Brevet FR2684177A1 — publié le 19930528

La présente invention concerne le domaine des têtes pyrotechniques. La présente invention concerne plus précisément une tête pyrotechnique destinée principalement à disperser au contact ou à proximité d'une cible une substance pyrotechnique, de composition choisie en fonction de lteffet recherché, incendiaire ou incapacitant. Afin d'accroître la portée des armes classiques incendiaires ou incapacitantes telles que les lance-flammes ou les grenades à main, il a été proposé de monter sur un projectile, une tête pyrotechnique comportant notamment une enveloppe remplie d'une substance pyrotechnique et des moyens de dispersion de cette substance sur la cible, classiquement une charge explosive placée au sein de la substance pyrotechnique. Dans le domaine des têtes pyrotechniques visant à incendier, il a été proposé dans l'art antérieur comme substance pyrotechnique des compositions chimiques pyrophoriques qui s'enflamment d'elles-mêmes au contact de l'air et procurent un dégagement très intense de chaleur mais de courte durée. Or, il paraît souhaitable dans certains cas, d'avoir un dégagement thermique moins intense mais sur une durée plus longue. I1 a été proposé dans l'art antérieur et dans ce but des substances pyrotechniques à base d'hydrocarbures liquides ou gélifiés que nous désignerons simplement par gel incendiaire dans la suite. Dans le domaine des têtes pyrotechniques à effet incapacitant, il a été proposé comme substance pyrotechnique des fumigènes, liquides ou gélifiés, que nous désignerons simplement par fumigène dans la suite. L'une des difficultés majeures rencontrées dans le cas de l'emploi d'un gel incendiaire, est de réaliser une bonne dispersion du gel, ni trop étendue car il devient difficile d'enflammer la totalité du gel, ni trop confinée car on perd alors en efficacité. De même, dans le cas de l'emploi d'un fumigène, il convient de veiller à une bonne répartition de celui-ci autour de la cible, pour une efficacité maximale. La dispersion de la substance pyrotechnique est liée à la façon dont se rompt l'enveloppe qui la contient. I1 a été proposé pour disperser la substance pyrotechnique, de placer une charge explosive au centre de celle-ci, la rupture de ltenveloppe ayant lieu sous lteffet de la pression dégagée lors de l'explosion. Cependant, on constate que l'éclatement de l'enveloppe est irrégulier, et la dispersion de la substance pyrotechnique se fait dans des directions qui ne correspondent pas toujours à une bonne répartition de celle-ci. Afin de remédier à cet inconvénient, il a été proposé de pré-fragmenter l'enveloppe de façon à ce que celle-ci éclate plus uniformément. Cependant, la réalisation d'une enveloppe pré-fragmentée se heurte à la difficulté du compromis étendue de la dispersion de la substance pyrotechnique / degré de pré-fragilisation de l'enveloppe. Une charge explosive puissante, placée dans une enveloppe résistante, génère une pression élevée avant la rupture de l'enveloppe et une trop large dispersion de la substance pyrotechnique. Par contre, une enveloppe pré-fragilisée éclate à une pression plus faible, réduisant ainsi la dispersion de la substance pyrotechnique, mais offre une tenue mécanique moindre vis-à-vis des accélérations subies par le projectile au cours de son lancement ou de sa manutention. Par ailleurs, les usinages mis en oeuvre pour pré-fragmenter une enveloppe doivent être précis et sont par conséquent coûteux. Le but de l'invention est d'améliorer les performances des têtes pyrotechniques et d'éviter notamment les inconvénients précités. L'invention atteint ce but grâce à une tête pyrotechnique du type comportant une enveloppe, une substance pyrotechnique contenue dans l'enveloppe et des moyens de dispersion pour disperser ladite substance, caractérisée en ce que les moyens de dispersion comportent des cordeaux détonants de découpage adaptés pour découper l'enveloppe et disperser la substance pyrotechnique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la substance pyrotechnique comprend un gel incendiaire. