Brevet FR2550857A1 — publié le 19850222

i Charge militaire explosive L'invention concerne une charge militaire à symétrie de révolution autour de son axe longitudinal et comportant une enveloppe cylindrique, à fragmentation contrô 6 lée, conte5 nant une masse d'explosif formée, munie au moins d'un relais d'amorçage et conçue pour engendrer une détonation cylindrique lorsqu'elle atteint ladite enveloppe. Cette invention concernant les charges militaires utililisées dans les missiles, bien que non exclusive trouve une i O application particulièrement importante lors d'interceptions d'avions et de missiles, dont la destruction structurale intervient à partir d'une valeur connue du rapport entre l'énergie cinétique des éclats perforant la cible et sa surface recevant ces impacts. Il est donc nécessaire de contrôler cette valeur en fonction de la distance de passage et des conditions de rapprochement charge-cible. Pour atteindre ce résultat, il est opportun que les éclats de la gerbe aient la même masse, soient animés d'une 20 même vitesse et arrivent simultanément sur la cible, selon des trajectoires sensiblement parallèles, contenues dans l'enveloppe des plans méridiens de la charge, limités à la longueur de celle-ci La formation de l'onde de détonation cylindrique assure aux éclats une mise en vitesse simultanée, 25 répondant ainsi aux critères de destruction définis ci-dessus. Une charge d'explosif fournissant une onde cylindrique fait apparaître, dans l'enveloppe externe génératrice d'éclats, essentiellement des contraintes radiales et circonférentielles Les contraintes axiales importantes dans le cas 30 d'une onde balayante, des charges classiques, sont réduites ici, à des valeurs très faibles. L'invention vise notamment à fournir une charge militaire du type cidessus défini répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notam35 ment en ce qu'elle tient compte du type de contrainte développé dans l'enveloppe En conséquence, une charge militaire de ce genre peut comporter une enveloppe de formation d'éclats fragilisée selon des cercles et des lignes parallèles à l'axe longitudinal de la charge, dont le mode de fragilisation, après fragmentation, conduit à minimiser le phénomène de déperdition de masse des éclats, lors de leur formation. On sait que, lors de telles interceptions, il faut en général rechercher des éclats dont la masse unitaire est de l'ordre de 1 à quelques grammes, lorsque la vitesse d'impact attendue est comprise entre 1700 et 2000 m par seconde environ, pour les objectifs non blindés L'enveloppe externe 10 sera généralement en acier ou en alliage léger, bien qu'on puisse également envisager l'emploi de divers matériaux et alliages denses. On connaît déjà des configurations de charges explosives permettant d'engendrer une onde de détonation cylindrique divergente Elles ne sont pas toutes équivalentes du point de vue rendement Par ailleurs, les paramètres extérieurs, tels que le calibre ou l'allongement, régissent le choix des solutions. Une solution originale, notamment en ce qu'elle est réalisable à l'aide d'une seule composition explosive, consiste à diviser la masse en un premier étage de forme tronconique revêtu extérieurement d'un revêtement métallique séparé radialemeht d'un second étage annulaire cylindrique entourant le premier, le relais d'amorçage étant placé au sommet du cône Deux cônes de ce genre peuvent être associés symétriquement selon les impératifs de calibre et d'allongement, le relais pyrotechnique étant placé à leur sommet. La présence de l'intervalle radial diminue le coefficient de remplissage Mais cette diminution peut être faible étant 30 donné que le vide se trouve dans une zone de rayon faible et en contrepartie on obtient un effet de confinement dynamique augmentant l'énergie des éclats. Une solution multi-amorçage consiste à répartir plusieurs relais pyrotechniques à intervalles égaux le long de 35 l'axe de la charge, les relais étant suffisamment rapprochés pour que l'onde de détonation obtenue soit en fait équivalente à l'enveloppe des ondes individuelles Dans la pratique, on peut considérer que ce résultat est atteint lorsque les ondes de détonation provenant des divers relais se coupent, lorsqu'elles atteignent l'enveloppe, avec un angle qui n'autorise pas la focalisation d'énergie ni la formation d'un pied de Mach L'intervalle axial maximal acceptable entre relais dépendra donc du calibre de la charge. La solution multi-amorçage vise également à fournir un autre résultat, à savoir l'obtention, à la demande, soit d'une onde de détonation provoquant une dispersion radiale des éclats, soit d'une onde de détonation provoquant au 10 contraire une gerbe en éventail dans un plan passant par l'axe Pour cela, la charge comporte plusieurs relais et des moyens permettant à volonté soit de commander simultanément tous les