Brevet FR2632394A1 — publié le 19891208

CHARGE EXPLOSIVE GENERATRICE DE NOYAU La présente invention concerne une charge explosive génératrice de noyau. Ces charges sont constituées de façon connue par une matière explosive comportant sur sa face dirigée vers l'objectif, une cavité, par exemple conique, d'angle au sommet supérieur à 110c, et recouverte d'un revêtement métallique généralement de masse volumique supérieure à celle du fer. La détonation de la matière explosive engendre des niveaux de pression très élevés, qui provoquent la déformation du revêtement et sa transformation, en un projectile dont la vitesse est de l'ordre de un à deux kilomètres par seconde. Ces charges sont dites "plates" par opposition aux charges dites "creuses" pour lesquelles l'angle au sommet du cône est inférieur à 90e, ces dernières générant un projectile sous forme d'un jet allongé, plus fragile vis à vis des blindages modernes que le noyau engendré par une charge plate. Les charges plates, suivant l'état de la technique, sont constituées par un revêtement en matériau dense généralement métallique, en contact d'un côté avec la matière explosive et de l'autre avec l'air. Au cours de la détonation, le matériau constituant le revêtement, voit donc sur une de ses faces, une contrainte de compression, de l'ordre de quelques dizaines de Gigapascals, et sur l'autre face, une résistance à la détente pratiquement nulle exercée par l'air. Il s'ensuit que les tensions accumulées dans le revêtement peuvent se libérer sans aucune atténuation; cette détente brutale au contact de l'air, conduit généralement à un écaillage et à une décohésion du matériau constituant le revêtement, en particulier à la périphérie, et par conséquent, une importante partie de la masse du revêtement ne se retrouvera pas dans le noyau projeté, d'o un - 2 - rendement énergétique médiocre de la charge explosive. Il est de ce fait, impossible d'utiliser un revêtement "épais" (épaisseur supérieure à 10 % voire 5 % de la longueur du chargement explosif), les pertes en masse au niveau du transfert de matière du revêtement au noyau obtenu étant trop importantes. Le but de la présente invention est de proposer un type d'organisation de charge explosive, permettant de générer des noyaux qui possèdent la totalité de la masse du revêtement. Un autre but de la présente invention, est de fournir un noyau aérodynamiquement stable sur trajectoire. Pour cela, l'invention propose une charge explosive génératrice de noyau, comportant un revêtement mis en mouvement par une matière explosive, initiée par un dispositif d'amorçage, caractérisée en ce que le revêtement est constitué par deux plaques superposées et jointives, une plaque dite interne, destinée à engendrer le noyau, dont une face est en contact avec la matière explosive, et une plaque dite externe, dont une face est orientée vers l'air libre, et en ce que la plaque externe est réalisée en un matériau tel que: sa masse volumique est comprise entre 10 % et 55 % de la masse volumique du matériau constituant la plaque interne, sa compressibilité sous 50 Gigapascals est inférieure ou égale à 50 %, la masse totale de la plaque externe est inférieure à la masse totale de la plaque interne, l'épaisseur de la plaque externe sur ses bords est supérieure à 25 % de l'épaisseur de la plaque interne sur ses bords. Selon un mode préférentiel de réalisation, la surface de contact de la plaque interne avec la plaque externe, est une surface conique dont le sommet est dirigé vers la matière explosive et dont l'angle au sommet est supérieur ou égal à 110c. Selon un autre mode de réalisation, la surface de contact de la plaque interne avec la plaque externe est une surface sphérique dont la convexité est dirigée vers la matière explosive et dont - 3 le diamètre est supérieur à 0,5 fois le diamètre de la matière explosive. Avantageusement, l'épaisseur de la plaque externe sera décroissante de ses bords vers son centre, tandis que l'épaisseur de la plaque interne pourra être croissante de ses bords vers son centre. Selon une variante de réalisation, la plaque externe pourra être annulaire. Il pourra être réalisé sur la surface de la plaque externe en contact avec la plaque interne, un certain nombre N de sillons radiaux partant des bords et faisant les uns avec les autres, un angle de 21 n/N radians. Selon un autre mode de réalisation, les surfaces de contact relatives entre la