Brevet FR2634014A1 — publié le 19900112

La présente invention concerne un dispositif de calage entre un chargement explosif, obtenu par compression à pression constante, et un système d'amorçage contenus dans le corps d'un projectile. Un projectile explosif comprend un corps métallique rempli par un chargement explosif et fermé par un système d'amorçage qui sera selon le cas une fusée d'ogive ou de culot. Le montage du système d'amorçage impose la présence d'un certain jeu fonctionnel à l'interface entre ce dernier et le chargement explosif, jeu dont la valeur va dépendre du mode de réalisation du chargement. Pour mémoire, on a cherché autrefois à réaliser des chargements par compression à hauteur constante. Avec ce type de chargement la valeur du jeu à l'interface est maîtrisée, mais malheureusement, lors de la production série, la masse d'explosif contenue dans le corps du projectile peut être très variable et le chargement se trouver peu comprimé, ce qui présente de graves inconvénients sur le plan de la sécurité. En effet, la résistance mécanique du chargement explosif aux contraintes du tir n'est alors plus assurée et il peut se produire des phénomènes dits "d'avalement" de l'explosif, c'est à dire de déplacement de tout ou partie de celui-ci, pouvant entraîner une explosion prématurée. Aujourd'hui les chargements explosifs sont toujours réalisés avec la technique de la compression à pression constante. La masse de l'explosif est alors sensiblement la même d'un projectile à l'autre, mais les tolérances qu'il est possible d'obtenir sur la hauteur du chargement obtenu sont très larges (de l'ordre de 0,1 mm). Si, dans le cas d'un projectile à fusée d'ogive, il n'y a aucun inconvénient à laisser subsister un jeu entre le système d'amorçage et le chargement, il n'en est pas de même lorsqu'on adopte une fusée de culot. Lors du tir les forces d'inertie qui s'exercent sur le chargement explosif vont avoir pour effet d'entraîner ce dernier vers le système d'amorçage. Le chargement comprimé à pression constante présente généralement une bonne homogénéité et une bonne tenue mécanique, cependant ce type de chargement est réalisé la plupart du temps par plusieurs compressions successives qui laissent ainsi subsister en son sein des surfaces de "clivage" donc de séparation privilégiée. On a ainsi pu observer fréquemment la séparation d'une petite calotte d'explosif (de quelques grammes) au niveau de la surface supérieure du chargement. Il est extrêmement dangereux de laisser, même une petite quantité d'explosif, se déplacer librement, elle risque alors de venir heurter le système d'amorçage et provoquer une initiation indésirable. Il est ainsi indispensable de prévoir un calage du chargement explosif. Jusqu'à présent le calage adopté est un calage rigide, il donne entière satisfaction sur le plan de la sécurité de tir, mais est relativement coûteux. En effet les tolérances obtenues sur la hauteur de chargement avec le procédé de chargement à pression constante, obligent soit à réaliser un usinage de celui-ci pour permettre un assemblage à tolérances réduites du système d'amorçage et d'une eale, soit à réaliser les calages à l'unité après mesure du jeu réel obtenu. De plus on a constaté que, pour les projectiles explosifs comportant une fusée d'ogive et destinés à exploser à l'intérieur de véhicules, et qui sont donc munis de dispositifs à retard, l'explosion se produit parfois au moment de l'impact sur la cible à traverser. Un tel défaut peut être dû au déplacement d'une partie du chargement explosif provoqué par la brutale décélération à laquelle il est soumis. La mise en place d'un calage approprié entre le système d'amorçage et le chargement permettra de pallier un tel défaut, bien qu'un tel calage soit habituellement omis entre une fusée d'ogive et le chargement explosif. La réalisation de ce dernier calage pose évidemment les mêmes problèmes que celle du calage de culot précédemment décrit. C'est le but de l'invention que de fournir un dispositif de calage qui puisse s'interposer directement entre un système d'amorçage et un chargement explosif brut de compression, l'invention permettant ainsi d'éviter des usinages coûteux. L'invention permet néanmoins d'assurer un niveau de sécurité équivalent à celui obtenu avec un calage rigide. Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de calage destiné à être mis en place dans l'interface entre un chargement explosif, obtenu par compression à pression constante, et un système d'amorçage contenus dans le corps d'un projectile, la partie du chargement en regard du système d'amorçage ayant un profil géométrique complé- mentaire de celui de ce dernier, le système d'amorçage présentant en particulier une ou plusieurs surfaces planes, perpendiculaires à l'axe du projectile, chacune de ces surfaces venant en regard d'une surface plane correspondante du chargement, deux surfaces correspondantes se trouvant séparées par un jeu fonctionnel de construction, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, disposé entre chaque paire de surfaces planes correspondantes, un matelas qui est réalisé en un matériau élastique dont l'épaisseur avant mise en place et la compressibilité sont telles que: après montage entre les deux surfaces, chaque matelas exerce sur le chargement un effort qui est supérieur ou égal au produit d'une accélération de référence par la masse d'explosif contenue dans une tranche superficielle de 0,5 mm d'épaisseur qui est délimitée par la surface plane consi- dérée du profil du chargement, après montage entre les deux surfaces, chaque matelas exerce sur le chargement une pression qui est inférieure à la pression de chargement, et en ce que, le ou les matelas sont solidaires d'une enveloppe dont l'aire de la surface externe est sensiblement égale à celle du profil du chargement explosif ou de la partie du système d'amorçage en regard de ce dernier. Dans le cas d'un système d'amorçage de culot, l'accélération de référence sera l'accélération maximale devant être subie par le projectile lors du tir. Dans le cas d'un système d'amorçage d'ogive et lorsque le chargement explosif du projectile est destiné à exploser après avoir traversé une cible, l'accélération de référence sera la décélération maximale devant être subie par le projectile à la traversée de la cible. Selon différentes caractéristiques: le matelas est constitué par au moins deux unités de calage, les unités de calage ont une forme de couronnes cylindriques ayant même axe que le projectile, ou bien de tétons cylindriques, ou encore de lamelles paral-lélé- pipèdiques, l'enveloppe est en contact avec le chargement explosif, l'enveloppe porte une lèvre circulaire élastique venant s'appuyer sur la surface interne du corps du projectile. Le matériau constituant le matelas pourra être du type Polyéther block Amide, et présenter une dureté shore comprise entre 15 et 40 shores D. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de modes particuliers de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 représente schématiquement en coupe axiale le montage d'un système d'amorçage sur un corps de projectile explosif. La Figure 2 représente, en coupe longitudinale, un mode particulier de réalisation d'un dispositif de calage selon l'invention. La Figure 3 montre le dispositif de calage de la figure 2 une fois mis en place. Les Figures 4A, 4B et 4C montrent des variantes de réalisation des unités de calage qu'il est possible d'utiliser dans le dispositif selon l'invention. En se reportant à la Figure 1, un projectile explosif 1 comprends un corps 2, creux et sensiblement cylindrique, (le plus souvent en acier ayant subit un traitement lui assurant une fragmentation calibrée), un chargement explosif 3 (tel de l'hexal), et un système d'amorçage 4, qui est ici une fusée de culot, de type connu, rendue solidaire du corps 2 par un moyen de liaison, ici un filetage. Le profil du système d'amorçage 4 qui se trouve en regard du chargement 3 comprend une surface cylindrique 11 et deux surfaces planes 7 et 9. Le chargement porte un profil analogue constitué par une surface cylindrique 12 et deux surfaces planes 6 et 8. Afin que l'assemblage soit possible, il y a un jeu fonctionnel entre chaque surface du système d'amorçage 4 et sa surface correspondante du chargement explosif 3. On notera: J1 le jeu entre la première surface plane 7 du système d'amorçage et la première surface 6 du chargement, J2 celui entre la deuxième surface plane 9 du système d'amorçage et la deuxième surface. 