Brevet FR2674620A1 — publié le 19921002

La présente invention concerne les dispositifs explosifs. Les munitions utilisant le souffle comme agent des- tructeur ont déjà été utilisées depuis de nombreuses années Elles vont des bombes utilisées pour la détériora- tion externe et interne des cibles peu résistantes, aux cônes de charge utilisés pour l'attaque des navires et des aéronefs et aux obus explosifs. Cependant, ces munitions présentent des restrictions bien connues, la principale étant due au fait que la surpression provoquée par le souffle diminue très rapide- ment à partir du moment de la détonation, si bien que le positionnement précis est primordial à moins qu'une attaque en rideau ne soit possible, comme dans le cas des bombes et des obus En outre, la perte d'efficacité à altitude élevée est importante Très souvent, l'enveloppe métallique de fragmentation placée autour d'un cône de charge contribue plus à la détérioration de la cible que le souffle lui- même. Néanmoins, le souffle a un certain rôle à jouer dans les systèmes d'armes de l'avenir, surtout si on peut amé- liorer leur efficacité sans augmentation de leur masse globale. De manière classique, l'amplitude et la durée d'une onde de souffle, c'est- à-dire de la surpression, donnée par une munition remplie d'un explosif puissant tel que RDX/cire, sont accrues par addition d'environ 20 % en masse de poudre d'aluminium Des additions dépassant 20 % ne sont pas utilisables en pratique pour deux raisons D'abord, la réduction de vitesse de détonation provoquée par l'addition de l'aluminium qui est inerte, c'est-à-dire non explosif, réduit l'efficacité concernant la brisance et la fragmenta- tion de l'enveloppe Ensuite, l'oxydation de l'aluminium introduit des réactions secondaires avec les produits de détonation, certains provoquant une réduction du volume global de gaz produit dans l'explosion Ainsi, bien que la chaleur de l'explosion Q augmente en proportion de l'alumi- nium, le volume V de gaz diminue si bien que le "produit caractéristique" Qx V, dont dépend la capacité de travail ou la puissance, atteint une valeur maximale pour 20 % environ d'aluminium. L'invention concerne un dispositif explosif compor- tant une charge d'un matériau explosif puissant, une zone interne ou paroi, placée dans le matériau explosif, formée d'un matériau comprenant un combustible métallique, et un dispositif destiné à amorcer le matériau explosif par des côtés opposés de la zone ou paroi, le matériau explosif d'un côté au moins de la zone ou paroi contenant un maté- riau supplémentaire qui comprend un combustible métallique ou étant au contact d'un tel matériau. La zone ou paroi peut être sous forme d'une plaque ou d'une grille Cependant, il est préférable qu'une enceinte soit formée autour d'une zone cylindrique ou sous forme d'une série de parties qui, ensemble, correspondent approximativement à une enceinte formée autour de la confi- guration cylindrique, si bien que le matériau explosif est divisé à l'intérieur et à l'extérieur de l'enceinte en zones interne et externe constituant les côtés de la zone ou paroi. Le matériau supplémentaire peut être un combustible métallique en poudre dispersé dans le matériau explosif, et/ou une enveloppe externe, dans laquelle est placé le matériau explosif, peut être formée d'un matériau contenant un combustible métallique. Le dispositif selon l'invention peut comporter avan- tageusement plusieurs zones ou parois sensiblement cylin- driques incorporées dans le matériau explosif. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant Lorsque le matériau explosif placé des deux côtés de la zone ou paroi est amorcé, un souffle explosif est appliqué contre la zone ou paroi L'onde de choc fonda- mentale associée à l'explosion d'un matériau explosif puis- sant se propage habituellement dans le matériau en quelques microsecondes par exemple Cependant, l'allumage et la combustion du combustible métallique au contact de la charge permettent l'entretien de l'onde de pression pendant un temps pouvant atteindre plusieurs millisecondes Ce combustible métallique supplémentaire permet ainsi le main- tien d'une onde de pression d'implosion produite après amorçage de la charge, appliquée à la zone ou paroi et provoquant l'allumage du combustible métallique de la zone ou paroi, si bien qu'une source interne concentrée d'un combustible métallique qui brûle est formée et l'effet global de souffle de la charge est accru. Cette configuration présente un certain nombre d'avantages Les propriétés de détonation de l'explosif puissant ne sont pas affectées par l'addition du métal dans la zone ou paroi; le métal est soumis à des pressions et températures élevées par l'implosion, et provoque ainsi un amorçage satisfaisant de la combustion, et, si un oxydant doit être utilisé, il est possible de l'introduire comme constituant séparé, par mise en oeuvre d'un processus