relais, soit de commander uniquement un relais central Il suffit d'amorcer soit l'ensemble des relais régulièrement répartis, soit uniquement un relais central. En règle générale, on utilisera dans ce cas un nombre impair de relais On peut arriver à un résultat du même genre avec les autres modes de réalisation mentionnés plus haut, en prévoyant un module central dont le relais sera actionné 20 dans tous les cas, encadré par des modules latéraux dont les relais seront actionnés en même temps que le relais du module central lorsqu'on recherche une gerbe cylindrique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes d'exécution particuliers de celle25 ci, donnés à titre d'exemples non limitatifs La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels: la Figure 1 montre schématiquement la constitution d'une charge bi-étage, suivant un premier mode d'exécution de l'invention; la Figure 2 montre les lignes de fragilisation de l'enveloppe de la charge de la Figure 1; les Figures 3 et 4 montrent schématiquement une charge multi-amorçage, suivant un autre mode de réalisation de l'invention. La charge montrée en trait plein en Figure 1, du type multi-étage, comprend une enveloppe 10 épaisse de formation d'éclats contenant une masse de composition explosive Cette masse se compose d'un bloc ou étage externe 12 de forme annulaire cylindrique et d'un bloc ou étage interne 14 dont la surface externe est de forme tronconique L'étage 14 est muni d'un revêtement métallique qui est projeté sur le second étage 12 amorcé par impact Un relais pyrotechnique 18 est placé contre la petite base de l'étage interne 14 La conicité de l'enveloppe 16 est prévue de façon qu'elle prenne une configuration cylindrique avant impact sur l'étage 12 Après amorçage de l'étage 12, l'enveloppe 16 joue le rôle de confinement dynamique et, en conséquence, fait travailler avec un 10 meilleur rendement l'explosif de l'étage 12. Pour obtenir des résultats satisfaisants, il faut qu'il y ait impact simultané de l'ensemble de l'enveloppe 16 sur l'étage 12 Il faut également que la vitesse de l'enveloppe 16 soit constante à-l'impact sur l'explosif 12 et que son épaisseur soit sensiblement constante Enfin, il ne doit pas y avoir, avant l'impact sur 12, rupture de l'enveloppe 16 par déformation excessive Cela conduit généralement à utiliser un revêtement d'épaisseur variable, comme indiqué sur la Figure 1, et à évider le bloc 14 La cavité centrale 20 du 20 bloc pourra être occupée par un noyau dense; sa géométrie peut, au surplus, réduire les effets de bord Des flasques 22 peuvent être prévus pour réduire encore les effets de bord, d'ailleurs plus réduits dans le cas d'une onde de détonation cylindrique divergente que dans le cas d'une onde de détona25 tion balayante. On peut également prévoir un anneau de matière inerte d'amortissement dans la zone dénuée d'explosif située en regard du relais 18 et de la charge 12. Comme cela a été indiqué plus haut, l'explosion de l'étage 30 12 crée dans l'enveloppe 10 des contraintes qui sont essentiellement circonférentielles et radiales. En conséquence, plutôt que les tracés de fragilisation généralement adoptés sur les charges à enveloppe épaisse, on utilisera, dans le cas de l'invention, des lignes de pré35 fragmentation constituées par des grands cercles 24 et des génératrices 26 La fragilisation peut être obtenue par l'un quelconque des moyens habituels, notamment par entaille de la paroi et/ou par changement local de structure métallurgique obtenu par échauffement localisé, notamment à l'aide d'un faisceau d'électrons. Dans le cas o l'on veut réaliser une charge longue, on peut adopter, au lieu de la constitution montrée en trait plein sur la Figure 1, une constitution symétrique par adjonction du module montré en tirets Le relais 18 se trouve alors au milieu de la charge On obtient encore une gerbe cylindrique avec des trajectoires d'éclats radiales et divergentes, comme indiqué par les flèches f. Les lignes de fragilisation axiales peuvent être décalées lorsqu'on passe d'une couronne délimitée par deux cercles 24 à la couronne suivante, de façon à se placer suivant une hélice 28, comme indiqué schématiquement sur la Figure 2 Cette solution est surtout intéressante lorsque l'on dispose c 6 te-à-côte plusieurs modules du genre montré en Figure 1 dont les relais 18 sontassociés à un système d'amorçage qui permet à volonté de commander soit simultanément tous les relais, soit uniquement le relais central Dans le dernier cas, la fragmentation de l'enveloppe est favorisée puisque l'on retrouve un champ complet de contraintes axiale, radiale et circonférentielle. Dans la solution multi-amorçage montrée en Figure 3, l'enveloppe 10 cdntient alors une masse explosive cylindrique 36 percée d'un canal axial o sont disposés à intervalles réguliers les relais pyrotechniques 38 Les