8 du chargement, J3 celui entres les surfaces cylindriques 11 et 12. On appellera interface 10 l'espace total compris entre le système d'amorçage et le chargement, cet espace est défini par les surfaces précédemment décrites et a un volume qui est fonction des valeurs des jeux J1, J2 et J3. Le chargement 3 est réalisé par compression à pression constante, la dernière opération de compression étant exécutée avec un poinçon dont la forme particulière permet d'obtenir directement les surfaces 6, 8 et 12 de son profil. Aucun usinage n'est réalisé sur le chargement. La combinaison des tolérances habituelles sur les dimensions du système d'amorçage ( 0,2 mm) , avec celles qu'il est possible d'obtenir avec ce type de compression ( 0,5 mm), entraîne des valeurs des jeux J1 et J2 comprises entre 0,3 mm et 1,5 mm, le jeu J3 est compris entre 0,2 mm et 1 mm. Dans l'interface 10 ainsi défini est mis en place un dispositif de calage 5 représenté en détail sur la Figure 2. Celui-ci a une forme de révolution et comprend deux matelas 13 portés par une enveloppe 15. Un premier matelas est destiné à venir entre les premières surfaces planes 6 et 7, il est constitué par deux unités de calage 14 ayant la forme de couronnes cylindriques, d'épaisseur e et de hauteur h, ayant sensiblement même axe que celui du projectile. Un deuxième matelas viendra entre les deuxièmes surfaces planes 8 et 9, il est constitué par une seule unité de calage 14 ayant la forme d'une'couronne cylindrique. L'enveloppe 15 épouse sensiblement la forme de l'interface 10, et en particulier sa surface externe 17 est en contact avec le chargement explosif, et son aire a une valeur sensiblement égale à celle du profil de ce dernier en regard du système d'amorçage. L'enveloppe 15 porte une lèvre circulaire élastique 16 qui viendra s'appuyer sur la surface interne du corps du projectile, cela dans le but de réaliser une étanchéité au montage. La figure 3 montre ce dispositif de calage mis en place dans l'interface 10. Après compression, les unités de calages 14 ont une épaisseur augmentée. Les unités de calage seront positionnées de telle sorte qu'elles ne viennent pas, après montage dans l'interface à jeu minimal, interférer les unes avec les autres, et avec la surface cylindrique 12 du chargement ou le système d'amorçage. En effet, de telles interférences auraient pour conséquence d'augmenter la rigidité du matelas ainsi réalisé, ce qui risque de provoquer une rupture du moyen de liaison ou une initiation du chargement par excès de compression. On choisit le matériau constituant le matelas et on détermine les dimensions desunités de calage de telle sorte que après montage du dispositif de calage, le jeu fonctionnel ayant sa valeur maximale, chaque matelas exerce sur le chargement un effort qui est fonction de l'inertie maximale qu'il doit compenser. On a pu vérifier que, dans le cas de la réalisation d'un chargement explosif par compression à pression constante, les forces de frottement entre le chargement et l'enveloppe sont telles qu'il ne peut y avoir mouvement de l'ensemble du chargement. Les seuls phénomènes "d'avalement" possibles vont se produire pour des fractions du chargement explosif correspondant aux séparations de ce dernier au niveau de plans de clivages qui sont déterminés par les différentes passes de compression successives. La passe de compression la plus importante correspond le plus souvent à 50% de la masse totale du chargement (chargement réalisé en au moins deux passes de compression). L'ordre de grandeur des taux de compression habituels (de 1200 à 3000 bars) est tel que les forces de frottement entre une passe du chargement et le corps du projectile sont très importantes (supéiieures à 4000 daN), et arrivent à compenser les forces d'inerties auxquelles elle est soumise au départ du coup. A titre d'exemple pour un projectile explosif de calibre 30 mm portant 30 grammes de chargement, une passe de 50% du chargement est soumise à une force d'inertie de 900 daN au départ du projectile (accélération de 60.000 g). Néanmoins il est toujours possible de voir se séparer une légère calotte de quelques grammes au niveau d'une des surfaces planes constituant le profil du chargement, cela en raison de l'existence d'une discontinuité de, taux de compression qui s'étend entre 0,5 mm et 1,5 mm dans l'épaisseur du chargement. La valeur de cette épaisseur est fonction du profil de l'outil de compression