d'im- plosion assurant le mélange et la réaction, si bien qu'il n'est plus nécessaire de fabriquer des mélanges intimement mélangés, constitués d'un explosif, d'un combustible et d'un oxydant. Le combustible métallique du matériau de la zone ou paroi peut être l'aluminium mais il s'agit de préférence d'un métal ou mélange de métaux ayant une chaleur élevée de combustion, par exemple choisi parmi un ou plusieurs élé- ments constitués par le bore, le béryllium et le lithium. Le matériau métallique peut aussi être choisi parmi le magnésium, le titane, le zirconium et leurs mélanges. Il est préférable d'utiliser le bore comme combus- tible métallique de la zone ou paroi Le bore peut être sous forme élémentaire mais il peut aussi être sous forme d'un alliage ou d'un composé avec d'autres éléments Il peut être sous forme d'une composition pyrotechnique, en coopération avec d'autres matériaux exothermiques, par exemple un ou plusieurs des autres métaux spécifiés Le matériau contenant le combustible métallique, par exemple le matériau contenant du bore, est de préférence sous forme d'une poudre Il peut par exemple être disposé comme maté- riau de charge directement dans la charge explosive, par exemple sous forme de bore en poudre ou fritté, ou il peut être placé dans une enveloppe solide convenable disposée dans la charge explosive ou peut être enrobé dans un liant, par exemple une matière plastique qui peut être un liant combustible à grande quantité d'énergie telle que la nitro- cellulose. Un oxydant, par exemple un nitrate minéral tel que le nitrate de potassium, peut éventuellement être ajouté, par exemple en quantité pouvant atteindre 20 % du poids du matériau constituant le combustible métallique de la zone ou paroi. Lorsque le combustible métallique est le bore, l'in- vention constitue un procédé particulièrement avantageux d'utilisation du bore comme combustible métallique On sait que le bore est très réactif et présente une incompatibi- lité à long terme avec les explosifs puissants et peut donner une sensibilité élevée à ces explosifs puissants. Son amorçage est aussi très difficile En conséquence, le bore ne peut pas être utilisé comme combustible métallique en mélange intime avec des explosifs puissants de la même manière que l'aluminium en poudre est utilisé dans cer- taines applications. La présente invention permet la résolution des pro- blèmes précités posés par l'utilisation du bore dans les explosifs puissants Ladite zone ou paroi, lorsqu'elle contient du bore, permet la séparation du bore du matériau explosif En outre, la chaleur dégagée par la combustion du matériau supplémentaire contenant un combustible métallique permet l'amorçage du bore par le mécanisme d'implosion décrit précédemment. Le combustible métallique du matériau supplémentaire contenant le combustible métallique est de préférence l'aluminium, par exemple sous forme élémentaire ou sous forme d'un composé Le matériau explosif puissant placé d'un côté ou des deux côtés de ladite zone ou paroi peut par exemple contenir de la poudre d'aluminium La charge peut avantageusement être disposée dans une enveloppe externe d'aluminium Par exemple, une telle enveloppe est habituellement formée de mousse d'aluminium de faible masse volumique. Le dispositif explosif selon l'invention peut être de l'un quelconque des types de dispositifs dans lesquels un explosif puissant détone afin qu'il donne un souffle, par exemple sous forme de munitions telle que des bombes, des cônes de charge, des obus, des projectiles, des bombes, des mines et analogues. Suivant sa construction et son procédé d'utilisa- tion, le dispositif selon l'invention peut détoner à l'air libre ou sous l'eau le cas échéant En général, les combus- tibles métalliques brûlent à l'air ou dans les produits de détonation ou dans de l'eau ou de la vapeur d'eau. Le matériau de la charge explosive, dans un disposi- tif explosif selon l'invention, peut être tout explosif puissant convenable bien connu des hommes du métier Par exemple, le matériau peut être réalisé sous forme moulée à l'état fondu ou sous forme moulée, comprimée, laminée ou extrudée, mais il s'agit de préférence d'un matériau en poudre ou fritté contenant un combustible métallique fine- ment divisé contenant de l'aluminium Il peut par exemple contenir une composition qui contient un ou plusieurs com- posés choisis parmi le TNT ( 2,4,6-trinitrotoluène), le RDX (cyclo-1,3,5triméthylène-2,4,6-trinitramine), le HMX (cyclo-1,3,5,7tétraméthylène-2,4,6,8-tétranitramine), le perchlorate d'ammonium et le nitrate d'ammoniun, éventuel- lement avec d'autres oxydants, liants, charges ou plasti- fiants tels que des polymères, des matières plastiques, des cires et des liquides organiques, tels qu'ils sont couram- ment utilisés dans les compositions explosives puissantes. De préférence, ladite zone ou paroi a une structure en forme de cuvette à l'intérieur de la charge