Brevet FR2626358A1 — publié le 19890728

L'invention est relative aux engins comportant, ou essen tellement constitues par, une charge explosive composite, c'est-à-dire une charge formée d'au moins deux parties distinctes constituées respectivement en des matières explosives différentes ayant par conséquent des propriétés physiques et des perfor- mances potentielles également différentes, de tels engins å charge explosive composite pouvant être, notamment, des engins statiques tels que des mines par exemple, ou des engins dynami- ques tels que des projectiles (bombes, grenades, roquettes, obus, etc...) Et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi ces engins, les obus explosifs à charge composite et, notamment, parmi ces obus explosifs, ceux comportant une enveloppe destin4e à engen- drer, lors de l'explosion de leur charge, des eclats dont l'efficacité est alors d'autant plus grande que leur géométrie est bien définie (éclats, en nombre limité, de taille et de masse sensiblement uniformes). Avant d'aborder la disposition principale de l'invention et pour faciliter la compréhension de l'originalité et de I' interrêt de cette disposition, il paraît opportun de rappeler deux propriétés importantes des matières explosives, proprié tés dont - on doit tenir compte lors du choix d'une matière explosive pour une mission et des conditions de mise en oeuvre déterminées. La première de ces propriétés concerne, d'une façon générale, la puissance énergétique de la matière explosive et, plus particulièrement, les performances dont est capable ladite matière explosive lors de sa détonation. La seconde des susdites propriétés concerne, d'une façon générale, les qualités mécaniques de la matière explosive et, plus particulièrement, sa tenue mecanique vis-à-vis d'accéléra- Fions ou de décélérations importantes, de 1 ordre de celles intervenant dans une arme de lancement ou lors de l'arrivée au sol d'un engin largué dans une zone d'utilisation. Or il se trouve que les matières explosives courantes ne présentent pas au même degré les deux propriétés dont il vient d'être question, les matières explosives à puissance énergé- tique élevée ayant généralement des qualités mécaniques moyennes ou médiocres, alors que, inversement, les matières explosives à bonnes qualités mécaniques ne présentent généralement pas une haute puissance énergétique. Bien entendu, il serait toujours souhaitable d'utiliser une matière explosive à puissance énergétique élevée pour obtenir de bonnes performances lors de 1' explosion de la charge, mais, étant donne que la qualité des performances implique par ailleurs une conservation de la forme géométrique de ladite charge jusqu'à l'instant de l'explosion, on pouvait être amené, dans le cas de charges soumises à de fortes accélérations ou décélé rations avant leur explosion, a' renoncer à des matières explo- sives à forte puissance énergétique mais à tenue mécanique médiocre, et à leur préférer des matières explosives à puissance énergétique moindre mais à meilleure tenue mécanique. En d'autres termes, On était ainsi conduit, dans tous les cas où la charge explosive devait subir de fortes accélérations ou décélérations avant son explosion, à adopter une solution de compromis en donnant la priorité aux qualités d tenue mécanique, et à utiliser, en conséquence, des matières explosives à propriétés mécaniques élevées mais à puissance énergétique moindre, de telles matières explosives ayant évidemment des performances moins élevées que celles qu'auraient donnee1s des matières explosives à haute puissance énergétique si elles avaient été capables (ce qui n'est pas le cas) de resister aux fortes accélérations ou décélérations en question. Une telle solution de compromis a ete1 adopte1e, notamment, pour les obus explosifs comportant une charge explosive a' paroi externe diédrique, c'est-à-dire une charge laissant subsister, entre la paroi interne de l'enveloppe de l'obus et la paroi externe de la charge en question, des espaces vides dont la pré- sence favorise l'apparition, lors des accélérations de lancement de l'obus, de contraintes importantes susceptibles de provoquer une fissuration et une désintégration de la charge, et, par suite, d'altérer la géométrie de sa paroi externe diédrique et de compromettre la régularité des éclats de l'enveloppe lors de 1 ' explosion de la charge, re1gularite1 impliquant le respect de la susdite géométrie. On était donc conduit, jusqu'à ce jour, à utiliser, pour de tels obus à charge explosive à