Brevet FR2569473A1 — publié le 19860228

La présente invention a pour objet des perfectionnements apportés aux charges creuses. L'évolution permanente des blindages vers des protections de plus en plus efficaces des chars de combat, obtenues notamment avec des ensem- bles complexes composés de plusieurs couches de matériaux différents, inertes ou actifs, conduit à toujours rechercher de nouvelles augmentations des perfor- mances des charges creuses. Le niveau atteint aujourd'hui, en 1984, de 7 à 8 calibres sur cible en acier à blindage, parait encore insuffisant. La présente invention propose divers perfectionnements des charges creuses permettant d'atteindre l'objectif de perforation sur acier à blindage d'au moins 10 calibres. On sait par expérience (vérifiée par le calcul informatique) que le sommet d'un revêtement conique d'angle très fermé (par exemple 30 - 35 et en tous cas importantes que l'angle au sommet est fermé. Cependant, le niveau de perforation ne dépend pas que de cette seule vitesse de tête de jet et pour obtenir l'efficacité maximale contre tous les blindages, notamment composites, inertes ou actifs, le revêtement, en cui- vre ou autres matières suivant l'invention (tantale par exemple), devrait possé- der un angle plus ouvert ensuite vers l'avant, associé à toutes sortes de profils de revêtements, tels que notamment: ogival, à inflexion, à pentes multiples, etc. Mais, d'une part, pour maintenir la vitesse du jet dans des limites raisonnables physiquement, suivant le matériau utilisé (cette limite supérieure de vitesse est d'environ 10 000 m/s pour le cuivre), c'est-à-dire pour empêcher l'éclatement du jet formé, ce qui irait à l'inverse du but recherché, un dosage des épaisseurs de la paroi est établi selon l'invention, en fonction de l'angle et de la fraction ou portion du revêtement et sa place estimée dans le jet; il s'en- suit, pour la partie arrière du revêtement selon l'invention, des lois d'épaisseur du revêtement adaptées: épaisseur dégressive, épaisseur progressive-constante, épaisseur constante-dégressive, etc. D'autre part, on rappelle que les éléments de la "queue" du jet proviennent de la base du revêtement. La vitesse de ces éléments est comprise entre 2 000 et 4 000 m/s. Le diamètre de ces éléments est important et beau- coup d'entre eux ne participent pas à la pénétration parce que toute légère déviation qurils auraient pu subir au cours de Ieur formation, leur fait toucher le bord du cratère réalisé par les éléments de la tête du jet. Pour améliorer le pouvoir perforant dL à ces éléments, il est notamment important d'augmenter leur vitesse par diminution de leur masse, donc de Ieur diamètre. Il s'ensuit donc, selon l'invention, une nouvelle loi d'épaisseur des parois du revêtement, progressive à partir du sommet, puis constante ou même dégressive, jusqu'à la base dudit revêtement. En outre, pour pouvoir pleinement et complètement agir sur le jet et sa formation vers l'avant de la charge et du revêtement et éviter les effets "de bords"' de l'enveloppe, la présente invention vise une charge et un chargement cylindriques, permettant d'ailleurs de régler et d'optimiser l'amor- çage, quel qu'il soit, formant un sous-ensemble en soi, placé derrière le char- gement en explosif principal, et permettant une adaptation optimum du h (dis- tance entre le sommet du revêtement et le sommet de la tranche AV de l'écran) et l'obtention d'un chargement homogène et isotrope, obtenu par coulée forcée (octolite par exemple) ou par compression isostatique d'explosif puissant (par- exemple, du type connu sous l'appellation Vx). Selon la présente invention, divers amorçages peuvent être com- binés avec les revêtements de profils différents qui seront décrits ultérieure- ment. On propose d'abord, selon l'invention, un bloc d'amorçage à face plane avant et muni d'un écran ogival à effet de détente, inversé, intégré, de grande hauteur, cet amorçage étant constitué par un explosif puissant, octocire par exemple, les ondes d'amorçage étant orientées, selon l'invention, par l'écran ogival inversé intégré, en liège par exemple. Le bloc d'amorçage et son écran intégré, inversé, forment ainsi, selon l'invention, un ensemble qui vient directement s'appliquer sur la face plane AR de l'explosif principal Celui-ci n'est donc pas creusé, selon l'in- vention, pour recevoir l'écran, d'o de très nombreux avantages, d'états de surface, de précision, de géométrie, de planéité, de perpendicularité et fina- lement de symétrie, favorables au pouvoir perforant. Selon une variante, l'invention propose un bloc d'amorçage à écran ogival à