plaque externe et la plaque interne, comportent -des ondulations, dont un certain nombre P correspondent à une réduction d'épaisseur de plaque, lesdites surfaces de contact présentant une symétrie d'ordre P par rapport à leurs axes respectifs. D'une façon pratique, la plaque interne pourra être réalisée dans l'un des matériaux suivants: Uranium, Tantale alors que la plaque externe est réalisée en un des matériaux suivants alliés ou non: Fer, Nickel, Aluminium, Titane, Verre. On peut encore choisir une plaque interne en Fer, Cuivre, Nickel ou Molybdène avec une plaque externe en Titane, Aluminium, Magnésium ou Verre. Enfin, le dispositif d'amorçage pourra avantageusement être un générateur d'onde plane de détonation. D'autres particularités et avantages liés à l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre; description faite en regard des dessins annexés dans lesquels: - 4 _ - La figure 1 est une représentation schématique en coupe d'une charge explosive conforme à l'invention. - Les figures 2 et 4 montrent deux modes particuliers de réalisation représentés en demi-coupe partielle tandis que les figures 3 et 5 sont des vues des deux précédentes, suivant les directions respectives F1 et F2. - La figure 6 montre une variante de réalisation du revêtement selon l'invention, la figure 7 est une vue de la pièce 6 de la figure 6, suivant la direction F3. - La figure 8 est une vue en perspective de la pièce 6 de la figure 6. En se reportant à la figure 1, une charge explosive 1 est constituée par une matière explosive 2 contenue dans un logement cylindrique 17, ménagé dans un bottier 3; la matière explosive comporte à une des ses extrémités, un dispositif d'amorçage 7 de type connu, et à l'autre extrémité un revêtement 4. Ce revêtement est constitué par deux plaques en contact avec la surface intérieure du logement cylindrique 17, une plaque dite plaque interne 5, qui est en contact avec la matière explosive et une plaque dite plaque externe 6, en contact avec la précédente (les surfaces de contact respectives étant les surfaces 12 pour la plaque 5 et 11 pour la plaque 6). Dans le mode particulier de réalisation représenté figure 1, les deux plaques présentent des surfaces ll et 12 sphériques, ainsi que les surfaces 15 en contact avec l'air et 16 en contact avec la matière explosive. La plaque externe 6 est en contact avec le logement 3 par une surface cylindrique 9, son épaisseur el au niveau de ce contact est supérieure à son épaisseur e3 au centre. Inversement, la plaque interne 5 a une épaisseur au centre e4 supérieure à son épaisseur aux bords e2. Le matériau constitutif de la plaque externe 6 est choisi en fonction du matériau constitutif de la plaque interne 5. Sa masse volumique est comprise entre 10 % et -5- % de la masse volumique de la plaque interne. A titre d'exemple on peut choisir une plaque interne en Fer (masse volumique 7800 kg/m3) et une plaque externe en Aluminium (masse volumique 2700 kg/m3). Le fonctionnement du dispositif est le suivant: après détonation de la matière explosive, le matériau constituant la plaque interne 5 est violemment comprimé par les produits de détonation. Sa détente (en général destructrice pour les charges selon l'état de la technique), est freinée par la compression puis, la détente du matériau constituant la plaque externe 6. De ce fait, les contraintes qui prennent naissance dans la plaque interne 5 restent inférieures à la limite de rupture du matériau constitutif de masse volumique élevée; d'o l'absence d'écaillage et de rupture de ce dernier, et la création d'un noyau possédant la totalité de la masse du matériau de la plaque interne 5. Inversement, les détentes, induites dans le matériau de masse volumique inférieure constituant la plaque externe 6, au niveau de sa surface 15 en contact avec l'air, provoquent sa destruction. La perte d'énergie occasionnée par cette détente, reste relativement faible si la plaque externe a une masse totale inférieure à la masse de la plaque interne. Le fonctionnement décrit ci-dessus, sera assuré convenablement si la compressibilité du matériau constituant la plaque externe est suffisamment faible, et d'une façon pratique, inférieure au égale à 50 % sous une pression de 50 Gigapascals. La plupart des métaux tels que l'Aluminium, le Fer, le Nickel, le Cuivre, le Magnésium, répondent à ce critère; d'autres matériaux pourront être envisagés tels que le Verre, ou les céramiques. -6- De plus, si pour une charge dont le revêtement ne comporte qu'une plaque, la géométrie finale du projectile est donnée, pour l'essentiel, par la distribution initiale des vitesses, qui elle même dépend de l'épaisseur du revêtement et de la géométrie de l'interface matière explosive - revêtement, le dispositif selon l'invention permet, en jouant sur les épaisseurs relatives des deux plaques, de faire varier la géométrie finale du projectile, sans modifier pour autant la distribution initiale des vitesses. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la plaque externe 6 a une épaisseur decroissante des bords vers le centre et la plaque interne 5 à une épaisseur croissante des bords vers le centre. Cela permet, d'une part d'empêcher l'écaillage de la plaque 5 comme décrit précédemment, notamment de façon très efficace dans sa région périphérique, o le risque de fragmentation du revêtement est le plus grand, d'autre part d'obtenir une surface de contact 9 entre plaque externe et bottier 3 plus importante, ce qui assure un meilleur confinement de la matière explosive 2, et a pour conséquence de réduire les détentes centripètes du bottier 3, qui sont préjudiciable à la formation d'un noyau compact. Le transfert d'énergie matière explosive revêtement se trouve ainsi amélioré. De la description précédente, il découle que, grâce à l'invention: - A masse donnée de projectile, il sera, pour l'intégration d'un système d'arme, intéressant d'utiliser des charges explosives munies d'un revêtement à deux plaques, qui pourront être de calibre et de masse inférieurs à ceux des charges explosives comportant un revêtement à une seule plaque, car pour les charges à revêtement à deux plaques, toute la masse de la plaque interne se retrouvera dans le noyau réalisé. - A calibre de charge donné, les noyaux projetés par un dispositif selon l'invention, auront une masse plus grande -7- donc un freinage sur trajectoire moins important et une efficacité terminale meilleure qu'avec un revêtement à une plaque. L'invention propose aussi dé fournir un noyau aérodynamiquement stable sur trajectoire. Il est connu que la présence d'ailettes situées à l'arrière d'un projectile, pour des tirs à grande distance, est un facteur stabilisateur. Dans le cas d'un projectile obtenu par déformation explosive d'uneplaque de revêtement, il est possible d'obtenir des "ailettes" en fragilisant la plaque à projeter suivant des segments radiaux partant du bord de ladite plaque. Au cours de la déformation, la plaque aura tendance à se replier naturellement le long de ces directions privilégiées. Les figures 2 et 3 montrent un moyen d'obtenir un tel résultat, tout en conservant les avantages du revêtement bicouche. La plaque extérieure-6 comporte sur sa surface de contact avec la plaque intérieure 5, des sillons radiaux 8 au nombre de 4, partant du bord de la plaque. Ces sillons, en ménageant des zones o la plaque intérieure se trouvera en contact avec l'air, déterminent des zones de détente localisées pour cette plaque. Ces. détentes fragiliseront localement la plaque interne permettant la création de zones de pliures, amenant la formation d'un empennage stabilisateur. Le nombre de sillons pourra être augmenté, les angles relatifs des sillons les uns avec les autres devant être égaux, par raison de symétrie pour le noyau définitif (s'il y a N sillons, les angles relatifs sont égaux à 2 1 /N radians). La zone centrale de la plaque interne, non fragilisée, fournira la matière du noyau localisée au voisinage de I'axe, ceci permet d'obtenir des noyaux possédant un rapport longueur sur diamètre important (l'épaisseur croissante des bords vers le centre pour' cette plaque a un effet analogue). -8- Les figures 6 et 7 proposent un autre moyen d'obtenir un empennage sur le noyau projeté. Pour ce faire, les surfaces de contact 11 et 12 des deux plaques, ont un profil présentant des ondulations 13 et 14, régulièrement espacées, en nombre total 6 2xP, les plaques présentant une symétrie d'ordre P par rapport à leurs axes. Dans le mode particulier de réalisation représenté, P = 4. La plaque 6 comporte ainsi des zones d'épaisseur réduite en nombre P (ondulation 14). Les pliures de la plaque 5 se feront naturellement en raison des variation des pressions de détentes, le long des zones de résistance moindre de la plaque 6, dont l'épaisseur est liée aux ondulations de la surface de