paroi externe diédrique, une matière explosive à propriétés mécaniques élevées mais à puissance énergétique moins bonne. Par ailleurs, dans le domaine des engins à charge pyrotech nique, à charge explosive composite, on s' est déjà préoccupé d'obtenir une amélioration des performances de l'engin par une interaction des deux parties constitutives de la charge (partie externe à prédominance incendiaire à effet renforce par une parte interne à prédominance de souffle), mais les spécialistes n'ont pas eu l'idée d'utiliser les possibilités données par une interaction des deux parties constitutives d'une charge explo- sive composite, pour résoudre le problème du la conciliation des propriétés énergétiques et des propriétés mécaniques du chargement d'un engin explosif. L'invention a précisément pour objet de procurer un engin à charge explosive composite dont la charge concilie, d'un point de vue global, une puissance énergétique élevée et une bonne tenue mécanique aux accélérations et décélérations. Suivant un mode de réalisation préféré, l'invention a pour objet de procurer un obus explosif dont la charge, tout en présentant une géométrie externe diédrique, possède, d'un point de vue global, une puissance énergétique élevée conférant à l'obus des performances en perforation améliorées. L'engin h charge explosive composite, selon l'invention, comporte une charge explosive formée d'au moins deux parties distinctes constituées respectivement en des matières explosives différentes le susdit engin étant caractérisé en ce que les deux susdites parties. distinctes de sa charge explosive sont, d'une part, une partie principale formée par un noyal constitué en une matière expiosive choisie essentiellemement en fonction des performances exigées de l'engin considéré, et, d'autre part, une partie auxiliaire protectrice formée par une enveloppe externe entourant au moins partiellement le susdit noyau et constituée en une matière explosive présentant, vis à vis d'accélérations ou de décélérations, une tenue mécanique élevée supérieure à celle de la matière explosive dont est constitué le noyau formant la susdite partie principale, ce grâce à quoi on ben'eficie de caractéristiques optimales pour majeure partie de l'ensemble de la charge explosive tma- jeure partie formée par la partie principale constituée en une matière explosive adaptée aux performances recherchées) tout en étant assuré de la conservation, jusqu'à l'instant de l'explo- sion, de la géométrie de l'ensemble de la charge explosive, grâce à la bonne tenue mécanique de l'enveloppe et au rôle de protection et de maintien joue par ladite enveloppe vis-à-vis du noyau à moins bonne tenue mécanique, lors des fortes accélé- rations ou décélérations imparties à l'engin dans sa phase de mise en oeuvre (lancement à l'aide d'une arme à feu, largage au sol, etc...) précédant l'instant de l'explosion. Outre cet avantage capital pour un engin à charge explosi- ve, tout engin de ce genre conforme à 1 l'invention bénéficie en outre des avantages complémentaires suivants la partie auxiliaire ftrmee par 11 enveloppe protectrice à haute tenue mécanique n'est pas inerte étant donné qu'elle est constituée en une matière explosive dont la puissance éner- gétique, bien que moindre que celle de la partie principale de la charge, s'ajoute à celle de ladite partie principale, améliorant ainsi la puissance énergétique globale de l'engin, ce qui ne serait pas le cas pour un engin dont la charge serait protégée par une enveloppe inerte, la part à tenue mécanique la plus élevée de la charge composite étant la partie auxiliaire externe jouant le roule d1en veloppe, il sera possible d'attribuer à ladite partie externe la géométrie convenant pour les performances souhaitées et d'être assure de la conservation de cette géométrie jusqu'à l'instant de l'explosion sans qu'il soit nécessaire d1avoir recours, d cet effet, à des moyens protecteurs supplémentaires inertes épousant intimement la paroi externe, à géométrie prédéterminée, de la susdite enveloppe. On peut alors, en vue d'améliorer la rigidité de la charge composite (notamment si un renforcement de la tenue mécanique de l'enveloppe semble nécessaire), interposer, entre le noyau interne et l'enveloppe externe de ladite charge composite, une gaine constituée en un matériau inerte à bonnes qualités mécani ques. Cette gaine pourra avantageusement comporter des perforations favorisant l'interaction des deux parties constitutives (interne et externe) de la charge explosive