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la substance pyrotechnique comprend un fumigène. Selon un mode particulièrement avantageux de réalisation de l'invention, les cordeaux sont disposés à l'intérieur de l'enveloppe, et préférentiellement au centre de celle-ci. Les cordeaux sont avantageusement placés à l'intérieur d'un tube traversant la substance pyrotechnique selon un axe de symétrie de l'enveloppe. On préfèrera placer les cordeaux parallèlement à un axe de symétrie de l'enveloppe, et ceux-ci seront avantageusement équirépartis autour de cet axe. On préfèrera utiliser trois cordeaux. Les cordeaux détonants de découpage sont avantageusement constitués par une gaine métallique contenant un explosif, ladite gaine ayant une section droite sensiblement triangulaire, comportant deux flancs inclinés entre eux et réunis à un sommet, et une base concave vers l'extérieur de la gaine, laquelle base est symétrique par rapport au plan bissecteur passant par le sommet joignant les deux flancs, qui est aussi plan de symétrie de la gaine. Avantageusement, le plan de symétrie de la gaine des cordeaux détonants est confondu avec un plan diamétral de la tête pyrotechnique, la concavité de la base de la gaine étant tournée vers l'enveloppe. Selon une caractéristique avantageuse du mode de réalisation utilisant un gel incendiaire, la tête pyrotechnique comporte de plus un dopant pour le gel, contenu dans un compartiment secondaire distinct d'un compartiment principal contenant le gel incendiaire. Avantageusement, le compartiment secondaire est au moins partiellement traversé par les cordeaux. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la tête pyrotechnique comporte une composition pyrogène contenue dans un compartiment auxiliaire, traversé au moins partiellement par un pion explosif en contact avec les cordeaux. Le compartiment secondaire est avantageusement placé, selon l'axe de symétrie de l'enveloppe, entre le compartiment principal et le pion explosif. La tête pyrotechnique selon l'invention est avantageusement munie d'un empenage pour former un projectile, et avantageusement de moyens de propulsion pour former une roquette. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention et au vu du dessin annexé sur lequel - la figure 1 présente en coupe schématique longitudinale prise dans un plan médian une tête pyrotechnique selon un mode de réalisation de l'invention utilisant un gel incendiaire, - la figure 2 est une coupe transversale schématique de la tête prise au niveau du repère A de la figure I, - la figure 3 montre en section droite un cordeau détonant de découpage, - les figures 4 et 5 sont des vues semblables à la figure 3 montrant l'effet de la détonation du cordeau sur une paroi, - la figure 6 est une vue analogue à la figure 2 pour montrer l'effet sur la tête de la détonation de ltensemble des cordeaux, - la figure 7 illustre l'effet de l'explosion du pion explosif sur la dispersion des différentes compositions pyrotechniques de la tête. Bien que cet exemple ne soit pas limitatif on a représenté sur les figures 1 et 2 annexées une tête pyrotechnique destinée à être équipée d'un empenage pour former un projectile. Nous désignons pour la suite de la description respectivement par partie inférieure et par partie supérieure les parties de la tête les plus proches et les plus éloignées, selon l'axe de symétrie de l'enveloppe, de l'empenage sachant que cet empenage est conçu pour être fixé sur l'extrémité de la tête située à gauche sur la figure 1. On a représenté sur la figure 1 une tête pyrotechnique selon l'invention en coupe longitudinale schématique prise dans un plan passant par l'axe de symétrie de révolution de la tête, référencé 101. La tête comporte une enveloppe à symétrie de révolution référencée IrJO typiquement tubulaire, terminée à sa partie inférieure par une calotte 104 sensiblement sphérique, dont la concavité est tournée vers l'extrémité supérieure de l'enveloppe, et munie d'une ouverture circulaire 1040 centrée sur l'axe de symétrie 101 de ltenveloppe. L'enveloppe 100 est fermée à sa partie supérieure par un bouchon 103 serti ou fixé par tous moyens équivalents à l'extrémité supérieure 1002 de l'enveloppe.Le bouchon 103 est symétrique de révolution autour de l'axe 101 et se présente sous la forme générale d'un disque 1033 muni à sa périphérie extérieure d'une jupe cylindrique 1030 centrée sur l'axe 101. La jupe 1030 est placée sur la face extérieure du disque 1033. Le bord libre 1031 de la jupe 1030 est coplanaire avec le bord libre 1000 de l'extrémité supérieure 1002 de l'enveloppe. Le bouchon 103 est muni en son centre d'un logement cylindrique 1034 ouvert vers l'extrémité inférieure 1001 de l'enveloppe. Le logement 1034 fait saillie perpendiculairement au disque 1033 vers l'extrémité supérieure 1000 