disque épais, de grande hauteur, à empreinte en intaille éga- lement, à effet de détente, en octocire, par exemple, les ondes d'amorçage étant préorientées par l'écran ogival, en liège par exemple, selon l'invention. Selon une autre variante de l'invention, on propose un bloc d'amor- çage à écran semi-ogival, à disque épais, de grande hauteur, à empreinte en intaille, à effet de détente, en octocire par exemple, les ondes d'amorçage étant préorientées par ledit écran semi-ogival, en liège par exemple, de grand diamètre afin de "coucher", selon l'invention, l'onde sur le sommet du revête- ment et donner ainsi un surcroît de puissance à la tête du jet. L'invention propose également l'application d'un amorçage à géné- rateur d'onde plane ("G. O. P. ") composé de trois couches successives d'explo- sif (explosif composite par exemple à base d'octogène) de formes et d'épaisseurs judicieusement choisies, formant, selon l'invention, un disque cylindrique épais et dont la caractéristique essentielle est la formation, à la sortie, d'une onde de détonation plane et symétrique, les effets de "bord" étant corrigés lors de la conception de départ et par le réglage de la mise au point. L'invention propose enfin (cependant non limitatif) l'application d'un amorçage à générateur d'onde plane par projection de plaque à l'avant. La forme concave, à l'origine de la plaque, est définie pour obte- nir une onde rigoureusement plane lors de la détonation de l'amorçage afin d'initier, d'une façon rigoureusement symétrique, l'explosif principal de la charge. La présente invention vise donc divers perfectionnements apportés aux charges creuses destinées notamment à des systèmes d'armes, tels que lance-roquettes, missiles, mortiers, canons à culasse fermée, canons sans recul, fusils, grenades, têtes à éléments multiples, sous-munitions, mines, etc, caractérisés notamment en ce que ladite charge creuse, de forme géné- ralement cylindrique, y compris l'amorçage, pour éviter les effets "de bord", est munie d'un revêtement de forme conique, d'angle "fermé" ( du cadre de l'invention, prendre une forme à inflexion, ou une forme ogivale. La loi d'épaisseur de ce revêtement selon l'invention est, en partant du som- met, dégressive ou progressive-constante ou constante-dégressive. Ces dis- positions, selon l'invention, sont naturellement réalisées en combinaison avec des amorçages de définition différente. Les divers caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui suit. Elle se rapporteà une tête à charge creuse. Il est bien précisé également qu'il s'agit uniquement d'exemples et que tous autres modes de construction, proportions, dispositions, combi- naisons, peuvent être utilisés sans sortir du cadre de l'invention. Au cours de la description qui suit, on se référera aux dessins annexés, sur lesquels toutes les figures sont des vues en coupe longitudinale d'une tête à charge creuse, selon l'invention. La Figure I représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement conique d'angle fermé (50 par exemple), à épaisseur progressive et d'un amorçage cylindrique à écran ogival inversé, intégré, selon l'invention. La Figure 2 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement conique d'angle fermé (50 par exemple), à épaisseur progressive et d'un amorçage à écran "ogival" à effet de détente. La Figure 3 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement conique d'angle fermé (50 par exemple), à épaisseur progressive et d'un amorçage cylindrique à écran semi-ogival, selon l'invention. La Figure 4 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement conique d'angle fermé (50 par exemple), à épaisseur progressive-constante et d'un amorçage à écran ogival inversé, intégré. La Figure 5 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement conique d'angle fermé (45 par exemple), d'épaisseur progressive-constante selon l'invention, dont l'amorçage est à écran ogival inversé, intégré, selon l'invention. La Figure 6 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement à inflexion, selon l'invention, d'épaisseur constante puis constante-dégressive et d'un amorçage à écran ogival inversé, intégré, selon l'invention. La Figure 7 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement ogival d'épaisseur constante et d'un amor- çage à écran ogival inversé, intégré. La Figure 8 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement d'épaisseur constante dont le sommet conique d'angle fermé ( 40 par exemple) épouse, par la suite, la forme ogivale et équipée d'un amorçage à écran ogival inversé, intégré. La Figure 9 