que les revête ments ont un angle d'ouverture de la directrice triangulaire supérieur à 25r 2 5) Charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les revêtements forment plusieurs couronnes dont les plans de symétrie sont perpendiculaires à l'axe longitudinal de la charge et parallèles entre eux. 6) Charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu un ou plusieurs revêtements ont un axe de symétrie du triangle formant la directrice dudit revêtement de révolution, incliné par rapport au plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la charge. 7) Charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les revêtements forment des nappes d'effets transversaux, nappes planes lorsque les plans de symétrie des revêtements sont perpendiculaires à l'axe longitudinal de la charge, nappes coniques lorsque les axes de symétrie des triangles formant la directrice du revêtement de révolution sont inclinés par rapport au plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la charge. 8) Charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les couronnes élémentaires formées par les revêtements périphéri que s, sont amorcées au foyer de chaque revêtement sur l'axe longitudinal de la charge, ledit foyer étant formé par l'intersection du plan ou de l'axe de symétrie du revêtement avec llaxe longitudinal. 9) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'épaisseur de l'effet de la charge est formée par un anneau d'épaisseur constante, si les plans de symétrie des revêtements sont parallèles ou d'épaisseur divergente croissante, lorsqu'on s'éloigne de l'axe longitudinal de la charge, si les revêtements ont leurs axes de symétrie de la directrice triangulaire inclinés à l'opposé par rapport au plan transversal perpendiculaire à l'axe de la charge. 10) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications préc édentes, caractérisée en ce que chaque couronne de revêtements comprend un chargement en explosif annulaire de révolution et symétrique par rapport au plan ou axe de symétrie formé par la directrice triangulaire dudit revêtement. 11) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque couronne de revêtements comporte un bloc d'amorçage annulaire. 12) Charge explosive selon la revendication 11, caractérisée en ce que le bloc d'amorçage annulaire de chaque couronne de revêtements est de forme cylindro-conique à ltintérieur et conique à l'extérieur. 13) Charge explosive selon'une des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que le bloc d'amorçage annulaire de chaque couronne de revêtements a une interface avec l'explosif principal perpendiculaire à l'axe bissecteur ou plan de symétrie de ladite couronne, sa section droite étant symétrique par rapport au dit axe ou plan qui coupe l'axe longitudinal de la charge au foyer de ladite couronne. 14) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque couronne comporte un écran d'amorçage annulaire destiné à mettre en forme optimale l'onde de détonation. 15) Charge explosive selon la revendication 14, caractérisée en ce que ltécran d'amorçage annulaire est tronconique à l'intérieur et sphérique à l'extérieur, sa fraction intérieure tronconique formant interface aven le bloc d'amorçage annulaire étant perpendiculaire à l'axe bis secteur ou plan de symétrie de ladite couronne, sa section droite étant symétrique par rapport au dit axe ou plan. 16) Charge explosive selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que sa structure se compose d'un fiasque d'extrémité prolongé par un cylindre périphérique fixé à un autre flasque d'extrémité, ledit cylindre formant carénage et structure résistante de la charge et transmettant les divers efforts et facteurs de charge avec, en outre, un tube central en acier à haute résistance de préférence, fixé à Itun des flasques d'extrémité. 17) Charge explosive selon la revendication 16, caractérisée en ce que le tube central contient les organes d'amorçage et d'initiation de la charge et de ses diverses couronnes. 18) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les espaces vides entre les diverses couronnes de charges symétriques annulaires de révolution sont remplis de calages annulaires - calages intermédiaires, calages d'extrémité -, montés sur ledit tube central, destinés aussi à amortir les interférences d'ondes de détonation entre les diverses couronnes, avec choix, à cet effet, de matériaux à basse vitesse de propagation de l'onde de choc. 19) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit tube central réunit autour de lui, par un système de rondelles et d'écrous, les calages et les couronnes de revêtements chargés amorcés. 20) Charge multiple selon l'urne quelconque des revendications précédentes, caracterisee en ce que la fusée pyrotechnique dont elle est équipée initie, par un ou plusieurs relais, des cordeaux détonants, qui initient à leur tour, aux foyers respectifs des revêtements, grâce encore à des relais d'explosif, les channes pyrotechniques des couronnes de revêtements périphériques demi-toriques annulaires de révolution. 21) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, par exemple synchrone, caractérisée par une synchronisation électrique et pyrotechnique qui assure la chronométrie optimale de la détonation des couronnes et joue à cet effet sur la longueur et la vitesse spécifique de détonation des dits cordeaux détonants. 22) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure périphérique est découpée et éjectée à l'aide de cordeaux découpeurs par ne chronométrie appropriée électronique et pyrotechnique, avant l'arrivée des effets vulnérants des couronnes périphériques. 23) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les dits cordeaux découpeurs sont initiés avec relais explosifs par la fusée pyrotechnique de la charge comme les cordeaux détonants d'initiation des couronnes. 24) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le chargement en explosif coulé est fait par centrifugation autour de l'axe longitudinal de la charge, permettant d'obtenir un gradient d'hexogène ou d'octogène vers la périphérie - revêtement -, l'opé- ration étant terminée, après refroidissement, par l'usinage des faces terminales et du logement axial central. 25) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisée en ce que le chargement est fait en deux temps selon l'axe longitudinal de ladite charge, par moitié, le plan de séparation étant formé par le plan ou axe bis secteur de symétrie de la directrice triangulaire du revêtement. 26) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisée en ce que le premier chargement selon la revendication 25 consiste à placer sur la partie située au-dessous du plan ou axe bissecteur de- symétrique, un outillage de forme, et à charger au-dessus en prenant soin d'avoir une réserve d'explosif plusieurs fois supérieure à la hauteur utile - demi-largeur du revêtement annulaire -, de 5 à 10 fois notamment, de manière que le gradient d'hexogène ou d'octogène soit très faible dans le sens axial, et en ce que l'on termine par usinage dé la face et forme extérieure de la couronne, ainsi chargée. 27) Charge explosive selon l'une quelconque des revendications 1 à 23 caractérisée en ce que le deuxième demi-chargement selon la revendication 25 consiste à retourner la couronne demi-chargée selon la revendication 26, à la placer sur un outillage ayant la forme du chargement terminé et à recommencer l'opération selon la revendication 26 du côté non chargé, et en ce que l'on termine par usinage de la face et forme extérieure de la couronne ainsi chargée, et l'on obtient, avec un faible gradient d'hexogène ou d'octo gène, un chargement pratiquement symétrique avec un maximum aux environs du plan ou axe de symétrie du triangle de la directrice du revêtement.