Brevet FR2678723A1 — publié le 19930108

Le secteur technique de la pressente invention est celui des projectiles explosifs, notamment de défense anti-aerienne. Ces projectiles, qui peuvent être du type missile guidé, comportent une charge explosive, dont on cherche à augmenter l'efficacité contre une cible aérienne. On connaît donc des charges de ce type présentant un axe d'ef- fets Çocaîisês dans une direction prédéterminée. L'amorçage de ces charges peut être commandé par des moyens de détection de la proximite de la cible, par exemple émetteur-recepteur radio-électrique à effet Doppler. On sait bien sur adapter la structure d'une charge explosive pour obtenir des effets vulnérants Vocalises contre une cible aérienne. Par exemple, le brevet US 3 949 674 décrit une charge cylindrique compartimentée radialement. Le brevet US 3 565 009 décrit lui-aussi une charge cylindrique à quatre secteurs qui peuvent être amorcés en fonction de leur position par rapport à la direction de la cible. Le brevet 3 985 077 décrit une charge dont la structure de différents explosifs est telle que cette charge présente un axe d'effet privilégié. Ces charges étant pour la plupart situées à 11 intérieur d'une enveloppe de révolution autour de l'axe du projectile, on sait aussi mettre à profit la structure ou la déformation de cette enveloppe pour obtenir les effets focalises recherchés. Par exemple, le brevet US 4 026 213 decrit une charge explosive annulaire comprise entre deux enveloppes cylindriques, dont une,extérieure, est mince et facilement déformable par la charge qui est amorcee en un point diamétralement opposé par rapport à la cible. On a proposé de mettre la charge explosive en rotation et de l'amorcer par l'intermédiaire de moyens de détection de la proximité de la cible. Le eertificat d'utilité FR 2 388 468 decrit un projectile mis en rotation lente et comportant une enveloppe de révolution contenant une charge explosive. Ce projectile comporte des moyens d'aplatissement de l'enveloppe disposés sensiblement en périphérie. de celle-ci et couvrant au moins un secteur angulairement limité par rapport à l'axe, et des moyens de detection de la direction de la cible par rapport à l'axe associes aux moyens d'aplatissement pour provoquer de manière sélective un aplatissement de l'enveloppe et de la charge sensiblement en regard de la cible, les moyens de détection de la proximité de la cible et les moyens de détection de sa direction étant combines avec des moyens de coordination et de retard pour assurer 1' aplatissement precité avant l'ex- plosion de la charge. L'aplatissement de l'enveloppe et de la charge a pour effet d'assurer la projection des fragments de la zone aplatie de l'enveloppe dans une direction perpendiculaire à cet aplatissement. Ceci assure donc la concentration désirée des fragments en direction de la cible, puisque-l'aplatissement a été-réa- lisé en regard de celle-ci. Ces divers projectiles présente l'inconvénient d'un nombre limité de directions préférentielles puisque tributaire de points d'amorçages en nombre limité. On a alors proposé de mettre en rotation la charge explosive et de l'amorcer par l'intermediaire des moyens de détection de la proximité de la cible. Ainsi le brevet DE 2 519 507 décrit une charge pouvant présenter plusieurs effets dirigés prédéfinis, donc en nombre limité, et qui est mise en rotation par un moteur. Le brevet US 4 157 685 décrit un projectile dont la charge et la fusee de proximité sont montés sur un système à la cardan pour créer un axe d'effets focalisés omnidirectionnel. L'inconvenient de ces deux solutions connues est de faire tourner dans un temps très court l'ensemble lourd de la charge explosive donc de nécessiter une grande dépense d'energie. Un autre inconvénient des projectiles connus de ce type est le fait qu'ils présentent des secteurs depourvus d'effets vulnérants puisqu'ils fonctionnent suivant un principe de transfert de l'énergie ou de la matière dans des directions privilégiées. L Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précédents et d'augmenter de manière importante l'efficacité des projectiles du genre précité, tout en permettant de concentrer dans une infinité de directions pré ferentielles et au prix d'un effort d'énergie minimal, une grande proportion de l'énergie de la charge explosive et des moyens vulnérants qu'elle projette, en améliorant la synchronisation de l'amorçage lors de la coincidence de l'axe rotatif d'effets focalisesde la charge avec la direction de la cible. L'invention a donc pour objet un projectile explosif, notamment antiaérien, comprenant une charge a effet directionnel rotatif présentant une charge explosive principale projetant des moyens vulnérants focalisables, et une fusée de proximité dotée d'une capacité de discrimination azimutale d'une cible, projectile caractérisé en ce que les moyens vulnérants focalisables sont montés en rotation autour de la charge explosive principale fixe pour la création d'un axe rotatif d'effets focalisés, et des myens pour la détection de la cotncidence de l'axe rotatif d'effets focalisés avec la direction de la cible, pour la mise à feu de la charge. La charge explosive est de préférence cylindrique, et des moyens d'amor çage de la charge explosive sont montés en rotation autour de celle-ci, qui est entourée par un tube metallique. Suivant une première variante, le projectile selon-l'invention est caractérise en ce qu les quelles moyensvulnérantsfocalisables sont constitués par un rotor comprenant un corps de fragmentation annulaire entourant un chargement explosif annulaire dont un secteur est pourvu d'un groupe d'éclats préformés ou prédéterminés, des moyens d'amorçage du chargement explosif annulaire et de la charge explosive principale, et plusieurs bandes explosives longitudinales périphériques pour L'éjection de barreaux métalliques pour la mise en rotation du rotor. On peut