composite. Elle pourra eg > alement comporter des protubérances externes (plots, nervures, lames, hélices, etc...) favorisant la tenue mécanique de l'enveloppe externe. Suivant un mode de réalisation particulièrement simple de l'invention et correspondant au cas où l'engin est essentiel- lement constitue par la charge explosive composite elle-même (cas de pains d'explosifs destinés par exemple à être largués sur un terrain d'opérations en vue d'une utilisation ultérieu- re), le susdit engin se présentera sous la forme d'un bloc mono- lithique composite d'une géométrie (par exemple sphérique ou parallélépipédique) adaptée à sa mission, le susdit bloc étant constitue par un noyau en matière explosive à puissance éner- gétique élevée emprisonné et maintenu dans une enveloppe masquant entièrement ou non ce noyau et constituée en une matière explo sive à tenue mécanique supérieure à celle de la matière explosive constitutive du susdit noyau, arec éventuellement interposition d'une gaine entre ce noyau et cette enveloppe. Un autre mode de réalisation particulièrement intéressant de l'invention concerne le cas d'bus explosifs fragmentables dont la charge explosive doit présenter une paroi externe d'un type diédrique classique, c'est-à-dire présentant des protubérances en forme de polyèdres (usineaes, moulées ou collées) réparties en quinconce, s'étendant jusqu'à la paroi interne du corps fragmentable de l'obus et séparées par des alvéoles exempts de matière, une telle structure diédrique de la paroi externe de la charge explosive permettant d'obtenir une plus forte proportion d'éclats de taille et masse voisines et pré- déterminées. Pour un obus de ce genre, dont la charge explosive n'est pas maintenue par l'enveloppe sur toute l'étendue de sa paroi externe (en raison des alvéoles vides séparant les protubérances), les accélérations importantes imparties à l'obus dans le tube de l'arme (de l'ordre de plusieurs 1000 g) risquent d produire un émiettement de la charge explosive et une altération de la paroi externe diédrique entrainant une baisse de performances de l'obus en ce qui concerne la regularite des éclats obtenus. On était donc conduit, jusqu'à ce jour, pour éviter cette altération, à constituer l'ensemble de la charge de l' obus en une matière explosive présentant une tenue mécanique élevée vis-à-vis des accélérations de départ, une telle matière explosive présentant par contre l'inconvénient de ne posséder qu'une puissance énergétique moyenne ou médiocre. Conformément au mode de réalisation de l'invention concer- nant des obus explosifs de ce genre, c'est-à-dire à charge explosive à paroi externe diédrique, on constitue la charge desdits obus de deux parties, à savoir: un noyau central, formant la partie principale de la charge, constitué en une matière explosive à puissance énergétique éleyée mais à tenue mécanique insuffisante pour résister aux accé- lérations de départ, et un manchon (avantageusement formé d'un empilage d'anneaux solidaires les uns des autres) enveloppant le susdit noyau central (avec éventuellement interposition d'une gaine) et constitué en une matière explosive à tenue mécanique suffisante pour résister aux accélérations de départ mais de puissance énergétique moindre que celle de la matière explosive constitutive du noyau central, le susdit manchon présentant une paroi externe possédant la structure diédrique désirée (les protubérances diédriqus d'un anneau étant décalées angulairement par rapport aux protubérances diédriques des deux anneaux adjacents lorsque le manchon est constitué pat un empilage d'anneaux). ne cette façon, non seulement l'explosion de l'obus engendre des éclats calibrés et semblables (grâce à la structure diédrique de la paroi externe du manchon), mais encore l'obus présente une efficacité accrue du fait que la vitesse des éclats est plus élevée (grâce à la haute puissance énergétique du noyau central) o En ce qui concerne, enfin, d'une part les matières explosives les mieux appropriées pour la réalisation respectivement de la partie principale de lacharge et de l'enveloppe à meilleure tenue mécanique maintenant ladite partie principale, et, d'autre part, les matériaux inertes convenant à l'élaboration de la gaine lorsqu'une telle gaine est prévue entre le noyau et l'enveloppe de la charge composite, on adopte avantageusement, pour ce qui est de la partie principale interne à puissance énergétique élevée (noyau), une matière explosive du groupe constitué par les hexolites, les octolites, les