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement conique d'angle fermé (50 par exemple), d'épaisseur progressive, et d'un amorçage générateur d'onde plane. En se référant en premier lieu à la Figure 1, on décrit les dispo- sitions précitées, caractéristiques de l'invention, appliquées à une charge creuse. Le corps ou enveloppe 1 de forme cylindrique, selon l'invention, de cette charge creuse, est, de préférence, en alliage léger ou en complexe bobiné résine-verre ou encore fibre-résine. La forme cylindrique, selon l'in- vention, réduisant les effets "de bord", permet une réalisation facile en bobi- né de toute nature. Le revêtement 2, de profil conique, est en cuivre recuit ou non, ou en toute matière (tantale par exemple), d'angle o(, relativement fermé ( 4 50 ), d'épaisseur progressive; la progressivité de l'épaisseur du revê- tement 2 est de 4 par exemple depuis le sommet jusqu'à la base (épaisseur e au sommet et 4 e à la base). Le chargement principal 3 est constitué d'un explosif connu puis- sant ("Vx") obtenu par compression isostatique ou d'un explosif coulé "forcé" (octolite 85/15 par exemple). Le bloc d'amorçage 4, selon les caractéristiques de l'invention, est à disque, épais, cylindrique, à empreinte en intaille, en octocire par - exemple, les ondes d'amorçage étant préorientées par un écran ogival 5, à effet de détente, inversé, en liège par exemple, dit écran intégré. La face avant 6 de l'amorçage c8té explosif principal est plane. Le bloc d'amorçage 4 et son écran 5 intégré forment un tout 7 qui vient s'appliquer directement sur la face plane 6' de l'explosif principal 3. Celui-ci n'est donc pas creusé pour recevoir l'écran. La distance détonique h4 est réglée, selon l'invention, pour obtenir l'angle P optimal, d'inclinaison de l'onde de détonation générée par ledit amorçage. Des bagues et des plaques de fermeture 8, 9, 10 achèvent la construction de l'ensemble de la charge cylindrique selon l'invention. La Figure 2 représente la même charge creuse, selon l'invention, que celle représentée sur la Figure 1 et comportant les mêmes éléments cons- titutifs, mais dans laquelle on a remplacé l'ensemble 7 d'amorçage à écran ogival inversé, intégré, par un bloc d'amorçage 11, selon l'invention, à disque épais à empreinte en intaille, constitué par de l'octocire par exemple; les ondes d'amorçage étant préorientées par un écran ogival 12, à effet de détente, en liège par exemple, de diamètre d. La distance détonique est h'4 d de la Figure 2) , à effet de détente, afin de "coucher" l'onde de détonation sur le sommet du revêtement "(P"4 M et g' Fig. 1 et 2) et donner ainsi un surcroît de puissance à la tête du jet. La distance détonique est h" Ces distances h4, h'4, h"4 des Figures 1, 2 et 3 conduisent à des longueurs de corps 1 adaptées L, L', L". Les descriptions faites ci-dessus, en référence aux Figures 1, 2 et 3, concernent toutes les variantes de charge cylindrique selon l'invention, à revêtement conique d'angle "fermé" et à épaisseur progressive, de rapport 4, par exemple. Les Figures 4 et 5 décrites ci-après se réfèrent à deux variantes complémentaires de charge cylindrique, selon l'invention, à revêtement coni- que. La Figure 4 tient compte des dispositions précitées, en particu- lier du fait que les éléments du jet provenant de la base du revêtement sont relativement lents et de diamètres importants, donc ne participent pas en tota- lité à la pénétration, toute déviation éventuelle provoquant leur impact sur le bord du cratère. 7 2569473 Selon l'invention, la variante proposée par cette Figure 4 reprend tous les éléments de la Figure 1, en particulier l'ensemble d'amorçage 7 à écran ogival inversé, intégré, mais la loi de variation de l'épaisseur du revê- par exemple tement qui est d'abord progressive,Vdans un rapport 4, si l'on considère la totalité de sa hauteur H, subit une modification lorsque l'épaisseur atteint par exemple la valeur 3 e, ce qui correspond à une hauteur h égale au 2/3 de la hauteur totale H du revêtement. On permet ainsi, selon l'invention, aux éléments de la queue du jet (1/3 de la hauteur), engendrés selon l'invention par une fraction devenue moins épaisse, donc plus légère du revêtement (autour de la base) d'être plus rapides et de mieux "coller" et suivre la tête et la partie antérieure, plus rapide du jet. La charge cylindrique, selon l'invention, représentée sur la Figure 5, ne diffère de celle de la Figure 4 que par la valeur plus faible de l'angle û' (45 par exemple) du revêtement 16, l'épaisseur dudit revêtement étant progressive-constante, selon les mêmes dispositions que pour la