et du taux de compression adopté, paramètres qui dépendront du calibre du projectile et des caractéristiques du chargement. On voit ainsi que pour dimensionner chaque matelas du dispositif de calage il sera possible de ne considérer que l'inertie relative à une tranche critique superficielle du chargement, tranche pour laquelle la pression de chargement peut être inférieure à la pression nominale, cette tranche étant définie par la surface plane considérée du profil en regard de laquelle vient se positionner le matelas et ayant une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm. La tranche superficielle considérée sera donc un volume cylindrique plein (surface plane 6) ou cylindrique annulaire (surface plane 8). De façon pratique on dimensionnera le dispositif de calage de telle façon qu'après montage entre les deux surfaces correspondantes du chargement et du système d'amorçage, le jeu fonctionnel ayant sa valeur maximale, chaque matelas exerce sur le chargement un effort qui est supérieur ou égal au produit d'une accélération de référence par la masse d'explosif contenue dans une tranche superficielle de 0,5 mm d'épaisseur qui est délimitée par la surface plane considérée du profil du chargement. Dans le cas d'un système à amorçage de culot, l'accélération de référence est l'accélération maximale subie par le projectile lors du tir. L'invention va ainsi à l'encontre d'un préjugé de construction qui imposait qu'un calage rigide soit disposé entre chargement et système d'amorçage. L'invention propose de remplacer ce calage largement surdimensionné par un calage souple qui serait à lui seul incapable de contenir l'inertie d'une passe de chargement, mais qui empêche tout mouvement d'une calotte superficielle de quelques grammes détachée du chargement. Le niveau de sécurité apporté par l'invention est cependant excellent, en effet pour qu'une passe complète (de l'ordre de 50% maximum de la masse totale du chargement) puisse être susceptible de se déplacer sous l'action des forces d'inertie, il faudrait qu'au cours de la compression du chargement il y ait eu un défaut entraînant un très faible taux de compression. Or un tel défaut serait détecté en cours de fabrication car il entraînerait une hauteur pour le chargement obtenu qui se trouverait alors hors tolérances. De plus l'initiation consécutive à un phénomène d'avalement étant due au choc du chargement sur le système d'amorçage, on a pu vérifier qu'un dispositif de calage selon l'invention, bien que ne retenant pas une masse égale à 50% du chargement total, est néanmoins capable d'empêcher l'initiation. En effet, il provoque un ralentissement et un amortissement du mouvement de l'explosif qui, en absorbant une partie de l'énergie cinétique du chargement, est suffisant pour que le niveau de l'énergie dissipée lors du choc n'entraîne plus l'initiation. On dimensionnera également le ou les matelas de telle sorte que chacun d'eux n'exerce pas sur le chargement, après montage entre les deux surfaces le jeu fonctionnel ayant sa valeur minimale, une pression qui soit supérieure à la pression maximale admissible par ce dernier, on approximera la valeur de cette pression maximale admissible par celle de la pression de chargement (de l'ordre de 2500 bars pour un projectile de 30 mm). Le mode de liaison entre le système d'amorçage et le corps de projectile (le plus souvent un filetage) étant bien entendu dimensionné de façon à résister aux efforts exercés par le dispositif de calage. Cette dernière condition amènera à disposer les unités de calage constituant les matelas de telle sorte qu'elles n'interfèrent pas entre elles et avec les surfaces cylindriques du chargement, du système d'amorçage et du corps du projectile lors de la mise en place au jeu minimum. Il va aussi être indispensable que le dispositif de calage puisse interdire à une petite masse de chargement pulvérulente de l'ordre de quelques grammes de venir en contact avec le système d'amorçage. La double fonction, d'une part, de maintien d'une calotte se séparant de la tranche critique superficielle, et d'autre part, d'isolation du système d'amorçage d'une faible quantité de charge explosive pulvérulente, est obtenue grace à la combinaison proposée par l'invention d'un matelas présentant la rigidité mécanique souhaitée et d'une enveloppe