relais 38 doivent être suffisamment rapprochés pour que l'onde de détonation, lorsqu'elle atteint l'enveloppe 10, soit en fait équivalente à l'enveloppe des ondes individuelles provoquées par la commande simultanée de tous les relais Dans la pratique, cela 30 signifie que l'angle ( d'intersection des ondes de détonation élémentaires, lorsqu'elles atteignent l'enveloppe 10, soit suffisamment élevé pour qu'il n'y ait ni focalisation d'énergie, ni même formation d'un pied de Mach. Cette solution se prête particulièrement bien à l'obten35 tion, à la demande, soit d'une gerbe cylindrique divergente, soit d'une gerbe présentant un angle d'ouverture dans le sens axial En effet, lorsqu'on amorce simultanément tous les relais, on obtient une enveloppe cylindrique Si, au contraire, on amorce uniquement le relais central (dans le cas le plus avantageux, qui est celui d'un nombre impair de relais), on obtient une onde sphérique unique. L'obtention d'un type d'amorçage ou de l'autre peut être organisée à l'aide d'un sélecteur externe 40 qui permet d'amorcer, à partir d'un système de commande électrique ou à percussion, une amorce 42 ou une amorce 44 L'amorce 42 est reliée par des cordeaux détonants tels que 46 ayant tous la même longueur, traversant la composition explosive 36, à tous les relais 38 Il existe actuellement dans le commerce des cordeaux détonants blindés qui permettent de transmettre une onde de détonation à un relais noyé dans la masse de composition explosive 36 sans entraîner l'amorçage de l'explosif sur le trajet du cordeau au passage de l'onde de détonation On peut utiliser les cordeaux blindés disponibles actuellement dans le commerce et présentant une âme de lmm de diamètre, et un diamètre externe de 2 mm Il est toutefois préférable d'utiliser des cordeaux détonants miniatures ayant un diamètre extérieur de l'ordre de 1 mm qui peuvent être courbés sous de faibles rayons sans difficulté et sans interruption de la propagation de l'onde. La seconde amorce 44 est reliée par un cordeau détonant uniquement au relais central 38. La Figure 4 montre une disposition constituant une variante de celle de la Figure 3 o les cordeaux détonants sont bobinés sur un mandrin central 48, avec un nombre de spires tel que les longueurs ABC, ABD et AE soient égales. Les autres éléments de cette variante désignés par les mêmes numéros de référence que sur la Figure 3 ne nécessitent 30 pas d'être décrits de nouveau. REVENDICATIONS 1 Chdrge militaire à symétrie de révolution autour d'un axe, comportant une enveloppe cylindrique externe ( 10) contenant une masse explosive munie au moins d'un relais pyrotechnique d'amorçage ( 18) et réalisée pour fournir une onde de détonation cylindrique lcrsqu'elle atteint l'enveloppe, caractérisée en ce que l'enveloppe de formation d'éclats est fragilisée suivant des cercles ( 24) et des lignes ( 26) paral10 lèles à l'axe. 2 Charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cercles sont disposés de façon à limiter des couronnes de largeur sensiblement constante et en ce que lesdites lignes de fragilisation sont dé15 calées angulairement d'une couronne à la suivante de façon à se disposer suivant des hélices ( 28). 3 Charge selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, toute la masse ayant la même composition, ladite masse comporte au moins un module formé par 20 un premier étage de forme conique ( 14) muni d'un revêtement extérieur métallique ( 16) séparé radialement d'un second étage annulaire ( 12) à surfaces cylindriques, le relais ( 18) étant placé au sommet du cône. 4 Charge selon la revendication 3, caractéri25 sée en ce que le premier étage ( 14) est évidé et en ce que le revêtement ( 16) est d'épaisseur variable, de façon que le revêtement frappe le second étage ( 12) avec une énergie constante sur sa longueur. Charge selon l'une quelconque des revendica30 tions 3 et 4, caractérisée en ce que plusieurs modules sont alignés suivant l'axe et commandés chacun par un relais pyrotechnique, lesdits relais étant munis de moyens permettant de les amorcer simultanément. 6 Charge selon la revendication 1 ou 2, carac35 térisée en ce que ladite masse explosive ( 36) est homogène et cylindrique et en ce que plusieurs relais ( 38) sont régulièrement répartis suivar t l'axe de ladite masse et associés à des moyens permettant de les déclencher simultanément. 7 Charge selon la revendication 5 ou 6, carac5 térisée en ce qu'elle est associée à des moyens ( 40, 42, 44) permettant à volonté d'amorcer simultanément tous les relais ou seulement le relais central. 8 Charge selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent un sélecteur ( 40) permettant de commander à volonté soit une amorce reliée par des cordeaux détonants tous de même longueur aux différents relais, soit une amorce reliée par un cordeau détonant uniquement au relais central.