hexo-octolites comprimées ou coulées, les explosifs thermo-plastiques ou thermo-durcissables à haute puissance énergétique, ces matières explosives pouvant comporter éventuellement des additifs propres i améliorer leurs performances détoniques, pour ce qui est de la partie auxiliaire externe à tenue mécanique élevée (enveloppe), une matière explosive du groupe constitué par les explosifs thermo-plastiques ou thermo-durcissables à tenue mécanique élevée (notamment ceux à base d'hexogène ou d'octogène) additionnés ou non de substances améliorant leurs qualités détoniques, et pour ce qui est de la gaine, des matériaux métalliques ou des matériaux plastiques contenant ou non des fibres incorpo- rées. Pour illustrer les diverses dispositions dont il vient d'être question on va décrire, ci-après, un mode de réalisation préféré (mais non limitatif) de l'invention, en se référant au dessin annexé sur lequel, la fig. 1 représente, en élévation avec parties coupées axialement, un obus explosif générateur d'éclats établi conformément à l'invention ; et la fig. 2 est une demi-coupe axiale partielle, à plus grande échelle, du susdit obus explosif. L'obus explosif illustré fig. 1 comporte, de façon en soi connue, d'une part, un corps en acier 1 se prolongeant, vers ltavant, par une ogive 2 portant une fusée de pointe 3 destinée à assurer la mise à feu de la charge explosive de l'obus par l'intermédiai- re d'un détonateur axial 4 situé au niveau de la base de la susdite ogive, et, vers l'arrière, par un culot creux 5 à cavité 6, et, d'autre part, logée à 1* intérieur du corps 1, une charge explosive dont il va être plus explicitement question ci-après. Conformément à l'invention, cette charge explosive est une charge composite essentiellement constituée par, un noyau central cylindrique 7, formant la partie principale de la charge, constitué en une hexolite à haute puissance éner- gétique composée, au poins de vue pondéral, de 90 % d'hexogène et de 10 X de tolite, et un manchon externe cylindrique 8 entourant et maintenant le susdit noyau 7 et constitué en un explosif thermo-durcissable coulé d'un seul bloc à tenue mécanique élevée composé, au point de vue pondéral, de 78 % d'hexogène et de 22 % de polyuréthane, la paroi externe du susdit manchon externe 8 présentant des protubérances diédriques en quinconce Sa en contact par leur tranche externe avec la paroi interne du corps i de l'obus. Une gaine en acier 9 est interposée entre le noyau central 7 et le manchon externe 8, ladite gaine présentant des perforations 9a et, sur sa face externe, des nervures 9b servant d'éléments d'ancrage pour le susdit manchon externe 8. Des essais comparatifs effectués entre deux obus explosifs d'un calibre de 155 mm et comportant, l'un, dit "obus classique", une charge à paroi externe diédrique constituée exclusivement en un hexogène-polyuréthane (80% d'hexogène et 20 % de polyuréthane, en poids) à bonne tenue mécanique, et l'autre, dit "obus selon l'invention", une charge composite telle que celle décrite précédemment à propos de la fig. 1, ont révélé que l'obus selon l'invention donnait lieu, lors de son explosion, par rapport à l'obus classique, à environ 41 % de plus d'éclats et 45 % de plus d'éclats "efficaces" (c'est-à- dire d'une masse comprise entre 60 et 100 grammes), avec une vitesse accrue (de l'ordre de 10 %) et une meilleure répartition du poids de ces éclats autour du poids optimal de 8Q grammes, ce qui revient à constater que l'obus selon l'invention présente, par rapport à l'obus classique, des performances de perforation nettement améliorées. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de néalisation plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS le engin à charge explosive composite,notamment obus explo- sif, comportant une charge explosive formée d'au moins deux parties distinctes constituées respectivement en des matières explosives différentes, le susdit engin étant caractérisé en ce que les deux susdites parties distinctes de Sa charge explosive sont, d'une part, une partie principale formée par un noyau (7) constitué en une matière explosive choisie essentiellement en fonction des performances exigées de l'engin considéré, et d'autre part, une partie auxiliaire protectrice formée par une enveloppe externe (8) entourant au moins partiellement le susdit noyau (7) et constituée en une matière explosive présentant, vis à vis d'accélérations ou de décélérations, une tenue mécanique élevée supérieure à celle de la matière explosive dont est