de l'enveloppe. Le logement cylindrique 1034 est fermé par un fond 1032 avantageusement coplanaire avec le plan perpendiculaire à l'axe 101 contenant le bord libre 1000 de l'extrémité supérieure 1002 de l'enveloppe, et référencé 1010. L'ouverture circulaire inférieure 1040 de l'enveloppe est avantageusement taraudée pour y engager par vissage une bague support 102, qui participe à la liaison de la tête incendiaire avec les moyens de mise à feu de celle-ci. La bague 102 possède un alésage 1020 traversant, centré sur l'axe 101. Les moyens de mise à feu ne sont pas représentés et peuvent être constitués par exemple par un percuteur à inertie dans le cas d'un projectile destiné à exploser au contact de la cible. Une collerette 105 filetée sur son flanc extérieur prolonge avantageusement le corps de l'enveloppe à sa partie inférieure, pour engager par vissage la tête sur un empenage ou des moyens de propulsion ou de guidage non représentés. L'enveloppe 100 est parcourue intérieurement par un tube central 150, emmanché dans la bague 102, et maintenu à sa partie supérieure dans le logement 1034 prévu sur le bouchon 103. Deux plaques séparatrices 106 et 107, disposées perpendiculairement à l'axe 101, entre la paroi externe du tube 150 et la surface intérieure de l'enveloppe définissent trois compartiments à l'intérieur de l'enveloppe, que nous désignerons respectivement, en progressant de la partie inférieure 1001 vers la partie supérieure 1002 de l'enveloppe, par compartiment principal 110, compartiment secondaire 120 et compartiment auxiliaire 130. Un joint d'étanchéité référencé 111 est placé entre la bague 102 et l'enveloppe 100 pour garantir à ce niveau l'étanchéité du compartiment 110. De même, des joints d'étanchéité référencés 121 et 122 sont prévus au niveau de la plaque séparatrice 106 respectivement sur la périphérie interne de l'enveloppe et la périphérie externe du tube 150, pour garantir l'étanchéité entre le compartiment principal 110 et le compartiment secondaire 120. Le compartiment principal 110 occupe avantageusement la plus grande partie de l'espace intérieur à l'enveloppe 100, et contient une substance pyrotechnique pour incendier, typiquement un gel incendiaire 115. Le compartiment secondaire 120, avantageusement placé entre les compartiments principal 110 et auxiliaire 130, contient un dopant 125 pour le gel 115. Le compartiment auxiliaire 130 contient une composition 135 pyrogène, apte à produire un rayonnement thermique très intense, encore appelé "flash thermique". I1 s'agit par exemple d'un mélange pulvérulant d'un corps oxydant et d'un corps réducteur. Le dopant 125 et la composition 135 sont avantageusement à base de mélange de métaux de transition. Les compartiments 120 et 130 occupent de préférence chacun une portion égale de l'espace intérieur à l'enveloppe 100, typiquement un sixième. Un adjuvant par exemple un gaz lacrymogène ou un fumigène 1035 est avantageusement contenu dans l'espace annulaire du bouchon 103 compris entre le plan 1010, le disque 1033, la jupe 1030 et le logement 1034. Le tube central 150 est avantageusement parcouru intérieurement par des cordeaux détonants de découpage référencés 180 et équirépartis sur la face interne de celui-ci. Ces cordeaux détonants de découpage, avantageusement au nombre de trois, sont initiés par un relais pyrotechnique 109, disposé dans l'alésage 1020 de la bague 102. Les cordeaux détonants de découpage 180 se terminent au niveau de la plaque séparatrice 107 par un pion explosif 151, placé dans le tube central 150 au niveau du compartiment auxiliaire 130. Ce pion explosif 151 est amorcé par les cordeaux détonants de découpage. La figure 2 est une coupe schématique transversale prise au niveau du repère A de la figure 1 et montre la disposition relative des cordeaux détonants de découpage 180 à l'intérieur du tube central 150. Ces cordeaux détonants de découpage ont une section droite en forme de V, et sont disposés en étoile, leur base élargie au contact de la surface interne du tube 150. On a repris sur la figure 3, une vue schématique en section droite d'un cordeau détonant de découpage 180. Le cordeau est constitué par une gaine métallique 181 de section essentiellement triangulaire, comportant deux flancs inclinés entre eux d'un angle voisin de 60 , de sommet 184 arrondi convexe vers l'extérieur et de base 185 concave vers l'extérieur, symétrique par rapport au plan bissecteur P passant par le sommet 