Brevet FR2610623A1 — publié le 19880812

La présente invention concerne des perfectionnements apportes aux projectiles å charges creuses et elle vise à assurer la conservation parfaite de la symétrie. de la coaxialité et de toute la précision géometrique et mécanique, l'étanchéité ... d'un corps vide de charge creuse pendant les opérations de chargement en explosif liquide sous forte pression (quelques dizaines de bars ou meme 100 bars ou plus, par exemple). On sait qu'une charge creuse portée par un projectile de quelque nature que ce soit est, en soi, un sous-système complexe dont la complexité et la qualité de sous-système n'avaient pas été reconnues des leur apparition et leur réalisation (experience de l'Américain NONROE) ni lors des premières tentatives d'atteindre le premier stade et l'emploi industriel, vers 191t! en Europe. Parallelement aux travaux pratiqués en Allemagne des l'apparition des mines à charges ruses, en 1940, pendant l'attaque allemanàe en Belgique et la conquéte par celle-ci des Ports de Liège, les premiers travaux sérieux furent entrepris en c rance, sur la base des brevets d'un ingénieur suisse Mohaupt, par l'industriel et inventeur français, très connu, Edgar Brandt. On était satisfait alors de pouvoir obtenir une perforation d'un blindage d'acier homogène, d'épaisseur gale, sensiblement, au calibre ae la munition. Est apparu alors, trés directement, le rôle capital pour la fiabilité, pour ia puissance et pour e meiiieur rapport masse du calibre ou pouvoir perforant, qui mettait d'ailleurs très vite en évidence la discordance entre le pouvoir perforant moyen et le pouvoir perforant minimum garanti, avec une certaine probabilite, la plus élevée possible, alors qu'a l'époque les phénomènes en cause n'etaient pas bien connus et que l'application pratique serieuse eT mathématique indiscutable des lois de probabilité étaient encore peu en usage. C'est bien plus tard seulement qu'apparut dans les définitions des matériels, dans les processus de contrôle et de fabrication, la notion complexe de pouvoir perforant moyen et de pouvoir minimum garanti à - 3 ou - 2 écarts type par exemple, compte tenu aussi du pourcentage de la loi normale de coups à + 2 ou + 3 écarts type. Ainsi se dégageat peu å peu, et l'auteur de la présente invention, Xonsieur Miche PRECOUL, fut parmi les premiers à s'y intéresser et à introduire dans ses tres nombreuses prescriptions techniques (plans, recommandations, instructions, processus de contrôle ...!, la notion et même la certitude qu'une charge creuse était un sous-système complexe dont il fallait définir, des l'étude de faisabilité, puis pendant toute l'étude de développement, les différents composants, leur qualité, la façon de les intégrer avec les autres et, enfin, le processus complet d'expérimentation puis de production permettant d'optimiser d'abord, puis de conserver fiable toute la performance acquise. Le graphe annexé, récapitulant les progrès dans ce domaine, réalisés par l'équipe dirigée en animée par l'auteur de la présente invention, montre l'ampleur du progrès accompli depuis 1938, soit en 50 ans seulement, avec rappel sommaire des principales caractéristiques mises en oeuvre dans le sous-système, au cours de chaque étape et les prévisions attendues à court terme. On voit, pour l'essentiel, que l'épaisseur de blindage homogène perforé a été déjà multipliée par 7 et pourrait proportionnellement etre encore accrue pour, en fin de compte, être multipliée par 9 ou 10. Aucun détail de qualité dans la réalisation du sous-système charge creuse n'est secondaire et ne peut ni ne doit être négligé. Cependant, les principaux composants ou paramètres constitutifs du sous-système sont notamment - calibre, - revêtement dans sa forme, le metal le constituant, et dans son épaisseur, - le profil extérieur du chargement en explosif ainsi que l'enveloppe, son épaisseur, sa masse, sa densité, la construction, le matériau, - la nature des explosifs, - l'homogénéité du chargement, - la forme de l'onde d'amorçage, - la distance de l'attaque, - les moyens d'amorçage electriques ou mécaniques), - les caracteristiques de temps et temps de réponse des dispositifs de détection et d'initiation... La puissance d'une charge donnée dont d'ailleurs l'optimisation peut modifier la forme, l'angle, l'épaisseur du revêtement, par exemple ... dépend directement de l'homogénéité, de la parfaite symétrie de l'explosif autour de l'axe du revêtement et de l'onde de détonation, comme de la quantité d'explosif mise dans l'enveloppe, donc de la densité effective remplissant le volume disponible. Cette symetrie, cette coaxialité nécessaires et si possible rigoureuses tant du chargement en explosif de l'enveloppe et de revêtement comme de l'onde de détonation, dépendent directement de la position et des caractéristiques de l'amorçage, influencent directement la puissance du jet, sa vitesse et l'alignement du train de particules coaxiales, suivant le méme axe, sans déviation ni perte latérale. A cet égard, de nombreux travaux et perfectionnements ont été faits depuis surtout près d'un demi-siècle, dans tous les pays du monde et notamment dans tous les pays industriels de premier plan. Parmi ces divers procédés, on connaît largement les nombreux travaux faits en France par l'auteur de la présente invention L'un concerne un mode de chargement par coulée d'un mélange binaire à base de tolite, utilisant une hausse" d'alimentation permettant de décanter, par simple effet de gravité, un bon mélange d'explosif, de ce fait enrichi, (voir brevet STRIM n' 1 200 009, invention Michel PRECOUL, "Perfectionnements aux chargements des projectiles explosifs", demandé le 31 Octobre 1950). Un autre brevet SERAT déposé le 20 Novembre 1969 sous le numéro 69 39 907 (2 067 887) également invention Xichel PRECOUL, propose de disposer un mélange d'explosif dans un outillage de coulée soumis à ia pression d'un piston non étanche, refoulant vers l'arrière l'explosif fondu plus fluide. Le piston non étanche est mû, selon l'invention décrite dans ce brevet par une poussée permettant d'atteindre des pressions efficaces de plusieurs bars. Au total, et comme le montre le graphe joint, extrait des archives de la Societe SERAT, ces deux procédés ont permis de multiplier par 6 ou 7 le pouvoir perforant d'une charge creuse donnée, la symétrie a p être mieux maltr - st la quantite d'explosIf puissante a pu etre accrue, ce que l'on peut traå ar exemple, par un pourcentage d'hexogène atteignant 75 et méme 78-80 %. Se dessine ainsi depuis longtemps, exploitant notamment ~-- données cidessus, dans la voie de ce que l'on appelle aujourd'hui "chargement forcie" notamment en France, et Europe et dans d'autres pays industrialises, des chargements "forcés" sous très grande pression, par exemple 100 à 150 bars, alimentés par un réseau spécial de fluide sous pression de l'usine respectant les règles de sécurité. L'explosif est généralement à base de tolite. Il est certain que de tels chargements "forcés" permettent d'augmenter par là meme la densité moyenne du mélange introduit dans la cavité constituant le corps vide du projectile, de le remplir peut être plus symétriquement encore et d'introduire finalement davantage d'explosif et surtout davantage d'explosif non fondu tel que hexogène ou octogène, par exemple 80 à 83 %. Le gain de puissance est théoriquement important même s'il faut lui adapter par une très courte optimisation des corrections d'amorçage, de forme d'onde de ".distance h4", de forme et d'épaisseur de revêtement. Des travaux antérieurs et nombreux, faits au cours des dernières années en Europe notamment, ont montré que dans ce cas, le problème de conservation de symetrie, donc de conservation de fiabilité, n'était pas simple, pour garder notamment l'entière symétrie et la coaxialité avant chargement. On connaît des expériences malheureuses pour lesquelles un constructeur allemand a dû revenir å un procédé plus coûteux de chargement dans un outillage séparé, alors qu'il espérait opérer en production de série, par des chargements *in situ". L'orientation donnée à ces procédés qui permettent d'installer une plus grande quantité d'énergie d'explosif dans l'enveloppe, mais risquant d'être déformée, parfois décollée ou rendue non etanche par la pression a laquelle est soumis le projectile pendant ces opérations de chargement "forcé" a haute pression, est de protéger l'enveloppe comme le revêtement. par des outillages épousant et soutenant le revêtement et les formes que l'on veut soutenir et rendre indéformables. Ces outillages étant nécessairement d'une tres grande pression, on voit immédiatement que leur réalisation est très coûteuse, parce que