constitué le noyau (7) formant la susdite partie principale, ce grâce à quoi on bénéricie de caractéristiques optimales pour majeure partie de l'ensemble de la charge explosive (majeure partie formée par la partie principale (7) constituée en une matière explosive adaptée aux performances recherchées)tout en étant assuré de la conservation, jusqu'à l'instant de l'explosion, de la géométrie de l'ensemble de la charge explosive, grâce à la bonne tenue mécanique de l'enveloppe et au rôle de protection et de maintien joué par ladite enveloppe vis-à-vis du noyau à moins bonne tenue mécanique, lors des fortes accélérations ou décélé- rations imparties à l'engin dans sa phase de mise en oeuvre (lancement à l'aide d'une arme à feu, largage au sol, etc...) précédant l'instant de l'explosion. 2. Engin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, interposde entre le noyau interne (7) et l'enveloppe externe 3. Engin selon la revendication 2, caractérisé en ce que la susdite gaine (9) comporte des perforations (9a) favorisant l'interaction des deux parties constitutives (interne et externe) de la charge explosive composite. 4. Engin selon l'une (ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la susdite gaine (9) comporte des protubé- rances externes (9b) (plots, nervures, lames, hélices, etc...) favorisant la tenue mécanique de l'enveloppe externe. 5. Engin selon quelconque des précédentes revendications, essentiellement constitue par la charge explosive composite elle-même (cas notamment de pains d'explosifs destinés par exemple à être largués sur un terrain d'opérations en vue d1une utilisation ultérieure), le susdit engin se présentant sous la forme d'un bloc monolithique composite d'une géométrie (par exemple sphérique ou parallèlipédique) adaptée à Sa mission, caractérisé en ce que le susdit bloc est constitué par un noyau en matière explosive à puissance énergétique élevée emprisonné et maintenu dans une enveloppe masquant entièrement ou non ce noyau et constituée en une matière explosive à tenue mécanique supérieure a' celle de la matière explosive constitutive du susdit noyau, avec éventuellement interposition d'une gaine entre ce noyau et cette enveloppe. 6. Obus explosif fragmentable, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dont la charge explosive présente une paroi externe d'un type diédrique classique, caractérise. en ce que les deux parties constitutives de ladite charge explosive sont, d'une part un noyau central (7), formant la partie principale dela charge, constitue en une matière explosive à puissance énergétique élevée mais à tenue mécanique insuffisante pour résister aux accélérations de départ, et d'autre part un manchon (8) avantageusement formé d'un empilage d'anneaux solidaires les uns des autres enveloppant le susdit noyau central (7) avec éventuéllement interposition d'une gaine (9), constitué en une matière explosive à tenue mécanique suffisante pour résister aux accélérations de départ mais de puissance énergé- tique moindre que celle de la matière explosive constitutive du noyau central (7)1 le susdit manchon (8) présentant une paroi externe possédant la structure diédrique désirée (les protubérances diédriques (8a) d'un anneau étant décalées angulaire ment par rapport aux protubérances diédriques des deux anneaux adjacents lorsque le manchon est constitué par un empilage d'anneaux). 7. Engin selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la partie principale interne à puissance énergétique élevée (7) est constituée en une matière explosive du groupe constitué par les hexolites, les octolites, les hexo-octolites comprimées ou coulées, les explosifs thermo-plastiques ou thermo-durcissables à haute puissance énergétique, ces matières explosives pouvant comporter éven tuellement des additifs propres à améliorer leurs performances détoniques. 8. Engin selon l'une quelconque des précédentes reven dications, caractérise en ce que sa partie auxiliaire externe à tenue mécanique élevée (8) est constituée en une matière explosive du groupe constitué par les explosifs thermo-plastiques ou thermo-durcissables à tenue mécanique élevée (notamment ceux à base d'hexogène ou d'octogène) additionnés ou non de substances améliorant leurs qualités détoniques 9. Engin selon l'une quelconque des précédentes revendications, comportant une gaine intermédiaire (9), caractérisé en ce que cette gaine (9) est constituée en un matériau métalli- que ou en un matériau plastique contenant ou non des fibres incorporées.