contact. L'écaillage d'un revêtement générateur de noyau étant beaucoup plus important sur les bords de la plaque constituant ce revêtement, il est possible de réaliser (figures 4 et 5) un revêtement à deux plaques, dont la plaque externe 6 est annulaire et présente donc une ouverture 10. D'autres variantes sont possibles, sans pour autant sortir du cadre de l'invention; il est possible de donner aux surfaces de contact entre plaque interne et matière explosive, entre plaque externe et air, ou bien aux surfaces de contact des formes géométriques variées, telles que: sphères, cones, plaques planes ou surfaces convexes quelconques définies point par point. On peut noter aussi que, dans certains cas ou la plaque génératrice de noyau est en un matériau oxydable, la plaque extérieure permet d'assurer une protection contre la corrosion. Enfin, en utilisant comme dispositif d'amorçage de la matière explosive, un générateur d'onde plane de détonation de type connu, on améliore sensiblement les performances du dispositif décrit. REVENDICATIONS 1 - Charge explosive génératrice de noyau, comportant un revêtement (4) mis en mouvement par une matière explosive (2) initiée par un dispositif d'amorçage (7), caractérisée en ce que le revêtement (4) est constitué par deux plaques superposées et jointives, une plaque dite interne (5) destinée à engendrer le noyau dont une face (16) est en-contact avec la matière explosive (2), et une plaque dite externe (6), dont une face (15) est orientée vers l'air libre et en ce que la plaque externe (6) est réalisée en un matériau tel que: sa masse volumique est comprise entre 10 % et 55 % de la masse volumique du matériau constituant la plaque interne, sa compressibilité sous 50 Gigapascals est inférieure ou égale à 50 %, la masse totale de la plaque externe est inférieure à la masse totale de la plaque interne, l'épaisseur de la plaque externe sur ses bords est supérieure à 25 % de l'épaisseur de la plaque interne sur ses bords. 2 - Charge explosive selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface de contact de la plaque interne (5) avec la plaque externe (6) est une surface conique dont le sommet est dirigé vers la matière explosive et dont l'angle au sommet est supérieur ou égal à 110 . 3 - Charge explosive selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface de contact de la plaque interne (5) avec la plaque externe (6) est une surface sphérique dont la convexité _ 10 - est dirigée vers la matière explosive et dont le diamètre est supérieur à 0,5 lois le diamètre'de la matière explosive. 4 - Charge explosive selon une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que l'épaisseur de la plaque externe (6) est décroissante de ses bords vers son centre. - Charge explosive selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'épaisseur de la plaque interne (5) est croissante de ses bords vers son centre. 6 - Charge explosive selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la plaque externe (6) est annulaire. 7 - Charge explosive selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la plaque externe (6) comporte sur sa surface en contact avec la plaque interne (5) un certain nombre N de sillons radiaux (8) partant de ses bords et faisant les uns avec les autres un angle de 211/N radians. 8 - Charge explosive selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les surfaces de contact relatif (11) (12) entre la plaque externe et la plaque interne comportent des ondulations (13) (14), ' dont un certain nombre P correspondent à une réduction d'épaisseur de plaque, lesdites surfaces de contact présentant une symétrie d'ordre P par rapport à leurs axes respectifs. 9 - Charge explosive selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la plaque interne (5) est réalisée en un des matériaux suivants: Uranium, Tantale et en ce que la plaque externe (6) est réalisée en un des matériaux suivants allié ou non, Fer, Nickel, Aluminium, Titane, Verre. 11_ - Charge explosive selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la plaque interne (5) est réalisée en un des matériaux suivants: Fer, Cuivre, Nickel, Molybdène et en ce que la plaque externe (6) est réalisée en un des matériaux suivants: Titane, Aluminium, Magnésium, Verre. 11 - Charge explosive selon une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le dispositif d'amorçage (7) est un générateur d'onde plane de détonation.