très précise mais elle ne permet pas de résoudre complètement le probleme de la fiabilité car, bien évidemment, les tolérances, méme étroites, caractéristiques à un corps de charge méme bien fabriqué et bien construit, ne permettent pas de soutenir dans tous les cas les cotes et dimensions de ce sous-ensemble pour aboutir, au total, à la fiabilité voulue, au plus haut niveau de performance de la charge creuse apres chargement. La présente invention apporte des perfectionnements à ces procédés ainsi qu'une reponse à tous les inconvénients et risques d'imperfection décrits cidessus. Elle a donc tout d'abord pour objet un procédé de chargement forcé en explosif, sous pression élevée d'au moins 50 bars et de préférence 100 bars ou plus, d'un projectile notamment å charge creuse, caractérisé en ce que le "corps vide" de charge creuse,(c'est à dire l'ensemble monté enveloppe + revêtement) subissant les opérations de remplissage sous pression, est placé dans un outillage de coulée comportant plusieurs enceintes, contenant un ou plusieurs fluides sous pression, dont les valeurs de pression sont respectivement choisies de façon que les différents composants du corps vide supportent l'ensemble des efforts provoqués par 'operation de chargement, sans que soient aiterées ses caractéristiques géométriques et mécaniques. L'invention vise également un outillage de base pour la mise en oeuvre du procédé spécifié ci-dessus, cet outillage étant caractérisé en ce qu'il est du type modulable, de manière à permettre, à l'aide de pièces et de joints d'adaptation, de charger des corps vides de charges creuses pour projectiles de calibres différents. Enfin, l'invention concerne des projectiles, notamment à charges creuses, qui sont obtenus en mettant en oeuvre le dispositif décrit ci-dessus et en utilisant l'outillage mentionné ci-dessus, ces projectiles étant caractérisés en ce que la symétrie, la coaxialité et l'étanchéité de ladite charge creuse sont conservées grace aux contre-pressions et au soulagement des contraintes s'exerçant sur les composants, procurés par les effets de la combInaison ses dépressions dans les enceintes remplies de fluide de l'outillage, dans lesquelles est plongé l'ensemble du corps vide ae la charge creuse, pendant l'operatior. de chargement. On ompren que la caracteristique de l'invention selon laquelle on prévoit Flusieurs enceintes coaxiales remplies de fluides sous pression permet, si l'optimisation y ccnduit, de faire varier, pendant l'étude d'optimisation et de définition, les efforts compensateurs de pression ou de limiter a des taux acceptables pour les materlaux, ainsi que la prévision. de la performance de la charge creuse, l'effort de pression exercé à l'arrière pendant l'operation de chargement et enfin d'obtenir une réduction des déformations (et dissymétrie) en résultant. Ur. tel procécé selon l'invention, grâce au fluide sos pression sans les enceintes. dont le choix sera adapte à chaque cas particulier (eau, huile, autres fluides...), imposant naturellement par simple effet hydraulique de contrebalancer les efforts "arrière" de chargement, permet la conservation de l'étanchéité des différents assemblages sous pression, de leur coaxialité, l'emploi d'un revêtement optimisé, sans risque de perte de performances et l'emploi d'une enveloppe optimisée éventuellement, très mince donc légère et peu coûteuse, en masse ... Naturellement, un tel procédé supprime la réalisation d'outillage très précis et nombreux puisque le fluide employé peut remplir tres faciiement les dIfférentes enceintes, transmettre ces efforts de soulagement et de non deformatlon a la totalité des surfaces des organes protéges. En outre, un tel système peut, d'une part, ne pas servir uniquement a un seul modèle de projectile, ou directement à de très nombreux modelez de calibres voisins et même très différents, il peut alimenter par adaptation peu coûteuse, des chaînes de production de petite ou de moyenne cadence et peut également utiliser sans problème le réseau existant de l'usine de distribution d'explosif coulé sous haute pression, par dérivation de la pression génératrice vers des outillages de chargement et de contrepression décrits ci-dessus, utilisant un fluide non explosif. Selon l'invention, l'ensemble du corps vide de la charge creuse peut être maintenu, pendant le