et elle la divise en une région interne et une région externe La structure en forme de cuvette et la charge peuvent être placées dans un récipient en forme de cuvette L'extrémité externe de la structure en forme de cuvette coïncide prati- quement avec la surface externe des régions interne et externe de la charge placée dans le récipient, de préférence. Les régions interne et externe de la charge peuvent être amorcées par un anneau d'un matériau explosif, par exemple d'un matériau explosif connu sous forme d'une feuille de matière plastique, déposé à l'extrémité de la structure en forme de cuvette et placé au contact des régions interne et externe de la charge L'anneau du maté- riau explosif en feuille peut être amorcé par une série de pistes de matériau explosif, par exemple d'un matériau explosif sous forme d'une feuille de matière plastique, chacune des pistes étant placée à l'extérieur du récipient et étant au contact d'une position parmi une série de positions équidistantes circonférentiellement sur l'anneau. Les pistes peuvent être amorcées par une amorce explosive commune qui peut être déclenchée par un détonateur adja- cent, par exemple du type à pont de fils L'amorce et le détonateur peuvent être avantageusement disposés sous forme d'éléments enfichés dans une cavité formée dans un capuchon placé autour de l'anneau explosif, des pistes et d'une extrémité du récipient. Le matériau explosif en forme de feuille de l'anneau et des pistes peut être un matériau connu à liant de ma- tière plastique, par exemple un matériau connu contenant les ingrédients suivants RDX PIB (polyisobutylène) DEHS (sébaçate de diéthylhexyle) et contenant environ 90 % en poids de RDX. L'amorce explosive peut être formée d'un mélange connu de RDX et d'une cire, par exemple contenant 96 % en poids de RDX et 4 % en poids de cire. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe en élévation latérale d'un cône de charge à souffle accentué selon l'invention; et la figure 2 est une vue en plan du cône de charge de la figure 1 (après enlèvement du capuchon). Comme représenté sur les figures 1 et 2, un cône de charge comporte un récipient 1 en forme de cuvette qui délimite une région sensiblement cylindrique à l'intérieur, le récipient 1 étant formé de mousse d'aluminium ayant une extrémité fermée 3 Le récipient 1 est rempli d'une charge d'un matériau explosif puissant contenant un matériau oxydant mélangé intimement à un combustible métallique formé d'une poudre d'aluminium Une cuvette interne 7 pla- cée dans le récipient 1 et la charge 5 est formée d'un matériau contenant du bore éventuellement mélangé à un autre combustible métallique tel que le zirconium La cuvette interne 7 divise la charge 5 en une région interne Sa et une région externe 5 b L'extrémité ouverte de la cuvette interne 7 coïncide pratiquement avec une surface 9 de la charge 5 tournée vers l'extérieur du cylindre 1 La surface 9 est placée dans le récipient 1 Un anneau 11 de section annulaire formé d'un matériau explosif en feuille est déposé à la surface 9 et recouvre l'extrémité externe de la cuvette 7 et est au contact de la région interne Sa et de la région externe 5 b de la charge 5 Une série de pistes explosives 13 (aussi représentées sur la figure 2) formées d'une feuille d'explosif rejoignent des points différents de l'anneau 11 à partir d'une amorce unique 15 placée à l'extérieur du récipient 1 L'amorce 15 est déclenchée par un détonateur adjacent 17 à pont de fils qui peut être commandé par une mèche connue (non représentée). L'épaisseur de l'anneau 11 est pratiquement égale à la longueur du récipient 1 au-delà de la surface 9 de la charge 5 Un anneau supplémentaire 19 est placé entre l'anneau 11 et le récipient 1 afin que l'espace compris entre eux soit rempli Enfin, un capuchon métallique externe 21, représenté sur la figure 1 mais retiré sur la figure 2, est placé sur les pistes 13, les anneaux 11, 19 et l'extrémité ouverte du récipient 1 Le capuchon 21 a une cavité dans laquelle l'amorce 15 et le détonateur 17 sont avantageusement placés. Lors du fonctionnement, le détonateur 17 commande l'amorce 15 et provoque le lancement d'une onde de choc qui se déplace la long des pistes 13 et atteint les régions interne et externe 5 a et 5 b de la charge 5 par l'intermé- diaire de l'anneau 11 pratiquement au même moment L'amor- çage de la charge 5 est alors réalisé et provoque une implosion sur la cuvette interne 7, cette implosion étant alimentée par l'aluminium contenu dans le matériau explosif de la charge 5 et dans le récipient 1 La cuvette interne 7 jouant le rôle d'une source concentrée de bore est ainsi allumée et la combustion très exothermique du bore augmente l'effet global de souffle du cône de charge. Dans une variante de l'invention, plusieurs cuvettes internes peuvent être présentes et peuvent contenir du bore dans la charge 5, la charge étant ainsi divisée en plus de deux régions Dans ce cas, l'anneau de la feuille explosive recouvre les deux cuvettes et est au contact de toutes les régions de la charge. REVENDICATIONS 1 Dispositif explosif, caractérisé en ce qu'il comporte une charge ( 5) d'un matériau explosif puissant, une zone ou paroi interne ( 7) d'un matériau contenant un combustible métallique et incorporée au matériau explosif, et un dispositif ( 13, 15, 17) destiné à amorcer le matériau explosif de part et d'autre de la zone ou paroi, le maté- riau explosif d'un côté au moins de la zone ou paroi conte- nant un matériau supplémentaire qui contient un combustible métallique ou placé au contact d'un tel matériau. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone ou paroi ( 7) est une enceinte placée autour d'une zone cylindrique ou sous forme d'une série de parties qui correspondent ensemble approximativement à une enceinte placée autour d'un cylindre, si bien que le maté- riau explosif est réparti à l'intérieur et à l'extérieur de l'enceinte, en zones interne et externe constituant les côtés de la zone ou paroi. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau supplémentaire est un combustible métallique en poudre dispersé dans le matériau explosif ou est une enveloppe externe ou est sous ces deux formes, l'enveloppe contenant le matériau explosif et étant formée d'un matériau qui contient un combustible métal- lique. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs zones ou parois ( 7) de forme sensiblement cylin- drique, incorporées au matériau explosif. 5 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans lequel le combustible métallique du matériau de ladite zone ou paroi ( 7) est choisi parmi un ou plusieurs métaux du groupe qui comprend le bore, le béryl- lium, le lithium, le magnésium, le titane et le zirconium. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le combustible métallique de la zone ou paroi ( 7) contient du bore sous forme élémentaire ou d'un alliage ou d'un composé formé avec d'autres éléments. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bore est sous forme d'une composition pyro- technique avec d'autres matériaux exothermiques. 8 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau contenant du bore est sous forme d'une poudre. 9 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau contenant du bore est enrobé dans un liant. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'un oxydant est ajouté en quantité pouvant atteindre 20 % du poids du matériau contenant le combustible métallique de la zone ou paroi ( 7). 11 Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé en ce que l'oxydant est un nitrate minéral. 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le combustible métallique du matériau supplémentaire contenant un combus- tible métallique est l'aluminium. 13 Dispositif selon la revendication 12, caracté- risé en ce que le matériau explosif puissant placé d'un côté ou des deux côtés de la zone ou paroi ( 7) contient de la poudre d'aluminium. 14 Dispositif selon la revendication 12, caracté- risé en ce que la charge ( 5) est disposée à l'intérieur d'une enveloppe externe d'aluminium. Dispositif selon la revendication 14, caracté- risé en ce que l'enveloppe est formée de mousse d'aluminium de faible masse volumique. 16 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que ladite zone ou paroi ( 7) a une forme de cuvette placée dans la charge et divisant celle-ci en une région interne et une région externe. 17 Dispositif selon la revendication 16, caracté- il risé en ce que la charge ( 5) est placée dans un récipient en forme de cuvette, et l'extrémité externe de la structure en forme de cuvette coïncide pratiquement avec la surface externe des régions interne et externe de la charge placée dans le récipient. 18 Dispositif selon la revendication 17, caracté- risé en ce que les régions interne et externe ( 5 a, 5 b) de la charge sont amorcées par un anneau ( 11) d'un matériau explosif déposé sur l'extrémité de la structure en forme de cuvette et placé au contact des régions interne et externe de la charge. 19 Dispositif selon la revendication 18, caracté- risé en ce que l'anneau ( 11) de matériau explosif en forme de feuille est amorcé par une série de pistes ( 13) d'un matériau explosif, chaque piste étant placée en dehors du récipient et étant au contact d'un emplacement d'une série d'emplacements équidistants circonférentiellement sur l'anneau. Dispositif selon la revendication 19, caracté- risé en ce que les pistes ( 13) sont amorcées par une amorce commune ( 15) destinée à être déclenchée par un détonateur adjacent ( 17). 21 Dispositif selon la revendication 20, caracté- risé en ce que l'amorce ( 15) et le détonateur ( 17) sont disposés sous forme d'organes qui peuvent être introduits dans une cavité formée dans un capuchon monté sur l'anneau explosif et les pistes et sur une extrémité du récipient.