184, qui est aussi plan de symétrie pour la gaine. La gaine est chargée d'un explosif 182. La concavité tournée vers l'extérieur de la base de la gaine 181 assure la concentration de la puissance explosive dans le plan bissecteur P, qui est avantageusement confondu avec un plan diamétral de la tête incendiaire. Cette gaine métallique 181 est avantageusement réalisée en plomb et l'explosif 182 est avantageusement de l'hexogène. Le choix de la quantité d'explosif 182 contenu dans la gaine 181 permet d'adapter la puissance des cordeaux à la dispersion voulue pour la tête pyrotechnique. Les figures 4 et 5 illustrent le comportement de la gaine 181 sous l'effet de la détonation de l'explosif 182. On remarque à l'examen de la figure 4 que sous l'effet de la détonation, la base de la gaine 181 du cordeau est projetée vers la paroi 150 pour former un dard 183 qui la transperse, comme illustré sur la figure 5. Le fonctionnement de la tête incendiaire est le suivant : des moyens de mise à feu non représentés (avantageusement un percuteur à inertie comme indiqué précédemment), amorcent le relais pyrotechnique 109 qui initie la détonation des cordeaux détonants de découpage 180. La détonation initiée à l'extrémité inférieure des cordeaux se propage selon l'axe du tube central jusqu'au pion explosif 151 avec une vitesse élevée, typiquement de l'ordre de 7 kilomètres par seconde. La détonation des cordeaux s'accompagne d'une montée en température et surtout en pression du tube central qui est découpé radialement par les dards 183 à haute énergie, libérés par la détonation des cordeaux 180.Les dards 183 atteignent rapidement l'enveloppe 100 pour la découper selon trois lignes sensiblement parallèles à l'axe 101 de l'enveloppe 1OO. Sous l'effet de la pression interne, les trois fragments d'enveloppe découpés sont éjectés radialement et le gel incendiaire 115 se trouve dispersé selon trois lobes, dans des directions correspondant au plan bissecteur (B) de chaque dièdre ayant pour arête commune l'axe 101 et contenant deux cordeaux, ainsi qu'illustré sur la figure 6. Le rôle du pion explosif 151 amorcé par les cordeaux 180 est illustré sur la figure 7. On a représenté schématiquement sur cette figure par de petits cercles la composition pyrogène 135 et par de petits carrés le dopant 125 pour le gel 115. Le projectile arrive au contact d'une cible référencée par la lettre C avec une vitesse normale à la cible et orientée de la gauche vers la droite de la figure 7. Le rôle du pion explosif 151 est triple Premièrement, le pion est utilisé pour disperser et initier la composition pyrogène 135. La composition 135 est amorcée en réaction par l'explosion du pion 151 pour créer un "flash thermique". Ce flash thermique, outre l'effet traumatisant qu'il peut générer, sert à enflammer tout ce qui est sensible à la chaleur et notamment la totalité du gel incendiaire, sous l'effet d'une part du fort rayonnement thermique généré, et d'autre part, par la traversée du gel 115 par des particules de composition pyrogène. De par le positionnement relatif du pion 151 et du compartiment 130, les particules 135 sont éjectées dans une direction essentiellement radiale par rapport à la direction d'arrivée du projectile sur la cible. Deuxièmement, de par le positionnement intermédiaire du dopant 125 entre le gel 115 et le pion 151, le dopant est projeté par l'onde de choc référencée 0 résultant de l'explosion du pion vers la partie inférieure de la tête, donc vers le gel. Troisièmement, le pion explosif vise à compenser la vitesse d'arrivée du projectile vers la cible pour assurer une meilleure dispersion du gel autour de celle-ci. La composante de l'onde de choc dirigée vers l'extrémité inférieure de la tête s'ajoute à la composante radiale de l'onde de choc engendrée par la détonation des cordeaux et neutralise avantageusement la vitesse d'entraînement acquise par le gel 115 au moment de l'arrivée sur la cible. La géométrie du pion explosif peut être optimisée pour orienter l'onde de choc dans une direction voulue, notamment vers l'extrémité inférieure de la tête. L'utilisation de cordeaux détonants de découpage permet avantageusement de découper l'enveloppe et de disperser la substance pyrotechnique. Dans le cas d'un gel incendiaire, les cordeaux permettent avantageusement de disposer d'un dopant pour le gel. Dans le cas d'un gel incendiaire ou d'un fumigène, l'invention offre un compromis étendue de la dispersion / puissance de la charge explosive optimal : les mêmes moyens assurent le découpage de l'enveloppe et la dispersion de la substance pyrotechnique, et la rupture de l'enveloppe a lieu lorsque la pression interne n est ni trop faible, ni trop forte pour disperser la substance pyrotechnique. Il en résulte une excellente répartition de la substance pyrotechnique autour de la cible. D'autre part, la structure simple des cordeaux offre une grande fiabilité de fonctionnement, une excellente répétibilité des résultats, ainsi qu'une grande légèreté et autorise l'utilisation d'une enveloppe non fragmentée ce qui permet d'accroître la portée du projectile et/ou d'augmenter la quantité de substance pyrotechnique emportée. Dans le cas de l'application à un projectile, la partie inférieure 1001 de l'enveloppe est équipée d'un empenage et le cas échéant de moyens de propulsion, tandis que la partie supérieure 1002 est équipée d'une ogive. La présente invention n'est cependant pas limitée à une telle application et peut être utilisée dans un engin lancé à la main, tel qu'une grenade à main. REVENDICATIONS 1. Tête pyrotechnique du type comportant une enveloppe (1où), une substance pyrotechnique contenue dans l'enveloppe, des moyens de dispersion pour disperser ladite substance, caractérisée en ce que les moyens de dispersion comportent des cordeaux détonants de découpage (180) adaptés pour découper l'enveloppe (100) et disperser ladite substance. 2. Tête pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cordeaux (180) sont disposés à l'intérieur de l'enveloppe (100). 3. Tête pyrotechnique selon la revendication 2, caractérisée en ce que les cordeaux (180) sont placés au centre de l'enveloppe (100). 4. Tête pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les cordeaux (180) s'étendent parallèlement à un axe de symétrie de l'enveloppe (100). 5. Tête pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les cordeaux (180) sont équirépartis autour d'un axe (101) de symétrie de l'enveloppe (100). 6. Tête pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte trois cordeaux (180). 7. Tête pyrotechnique selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les cordeaux (180) sont placés à l'intérieur d'un tube (150) traversant la substance pyrotechnique selon un axe de symétrie (101) de l'enveloppe (100). 8. Tête pyrotechnique selon l'une des revendictions 1 à 7, caractérisée en ce que les cordeaux (180) sont constitués par une gaine métallique (181) contenant un explosif (182), ladite gaine ayant une section droite sensiblement triangulaire, comportant deux flancs inclinés entre eux et réunis à un sommet (184), et une base (185) concave vers l'extérieur de la gaine, laquelle base est symétrique par rapport au plan bissecteur (P) passant par le sommet (184), qui est aussi plan de symétrie de la gaine (181). 9. Tête pyrotechnique selon la revendication 8, caractérisée en ce que le plan de symétrie (P) de la gaine (181) est confondu avec un plan diamétral de la tête pyrotechnique, la concavité de la base de la gaine (185) étant tournée vers l'enveloppe (100). 10. Tête pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la substance pyrotechnique comprend un gel incendiaire (115). 11. Tête pyrotechnique selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte de plus un dopant (125), contenu dans un compartiment secondaire (120), distinct d'un compartiment principal (110) contenant le gel. 12. Tête pyrotechnique selon la revendication 11, caractérisée en ce que le compartiment secondaire (120) est au moins partiellement traversé par les cordeaux (180). 13. Tête pyrotechnique selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte de plus une composition pyrogène (135) contenue dans un compartiment auxiliaire (130) traversé au moins partiellement par un pion explosif (151), en contact avec les cordeaux (180). 14. Tête pyrotechnique selon la revendication 13, caractérisée en ce que le compartiment secondaire (120) est placé, selon l'axe de symétrie de l'enveloppe, entre le compartiment principal (110) et le pion explosif (151). 15. Tête pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la substance pyrotechnique comprend un fumigène. 16. Tête pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un empenage pour former un projectile. 17. Tête pyrotechnique selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle comporte de plus des moyens de propulsion pour former une roquette.