Brevet FR2672380A1 — publié le 19920807

La présente invention concerne un nouveau type de charge formée et notamment de charge creuse comportant un revêtement de forme de révolution pou- vant être conique, ou pouvant éventuellement être de forme diédrique, mis en mouvement par un explosif de chargement initié par un bloc explosif d'amorçage. L'évolution actuelle de ce domaine techni- que conduit à rechercher un accroissement important de la capacité du pouvoir perforant des charges for- mées et en particulier des charges creuses Cette re- cherche conduit à envisager l'emploi de géométries de revêtement à hautes performances (angles fermés, épaisseur réduite) mais corrélativement assez sensi- bles aux défauts technologiques et notamment aux dis- torsions d'onde de détonation d'amorçage. Les charges creuses et plus généralement les charges formées réalisées jusqu 'à ce jour, sont équi- pées de systèmes d'amorçage à onde sphérique (amorçage ponctuel) ou à onde torique (amorçage annulaire). Les résultats expérimentaux montrent que le passage de l'amorçage ponctuel à l'amorçage annulaire permet un gain d'environ 15 % sur les profondeurs de perforation dans l'acier à haute résistance Toute- fois, un inconvénient majeur de ce type d'amorçage provient du manque de reproductibilité des performan- ces Ceci est dû, d'une part au caractère naturelle- ment instable des systèmes d'ondes de détonation con- vergentes et d'autre part, à la grande sensibilité du mécanisme de projection du revêtement limitant la charge creuse aux défauts de symétrie de l'onde de détonation lorsqu'elle attaque ce revêtement de façon simultanée. Un autre problème généralement rencontré avec ce type d'amorçage provient de la nécessité pour l'onde de détonation d'acquérir un niveau énergétique maximal Ceci exige le parcours par l'onde de détona- tion d'un "chemin détonique" suffisant entre le point d'initiation et le revêtement En général cette con- trainte pénalise lourdement les bilans masse et encom- brement du dispositif. La présente invention a justement pour objet de remédier à ces inconvénients grâce à une charge formée améliorée qui permet de réaliser conjointement les progrès suivants: utilisation de géométries de revêtement parmi les plus performantes (angles fermés et épaisseurs ré- duites notamment) utilisation des explosifs hyperénergétiques parfois difficiles à amorcer par les méthodes classiques, surtout en ce qui concerne les explosifs à liant TNT, facilité technologique de fabrication et de montage des charges, car l'onde plane est peu sensible aux problèmes de coaxialité du bloc d'amorçage et du bloc charge creuse, masse et encombrement réduits car l'onde engendrée dans l'explosif de chargement possède un profil énergétique immédiatement utilisable pour la pro- jection du cône de charge creuse En conséquence, ce dernier peut être situé au voisinage immédiat du système d'amorçage, accroissement de l'énergie transférée au revêtement par l'effet du confinement axial engendré, c'est-à- dire qu'on limite la détente arrière de l'onde de détonation. La charge formée selon l'invention possède un système d'amorçage qui comprend: une source d'initiation engendrant une onde de détonation dans le bloc d'explosif d'amorçage qui est constitué par un explosif donneur et un explo- sif receveur, une cavité disposée entre l'explosif don- neur et l'explosif receveur, et ayant une forme telle que la surface limitant la cavité au niveau de l'ex- plosif donneur coopère avec la forme de la surface limitant la cavité au niveau de l'explosif receveur de telle façon que l'onde de détonation dans l'explosif receveur puis dans l'explosif de chargement soit plane et perpendiculaire à l'axe de révolution ou au plan de symétrie du revêtement. Selon une autre caractéristique, la surface de la cavité au niveau de l'explosif donneur est de forme plane ou concave (sphérique, ellipsoidale, para- boloidale, hyperboloidale). La surface limitant la cavité au niveau de l'explosif donneur peut être recouverte d'un revête- ment de projection destiné à être projeté, lors de l'amorçage, sur la surface limitant la cavité du côté de l'explosif receveur. Selon une caractéristique de l'invention, le revêtement de projection peut être métallique, bi- métallique, composite, organique ou organique-métal- lique L'épaisseur dudit revêtement peut être constan- te ou variable (dans ce cas décroissante de l'axe vers la périphérie). Selon une autre caractéristique, la cavité peut être constituée par du vide, par un gaz sous fai- ble pression (inférieure ou égale à 1 bar), par exem- ple de l'azote, ou par un matériau léger compressible tel qu'une mousse. Selon d'autres caractéristiques: la surface limitant la cavité au niveau de l'explo- sif receveur peut être recouverte d'une couche mé- tallique et/ou organique, le revêtement de projection et la couche disposée sur la surface limitant la cavité au niveau de l'ex- plosif receveur constituent une capsule étanche, le sommet du revêtement de la charge formée est dis- posé au voisinage de la cavité, le système d'amorçage seul ou l'ensemble de la char- ge peut être confiné dans une enveloppe rigide. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui va suivre de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples, description donnée à titre purement illustratif et nullement limi- tatif, en référence aux dessins annexés, sur les- quels: la figure 1 représente une coupe longitu- dinale d'une charge formée selon l'invention et de son dispositif d'amorçage, les figures 2 à 5 représentent diverses variantes du système d'amorçage, et la figure 6 représente la capsule étanche formée par le revêtement de projection et la couche limitant la cavité du côté de l'explosif receveur. La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un système d'amorçage 1 associé à une charge creuse 2 qui comprend de façon classique un revêtement 3 de forme conique et de l'explosif dit "explosif de chargement" 4. Le système d'amorçage comprend: une source d'initiation ponctuelle, un premier explosif dit "ex- plosif donneur" 6, un deuxième explosif dit "explosif receveur" 7 et une cavité 8 disposée entre lesdits explosifs donneur et receveur, le tout étant inclus dans une enveloppe 9 Cette dernière peut n'entourer que le système d'amorçage 1 ou envelopper complètement la charge Lorsqu'elle est présente, cette enveloppe augmente le rendement de l'ensemble en réalisant un confinement des produits de détonation, c'est- à-dire en limitant la détente de cette onde de détonation. Dans l'exemple représenté à la figure 1, la cavité 8, vue en coupe, a la forme d'un croissant La surface 10 de l'explosif donneur 6 a la forme d'une sphère centrée au point d'amorçage de la charge La surface 10 est recouverte d'un revêtement de projec- tion 11 métallique et ductile qui, dans le cas parti- culier décrit ici, est du cuivre La forme de la sur- face 12 qui limite la cavité du côté de l'explosif receveur 7 est déterminée de telle façon que l'onde de détonation, après que le revêtement de projection Il a parcouru la totalité de la cavité 8 se trouve plane au voisinage du sommet du revêtement 3 Cette surface est déterminée de la façon suivante: En considérant un rayon R de la surface sphérique 10 faisant un angle e avec l'axe de la char- ge, la surface 12 doit être telle que, si on souhaite obtenir une onde plane à partir du plan 13 perpendicu- laire à l'axe de la charge et tangent à la surface 12, on doit vérifier les relations: (R + OM) cos e + MH = a R + om =MH D 1 V O 2 O et M étant les intersections du rayon R avec les surfaces respectives 10 et 12, H étant la projection de M sur le plan 13, D et D 2 étant les vitesses de détonation respectives de l'explosif donneur et de l'explosif receveur, a étant la distance entre la source d'initiation ponc- tuelle et le plan 13, c: étant le temps mis par l'onde de détonation de la source ponctuelle au plan 13, V O étant la vitesse de projection du revêtement 11. La surface 12 est alors donnée par le ta- bleau suivant: e (d O) OM 0 0,333 10 0,327 0,307 0,276 0,237 0,191 60 0,143 0,093 0,045 O La variante représentée à la figure 2 montre un système d'amorçage selon l'invention pour lequel le revêtement de projection 11 a une épaisseur variable. Ainsi, l'épaisseur est plus importante dans la zone située dans l'axe de la charge et va en décroissant vers les bords de la cavité Dans ce cas particulier, la masse de revêtement par unité de surface projetée sur la face opposée de la cavité, lors de l'amorçage, décroît de la même façon De ce fait, la vitesse du revêtement dans une région axiale est sensiblement in- férieure à ce qu'elle est dans les zones periphéri- ques Ceci conduit notamment à réduire la distance OM, c'est-à-dire la largeur de la cavité 8 dans la zone voisine de l'axe de la charge, ce qui permet d'obtenir un système d'amorçage à encombrement réduit. La ligne 12 a en traits interrompus sur la figure 2 indique ce que serait l'emplacement de la surface 12 limitant la cavité 8 du côté de l'explosif receveur 7 si on avoit choisi un revêtement de projec- tion 11 d'épaisseur constante. La figure 3 représente un autre mode de réa- lisation de l'invention dans lequel le revêtement de projection 11 est en cuivre, tandis que l'explosif receveur 7 est recouvert d'une couche métallique 14, par exemple de l'acier, ce qui a pour but de renforcer la résistance mécanique de l'explosif receveur. De plus, dans cet exemple, la cavité 8 est remplie d'un matériau alvéolaire 15: celui-ci peut être une mousse telle que du polystyrène expansé qui se trouve être fortement comprimé au moment de l'amor- çage. La figure 4 représente une autre forme pos- sible pour la cavité 8 La surface 10 de l'explosif donneur est plane et recouverte d'un revêtement de projection Il composite constitué de deux plaques lla et llb La plaque lla peut être en plexiglass ou en