Figure 4 ci-dessus. La longueur L"' du corps 1 est adaptée à la plus grande hauteur HI du revêtement 16, dûe à son angle au sommet plus faible. La Figure 6 représente une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'un revêtement à inflexion 17. Selon l'invention, ce revêtement 17 est généré à partir d'un profil conique d'angle constantO(1 (55 par exemple), aménagé en triple pente par mo- dification des angles aux deux extrémités. Sur le dessin, ce revêtement géné- Z5 rateur 17 a été représenté en traits mixtes. La loi générale d'épaisseur du revêtement conique générateur 17 est dégressive, selon l'invention (4 E au sommet, E à la base, par exemple). Pour augmenter la vitesse et la masse des éléments du jet, com- me on l'expliquera ci-après, on fait évoluer la forme du revêtement, en partant du revêtement générateur 17. A cet effet, on divise géométriquement ce revê- tement générateur en trois tronçons de longueur 11, 12, 13, la longueur du troncon central 1 étant de préférence la plus importante. Dans le tronçon de longueur 12, au sommet, on diminue la valeur de l'angle o( jusqu'à une valeur o( (o("2 inférieur àk" et égal à 35 par exemple), 1 22 1 tut enr matutenat constante I'épaisseur du revêtement dans ce tronçon, cette épaisseur A correspondant à l'épaisseur locale de la partie du revêtement générateur située à la tranche arrière du tronçon de longueur 1, la loi d'épais- seur de ce revêtement étant dégressive linéaire, ainsi qu'on l'a vu cidessus (par exemple 4 E à son sommet et E à sa base). Dans le tronçon opposé à la base, de longueur 1, on diminue la va- leur de l'angleo1, jusqu'à une valeurd3 inférieure à1 et également inférieure àa 2 h3 = 25' par exemple). La loi d'épaisseur de ce tronçon opposé à la base est dégressive linéaire, avec au départ une valeur B, correspondant à l'épais- seur locale de la partie du revêtement générateur située à la tranche avant de son tronçon de longueur 11 et à l'avant une épaisseur égale par exemple à 2 B. 1. 3 Dans ces conditions, la longueur du nouveau revêtement ainsi3 obtenuestl +1' ±' > 1 +1 + 13 1 2 3 1 2 3' Dans tous les cas, les rayons de raccordement des tronçons coni- ques en ligne brisée, que l'on obtient selon l'invention d'après le processus qui vient d'être indiqué, sont déterminés, selon l'invention, en prenant bien soin que le centre du rayon de raccordement soit bien situé sur la bissectrice des angles générateurs formés à chaque changement de pente et en prenant égale- ment soin de respecter cette loi de positionnement, lorsque les parois ne sont pas parallèles. Grâce à cette disposition selon l'invention, le revêtement à inflexion qui vient d'être décrit permet d'obtenir une énergie maximum du revêtement en modulant les couples angle-épaisseur, tout en respectant la limite physique de vitesse permettant au matériau de la supporter sans provoquer l'éclatement du jet. La charge cylindrique qui vient d'être décrite, à revêtement à in- flexion, utilise par ailleurs les autres moyens décrits précédemment: charge- ment d'explosif principal amorçage etc... _- Les Figures 7 et 8 représentent une charge creuse cylindrique, selon l'invention, équipée d'amorçage ou de revêtement selon la présente in- vention, d'angle au sommet fermé ( tement de type ogival déjà proposé par la Société titulaire dans son brevet n 77 35482 du 25.11. 77. La Figure 8 représente, selon l'invention, une charge creuse cylindrique à revêtement conique, d'angle "(' inférieur à 40 (par exemple ) et d'épaisseur constante e auquel on a adapté en prolongement du som- o met conservé conique une forme ogivale 20 d'épaisseur toujours constante e o Ainsi, on augmente, selon l'invention, le pouvoir perforant par accroissement de la vitesse de tête de jet. La Figure 9 représente une charge creuse cylindrique selon l'invention, à revêtement conique, d'épaisseur progressive, mais équipée se- lon l'invention d'un amorçage réalisé par générateur d'onde plane ("G. O. P. "). Ce générateur d'onde plane peut être constitué, par exemple de trois couches d'explosif 22, 23, 24 dont les vitesses de détonation sont différentes, de manière à réaliser la constance des temps de parcours dans l'ensemble du bloc d'amorçage à partir du point d'initiation 21 (tl + tZ = te constante en tous trajets). La forme C, les hauteurs x et y, des deux blocs principaux 22 et 23 et la nature des explosifs choisis assurent cette constance. De telles dispositions sont d'ailleurs bien connues de l'homme de l'art. La forme C est de diamètre avant dl plus petit que le diamètre d2 de l'intérieur du corps de charge creuse, pour limiter les effets de bords perturbateurs de la planéité de l'onde de l'onde de détonation à la sortie de la tranche T2. R1EVENDICATIONS 1 - Charge creuse caractérisée en ce qu'elle comporte un bloc d'amorçage (4) à écran ogival (5) inverse, intégré, à effet de détente. 