dont la surface externe est sensiblement égale à celle du profil du chargement explosif ou de la partie du système d'amorçage en regard de ce dernier. En effet ainsi les dimensions des matelas pourront être bien inférieures à celles des surfaces planes du profil du chargement, leur seule fonction étant de réaliser le maintien d'une calotte se détachant éventuellement d'une tranche superficielle du chargement, l'enveloppe isolant par ailleurs le système d'amorçage des contacts éventuels avec des petites quantités du chargement, plus ou moins pulvérulentes. En maintenant l'enveloppe en contact avec le chargement explosif ou le système d'amorçage, l'ensemble des matelas garantit la bonne exécution de cette fonction d'isolation. Il sera avantageux de réaliser le matelas sous la forme de plusieurs unités de calage d'épaisseur réduites, on espacera ces différentes unités de façon à autoriser leur élargissement libre après la compression obtenue pour le jeu minimal de construction. On adopte de preférence la disposition dans laquelle l'enveloppe est en contact avec le chargement explosif, en effet dans ce cas l'enveloppe permet de répartir la pression exercée par chaque unité de calage sur toute la surface considérée du chargement, et il devient possible de définir des unités de calage d'épaisseur réduites qui risqueraient d'exercer de trop fortes pression de contact sur le chargement explosif si elles se trouvaient directement en contact avec lui. Tout matériau compatible vis à vis de l'explosif est susceptible de convenir, on pourra par exemple choisir un matériau de la famille des Polyéther block Amides, (produits constitués d'un enchaînement linéaire et régulier de segments polyamides rigides et de segments polyéthers souples), ce type de matériau se prête particulièrement bien au moulage. La dureté du matériau sera choisie de préférence comprise entre 15 et 40 shores D. Des unités de calage ayant une forme de couronnes cylindriques de même axe que le projectile ne s'interposent pas entre la sortie du système d'amorçage et le chargement explosif, on facilite ainsi la transmission pyrotechnique entre ces deux éléments. D'autres formes géométriques sont envisageables pour les unités de calage. La Figure 4A montre des unités de calage 14 ayant une forme de tétons cylindriques. La Figure 4B montre des unités de calage ayant des formes de couronnes cylindriques non coaxiales au projectile. La Figure 4C montre des unités de calage ayant la forme de lamelles parallélépipèdiques. Il sera possible également d'adopter des unités de calage ayant une épaisseur variable en fonction de leur hauteur, telles des unités tronconiques, on peut ainsi jouer sur la progressivité de l'effort exercé par les matelas sur le chargement ce qui peut permettre d'obtenir un amortissement progressif du mouvement de l'explosif dans le cas de l'eventuel détachement d'une passe complète. A titre d'exemple on a réalisé un dispositif de calage semblable à celui représenté sur la Figure 2 pour un projectile de calibre 30 mm équipé d'un système d'amorçage de culot, La masse totale d'explosif étant inférieure ou égale à 30 grammes. Le dispositif est réalisé en Polyéther block Amide de dureté 25 shores D, on donne aux deux unités de calage en forme de couronnes du premier matelas une épaisseur de 1 mm, et une hauteur de 2 mm, les deux couronnes ayant des diamètres moyens respectivement égaux à 15% du diamètre intérieur du corps du projectile pour la première couronne et à 20% de ce même diamètre pour -la deuxième couronne, et on donne à l'unité de calage du deuxième matelas même épaisseur et même hauteur, et un diamètre moyen égal à 80% du diamètre intérieur du corps du projectile, on obtient alors après mise en place au jeu maximal (1,7 mm) un effort résultant de l'ordre de 1000 N, qui suffit à éviter tout phénomène d'avalement du chargement. L'enveloppe pourra avoir une épaisseur comprise entre 20% et 40% de celle du premier matelas, ce qui lui assure une bonne souplesse tout en garantissant un appui de la lèvre circulaire 16 sur la surface interne du corps du projectile. Il est possible de jouer sur les épaisseurs et les diamètres des unités de calage de façon à adapter l'invention à un projectile de -diamètre différent ou présentant une forme différente pour l'interface 10. Ainsi en