aluminium et la plaque llb en cuivre; Le but de cette structure composite est d'éviter l'écaillage de la plaque llb lors de sa projection, car un éventuel écaillage pourrait pénaliser les conditions de réamor- çage de l'explosif receveur 7. La figure 5 représente un système d'amorçage dans lequel les surfaces 10 et 12 ne sont pas recou- vertes par une pellicule, ce qui simplifie la fabrica- tion du dispositif. Enfin la figure 6 représente une capsule pouvant être étanche constituée par le revêtement de projection 11 et la pellicule métallique 14 recouvrant la surface 12. D'autres variantes peuvent également être envisagées sans sortir du cadre de l'invention: ainsi les surfaces 10 peuvent être de forme ellipsoidale, paraboloidale, hyperboloidale et plus généralement de forme telle que la surface soit expansible, c'est-à- dire qu'au moment de l'explosion les contraintes tan- gentielles de déformation de la plaque ou du revête- ment de projection soient des contraintes de traction. De plus les cavités peuvent contenir un gaz pouvant être inerte tel par exemple de l'azote Un vide peut également être fait, surtout dans le cas de la cavité sous forme de capsule représentée à la figure 6 Le revêtement de projection 11 ainsi que la pellicule mé- tallique 14 peuvent être en contact intime avec les explosifs, mais peuvent être également disposés de telle manière qu'il y ait un espace entre ces revête- ments et la masse d'explosif adjacente, cet espace pouvant être vide ou contenir de l'air ou un gaz par- ticulier. REVENDICATIONS 1 Charge formée, notamment charge creuse comportant un revêtement ( 3) de forme de révolution pouvant être conique, ou de forme diédrique, mis en mouvement par un explosif de chargement ( 4) initié par un système d'amorçage comprenant un explosif donneur ( 6) et un explosif receveur ( 7), charge formée carac- térisée en ce qu'elle comprend: une source d'initiation ( 5) engendrant une onde de détonation dans l'explosif donneur ( 6), une cavité ( 8) disposée entre l'explosif donneur ( 6) et l'explosif receveur ( 7) et ayant une forme telle que la surface limitant la cavité au niveau de l'ex- plosif donneur ( 6) coopère avec la forme de la sur- face limitant la cavité au niveau de l'explosif re- ceveur ( 7) de telle façon que l'onde de détonation dans l'explosif receveur ( 7) puis dans l'explosif de chargement ( 4) soit plane et perpendiculaire à l'axe de révolution ou au plan de symétrie du revêtement ( 3). 2 Charge formée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface de la cavité ( 8) au niveau de l'explosif donneur ( 6) est de forme plane. 3 Charge formée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface limitant la cavité ( 8) du côté de l'explosif donneur ( 6) est de forme concave. 4 Charge formée selon la revendication 3, caractérisée en ce que la surface limitant la cavité ( 8) au niveau de l'explosif donneur ( 6) est sphérique, ellipsoidale, paraboloidale ou hyperboloidale. Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la surfa- ce limitant la cavité ( 8) au niveau de l'explosif don- neur ( 6) est recouverte d'un revêtement de projection ( 11) destiné à être projeté, lors de l'explosion sur la surface limitant la cavité ( 8) du côté de l'explo- sif receveur ( 7). 6 Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le revê- tement de projection ( 11) est métallique. 7 Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le revê- tement de projection ( 11) est en matériau composite. 8 Charge formée selon la revendication 7, caractérisée en ce que le matériau constituant le re- vêtement de projection ( 11) est un matériau multimé- tallique, organique ou organique-métallique. 9 Charge formée selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le revê- tement de projection ( 11) est symétrique par rapport à l'axe de révolution et a une épaisseur décroissante de l'axe vers la périphérie. Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la cavité ( 8) contient un gaz à basse pression. 11 Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la cavité ( 8) contient un matériau léger compressible tel qu'une mousse. 12 Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la cavi- té ( 8) est limitée au niveau de l'explosif receveur ( 7) par une couche métallique et/ou organique ( 14). 13 Charge formée selon la revendica- tion 12, caractérisée en ce que le revêtement de pro- jection ( 11) et la couche limitant la cavité ( 8) au niveau de l'explosif receveur ( 7) constituent une cap- sule étanche. 14 Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'une lame d'air ou de gaz est disposée entre l'explosif donneur ( 6) et le revêtement de projection ( 11). 15 Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le som- met du revêtement de la charge formée est disposé au voisinage de la cavité ( 8). 16 Charge formée selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'elle est confinée dans une enveloppe rigide ( 9).