2 - Charge creuse, selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble d'amorçage, explosif-écran, forme un sous-ensemble monobloc (7) à face avant plane (6), perpendiculaire à l'axe de la charge, cette face avant (6) venant s'appliquer directement contre la face arrière plane (6') de l'explosif principal (3) de la charge. 3 - Charge creuse, selon les revendications 1 et 2, caractérisée par une forme générale cylindrique tant du chargement en explosif principal (3) que du sous-ensemble d'amorçage (7), la combinaison optimisée de la forme de l'écran et de la position par rapport au sommet, de l'interface plane (6, 6') déterminant l'orientation de l'angle de l'onde de détonation attaquant le revête- ment. 4 - Charge creuse, selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée en ce que le bloc d'amorçage (4) est de grande hauteur, en explosif puissant, octocire par exemple, l'écran (5) étant réalisé en matière de densité faible, liège par exemple. - Charge creuse, selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée par une forme générale cylindrique, évitant ou rédui- sant "les effets de bord" tant de l'enveloppe (1) de la charge que de l'explosif principal (3) ou de l'amorçage (4). 6 - Charge creuse, selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un bloc d'amorçage (11) à écran ogival (12), à effet de détente, en disque cylindrique épais, à empreinte en in- taille, constitué par de l'explosif puissant, octocire par exemple, l'écran ogi- val (12) étant réalisé en matériau léger, liège par exemple. 7 - Charge creuse, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un bloc d'amorçage (13) à écran semi-ogival (14) de grand diamètre, à effet de détente, en disque épais, cylindrique, à intaille, constitué par de l'explosif puissant, octocire par exemple, l' écran étant réalisé en matériau léger, liège par exemple. 8 - Charge creuse, selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée en ce qu'elle utilise un amorçage à générateur d'onde 256 473 plane. 9 - Charge creuse, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le chargement principal (3) est réalisé en explosif homogène et isotrope, soit en chargement coulé forcé type octolite par exemple, soit par compression isostatique d'explosif puissant (V par exemple). - Charge creuse, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits ensembles ou blocs d'amorçages sont combinés avec des revêtements de différentes formes, afin d'améliorer, cas par cas, la pénétration dans des cibles, acier ou composites, inertes ou active s. 11 - Charge creuse, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un revêtement de forme conique, d'angle "fermé" (inférieur à 60 et, de préférence, inférieur à 40 ), ledit revêtement de forme conique au sommet pouvant ensuite prendre une for- me à angle constant, ou à pentes multiples ou une forme à inflexion ou encore ogivale, la loi d'épaisseur dudit revêtement étant, en partant du sommet, dé- gressive, progressive-constante ou constante-dégressive, la modulation du couple angle-épaisseur du revêtement étant choisie de façon à obtenir une éner- gie maximum, tout en respectant la limite physique de vitesse permettant au matériau de la supporter sans provoquer l'éclatement du jet. 12 - Charge creuse, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un revêtement à inflexion (17), présentant un sommet d'angle cK2, fermé ( 40 par exemple) , une partie médiane O1 d'angle plus ouvert (par exemple 50 0) et, enfin, une partie termi- nale (3 (base à nouveau d'angle plus fermé/ 40 par exemple), ce revêtement à inflexion étant obtenu à partir d'un revêtement conique générateur (17) d'an- gle au sommet c(1, de l'ordre de 50 par exemple, divisé géométriquement en trois tronçons (11, 12, 13), le tronçon au sommet (12) engendrant, par fermeture de l'angle, la partie du revêtement d'angle t2 et de longueur 1' (1'2 > 1) et le tronçon à la base (13) engendrant, par fermeture de l'angle, la partie du revêtement d'angle o( et de longueur 1' (1' > 1), l'épaisseur du tronçon cen- 3 3 3 3 tral (11) étant inchangée, l'épaisseur du tronçon au sommet (i'2) étant cons- tante, partant de l'épaisseur locale du raccordement sur le tronçon central 12 2569473 et l'épaisseur du tronçon à la base (1I3) étant décroissante, partant de l'épais- seur locale du raccordement sur le tronçon central.