diminuant légèrement l'épaisseur et en augmentant légèrement le diamètre de l'unité de calage, on obtient une unité de calage à géométrie différente mais exerçant le même effort après compression, il suffit pour cela que le volume de matelas comprimé reste le même. Il est enfin possible de définir un dispositif de calage entre un système d'amorçage d'ogive et le chargement explosif d'un projectile destiné à exploser après avoir traversé une cible. De la même façon que précédemment décrite, on choisira le matériau et la géométrie des matelas en fonction de l'inertie maximale que doit compenser le dispositif de calage. Ici cette inertie dépendra du type de cible que doit traverser le projectile sans exploser prématurément. On déterminera donc la décélération maximale subie par le projectile et donc par le chargement à la traversée d'une telle cible et cette décélération constituera l'accélération de référence. REVENDICATIONS 1-Dispositif de calage destiné à être mis en place dans l'interface (10) entre un chargement explosif (3), obtenu par compression à pression constante, et un système d'amorçage (4) contenus dans le corps (2) d'un projectile (1); la partie du chargement en regard du système d'amorçage ayant un profil géométrique (6,8,12) complémentaire de celui de ce dernier, le système d'amorçage présentant en particulier une ou plusieurs surfaces planes (7,9), perpendiculaires à l'axe du projectile, chacune de ces surfaces venant en regard d'une surface plane correspondante (6,8) du chargement, deux surfaces correspondantes se trouvant séparées par un jeu fonctionnel de construction, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, disposé entre chaque paire de surfaces planes correspondantes (6-7,8-9), un matelas (13) qui est réalisé en un matériau élastique dont l'épaisseur avant mise en place et la compressibilité sont telles que: après montage entre les deux surfaces, chaque matelas (13) exerce sur le chargement un effort qui est supérieur ou égal au produit d'une accélération de référence par la masse d'explosif contenue dans une tranche superficielle de 0,5 mm d'épaisseur qui est délimitée par la surface plane consi- dérée (6,8) du profil du chargement, après montage entre les deux surfaces, chaque matelas (13) exerce sur le chargement une pression qui est inférieure à la pression de chargement, et en ce que, le ou les matelas (13) sont solidaires d'une enveloppe (15) dont l'aire de la surface externe (17) est sensiblement égale à celle du profil du chargement explosif ou de la partie du système d'amorçage en regard de ce dernier. 2-Dispositif de calage selon la revendication 1 et disposé entre un système d'amorçage de culot et le chargement explosif, caractérisé en ce que l'accélération de référence est l'accélération maximale devant être subie par le projectile lors du tir. 3-Dispositif de calage selon la revendication I et disposé entre un système d'amorçage d'oeive et le chargement e>:pIcsif d'un proJectile destiné à exploser après avoir traverse une cible, caractérisé en ce que l'accélération de reférence est la décélération maximale devant être subie par le projectile à la traversée de la cible. 4-Dispositif de calage selon une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le matelas (13) est constitué par au nm.-ins deux unités de calage (14). 5-Dispositif de calage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les unités de calage (14) ont une forme de couronnes cylindriques ayant même axe que le proje-ctile. 6-Dispositif de calage selon la revendication 4, caracterisé en ce que les unités de calage (141 ont une forme de tétons cylindriques. 7-Dispositif de calage selon la revendication 4, caracterise en ce que les unités de calage (14) ont une fcrme de lamelles parallélépipediques. 8-Dispositif de calage selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (15) est en contact avec le chargement explosif (3). 9-Dispositif de calage selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe (15) porte une lèvre circulaire élastique (16) venant s'appuyer sur la surface interne du corps du projectile. -Dispositif de calage selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le matériau constituant le matelas (13) est du type Polyéther block Amide, et présente une dureté shore comprise entre 15 et 40 shores D.