chargement, sous pression, dans le domaine pratiquement indéformable par l'organisation de l'outillage comprenant les enceintes, le choix des pressions dans lesdites enceintes, des caracteristiques des composants et ae la pression optimisée du chargement. L'ensemble du corps vide peut être egaiement maintenu dans des limites déterminées à l'avance, à l'extérieur ses limites de déformation élastique, mais à l'interieur de la limite d'une tres légère déformation permanente, pour rester dans le domaine des tolérances de symétrie acceptables par la fiabilité de la performance de la charge creuse, toutes ces donnees étant préétablIes. Selon l'invention, on utilIse plusieurs enceintes ou compartiments coaxiaux contenant un fluide sous pression qui exercent des contre-pressions, convenablemert choisies sur ies éléments du corps vide de charge creuse, supportant ainsi en cas de chargement les fatigues de pression de procède classique de chargement forcé, la constitution de l'outillage, la forme ces enceintes, leur dimension, leur emplacement, le choix des regimes de pression étant déterminés en fonction de la performance optimale fiable du projectile chargé. Comme autre avantage non négligeable d'un tel procédé de chargement, on peut citer notamment la possibilité de réaliser l'étude des épaisseurs de revêtement, de forme de revêtement, pour une optimisation du compromis entre la vitesse de jet et la masse de particules, ou la conservation de l'integrité de la symétrie du projectile chargé, dont les données et effets décrits dans la présente invention peuvent être identifiés au préalable, après calculs de déformation, par emploi de moyens inertes de fluide et de chargement "inerte", sans courir les risques et les inconvénients de réalisation directe de chargement actif ; ainsi, on pourra par exemple mener à bonne fin des études préalables de conservation et d'optimisation de symétrie d'enveloppes minces, en alliage léger, de la charge creuse ainsi chargée et protégée contre les déformations du chargement sous forte pression à l'intérieur. Selon l'invention, la définition des paramétres et leur combinaison pression de chargement, définition de l'outillage, forme et distribution des enceintes, pression dans les enceintes de fluide sous pression, sont étudiées au préalable, ce qui permet d'obtenir une optimisation de l'enveloppe à charge creuse. Au total, la présente invention apporte le moyen de constituer une charge creuse optimale, pas seulement du point de vue détonique de la distribution très symétrique des grains d'explosif, mais aussi un projet d'optimisation de la masse tant du revêtement que de l'enveloppe par des études préalables rapides et peu coûteuses indiquées ci-dessus. Sur la figure 2 des dessins annexés, on a représenté a titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un outillage pouvant étre utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention decrit ci-dessus. On voit que cet outillage se présente sous la forme d'une enceinte étanche 1 dont ie fond est amovible et qui comporte à sa partie supérieure, une chambre 11 permettant le chargement forcé en explosifs 6 du corps vide de charge creuse désigné dans son ensemble par la référence 1'. Ce corps vide de charge creuse est constitué par l'ensemble monté comprenant l'enveloppe 8 de la charge et son revêtement 7. Ce corps vide 1' est placé en vue du chargement sur une pièce d'adaptation en forme de couronne cylindrique 10 qui est monte sur le fond de l'enceinte 1 de manière à pouvoir être facilement remplacé. Bien entendu, il est prévu un certain nombre de joints de façon à assurer l'étancheite dans les chambres séparées 2 et 3 délimitées entre l'enceinte 1 et le corps vide 1' et ia pièce 10 et le corps vide 1' respectivement. On prévoit dans le fond de l'enceinte étanche 1 une conduite d'admission de pression 4 permettant d'admettre dans l'enceinte 2 un fluide sous une pression P', le fond de l'enceinte étanche 1 comportant en outre une seconde arrivée de fluide sous pression 5, de manière à soumettre l'enceinte 3 à une pression P" différente de P'. Les fluides sous les pressions P' et P" peuvent être de l'eau ou de l'huile à haute résistance aux températures élevées ou tout autre fluide qui n'attaque pas les élements du corps vide 1'. On comprend que par le choix des valeurs des pressions P' et P" il est possible de compenser l'effort de la pression de chargement P qui s'exerce sur les différents éléments du corps vide de la charge creuse. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre et de réalisation décrits ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1- Procédé de chargement forcé en explosif, sous pression élevée d'au moins 50 bars et de préférence 100 bars ou plus, d'un projectile, notamment à charge creuse, caractérisé en ce que le "corps vide" de charge creuse, subissant les opérations de remplissage sous pression, est placé dans un outillage de coulée comportant plusieurs enceintes, contenant un ou plusieurs fluides sous pression, dont les valeurs de pression sont respectivement choisies de façon que les différents composants du corps vide supportent l'ensemble des efforts provoqués par l'opération de chargement, sans que soient altérées ses caractéristiques géométriques et mécaniques. 2- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites enceintes remplies de fluide sous pression sont coaxiales. 3- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérise en ce que ledit fluide sous pression est de l'eau ou de l'huile à haute résistance aux temperatures élevees, ou tout autre fluide n'attaquant pas les éléments du corps vide ni l'état de surface de ce dernier. 4- Procédé selon l'une quelconque des revendications precédentes caractérisé en ce que l'ensemble du corps vide de charge creuse est maintenu pendant le chargement sous pression dans le domaine pratiquem- déformable par l'organisatIon de l'outillage~comprenant les enceintes, par des pressions dans lesdites enceintes, des caractéristiques des c te et de la pression optimisée du chargement. 5- Procédé selon l'une quelconque des revendications preceaentes caractérisé en ce que l'ensemble du corps vide de charge creuse est maintenu, dans des limites déterminées par avance, à l'extérieur des limites de déformation élastique, mais å l'intérieur de la limite d'une très légère deformation permanente, de manière å demeurer dans le domaine des tolérances de symétrie acceptables par la fiabilité de la performance de la charge, toutes ces données étant préétablies. 6- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdites enceintes contenant un ou plusieurs fluides sous pression exercent des contre-pressions, convenablement choisies sur les éléments du corps vide de charge creuse > supportant en cours de chargement, les fatigues de pression du procédé ciassique de chargement force, la constitution de l'outillage, la forme des enceintes, leurs dimensions, leur emplacement > le choix des régimes de pression étant déterminés en fonction de la performance optimale fiable du projectile chargé. 7- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la définition des paramètres et leur combinaison pression de chargement, définition de l'outillage, forme et distribution des enceintes, pression dans les enceintes de fluides sous pression, sont étudiées au préalable en vue d'une optimisation de l'enveloppe à charge creuse. 8- Projectile notamment à charge creuse obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la symétrie, la coaxialité et l'étanchéité de ladite charge creuse sont conservées grace aux contre-pressions et au soulagement des contraintes s exerçant sur les composants, procurés par les effets de la combinaison des différentes pressions dans les enceintes remplies de fluide de l'outillage, dans lesquelles est plongé l'ensemble du corps vide de la charge creuse > pendant l'opération de chargement. 9 - Outillage de base pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il est du type modulable, comportant une pièce cylindrique d'adaptation (10), supportant le corps vide (1') de la charge en délimitant au moins deux enceintes (2, 3) indépendantes dans ledit outillage, ces deux enceintes étant alimentées en fluide sous des pressions différentes (P', P"), dont les valeurs sont contrôlées de manière a compenser les efforts de la pression de chargement (P) s'exerçant sur les différents composants dudit corps vide (1'), la pièce d'adaptation et les différents joints assurant l'étanchéité étant conçus de manière que ledit outillage permette de réaliser des chargements forces de charges de calibres différents par simple changement de ladite pièce d'adaptation et desdits joints.