observer que le projectile selon l'invention présente simultanément les avantages suivants - mise à profit du dispositif auxiliaire d'orientation pour infliger un premier endommagement à la cible (éjection de barreaux métalliques), - infinité de directions préférentielles qui peuvent être obtenues en raison de la rotation continue du corps de fragmentation (rotor) et, - le fait que le choix de la direction d'effet focalisé ne soit pas fait au moment de la detection mais au moment de la mise à feu proprement dite. En effet, bien que le délai qui s'ecoule entre la détection et la mise à feu soit en gé- néral très court - quelques millisecondes 7 il peut arriver que la cible change de direction azimutale par rapport au missile. Selon une deuxième variante, l'invention a pour objet un projectile tel que décrit plus haut, dans lequel les moyens vulnérants focalisables sont constitues par un rotor comprenant un corps de fragmentation annulaire, dont un secteur est pourvu d'un groupe d'éclats préformés ou prédéterminés, le secteur com plémentaibe étant évidé et entourant partiellement la charge principale cylindrique fixe, une partie de ce secteur evidé étant occupee par une charge de poudre propulsive initiée par un inflammateur pour la mise en rotation du corps annulaire. Un autre objet de l'invention est un projectile tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce que les moyens vulnérants focalisables sont constitués par un groupe d'eclats préformes ou prédéterminés, projetés en rotation le long d'un chemin annulaire compris entre deux enveloppes concentriques fragmentables entourant la charge explosive. Le groupe d'éclats préformés peut être projeté en rotation par un chargement de poudre, ou par un gaz sous pression. Selon une autre variante, qui comporte alors une fusée de proximité omnidirectionnelle, le rotor comporte de plus une fusee de proximite à lobe étroit axé suivant l'axe d'effets focalisés, la coincidence de ce dernier avec la direction de la cible initiant la mise à feu de la charge explosive principale. Par rapport & la première variante, ces quatre derniers modes de réalisation he présentent pas une charge à double effet, mais celle-ci réunit cependant tous les avantages des charges tournantes (infinite de directions préférentielles pour la création d'un axe d'effets focalisés, et insensibilité aux changements rapides de la direction azimutale projectile-cible), ajoutés à l'amélioration de l'efficacité de la charge due à la meilleure synchronisation entre la coîncidence de l'axe d'effets focalisés avec la direction de la cible, pour la mise à feu de la charge. D'autres avantages de l'invention apparaitront de la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnée sans caractère limitatif, en référence au dessin sur lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un projectile conforme & l'invention, - la figure--2 est une coupe transversale selon II-II de la figure 1, - la figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 1, - la figure 4 est une coupe selon IV-IV de cette même figure, - la figure 5 est une coupe axiale schématique d'une deuxième variante d'un projectile selon l'invention, - la figure 6 est une coupe selon VI-VI de la figure 5, - la figure 7 est une coupe axiale schématique d'une troisième variante d'un projectile selon l'invention, - la figure 8 est une coupe selon VIII-VIII de la figure 7, - la figure 9 schématise la coupe axiale d'une quatrième variante de l'invention, - la figure 10 est une coupe suivant X-X de la figure 9, - enfin la figure 1 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un projectile selon une cinquième variante, - tandis que la figure 12 est une coupe transversale suivant XII-XII de la figure 11. Dans les modes de réalisation décrits ci-après, le projectile explosif de défense anti-aérienne, est, par exemple, auto-propulsé. I1 comporte une enveloppe 1 de préférence en matériau léger, (métal léger comme un alliage d'aluminium, ou composite fibre-résine), et de révolution autour d'un axe Z-Z', contenant une charge explosive principaleZ2, par exemple un chargement d'hexolite.Des moyens d'amorçage sont prévus pour provoquer l'explosion de la charge 2 autour de l'axe Z-Z', ce qui arrache l'enveloppe 1 et projette des moyens vulnérants focalisés suivant l'axe XX'.- Dans une coiffe avant profilee 3, le projectile - comporte des moyens de détection de la proximite d'une cible aérienne 4, pour commander les moyens d'amorçage et faire exploser la charge 2. De façon connue, les moyens de détection de la proximité de la cible 4, ou fusée de proximité, peuvent présenter une capacite de discrimination azimutale et comportent un bloc emetteur-récepteur radio-électrique 5, opérant par exemple en ondes centimétriques par impulsions brèves et rapprochées. Associé au bloc 5, un calculateur est sensible à la difference algébrique existant entre la fréquence du rayonnement émis par le bloc 5 et la fréquence du rayonnement reçu après réflexion sur la cible 4. Le calculateur actionne nn relais (non représenté), pour provoquer le fonctionnement des moyens d'amor çage lorsque la différence précitée tend a s'annuler pour changer de signe, indiquant la proximité de la cible 4. Dans les quatre premiers modes de realisations (figures 1,5,7 et 9), la fusée de proximité 5 à discrimination sectorielle émet huit lobes de détection 61 à 68 qui peuvent detecter la cible 4 indépendamment les uns des autres. Le cinquième mode de réalisation (figure 11) est équipé d'une fusée de proximité omnidirectionnelle classique 37t Les moyens de détection sont électriquement reliés à un boîtier d'allumage. Les projectiles selon l'invention sont équipés de façon générale de moyens pour prendre en compte la rotation autour de la charge principale de moyens vulnérants focalisables. Ces moyens sont électriquement reliés à un comparateur 9 de la position angulaire des moyens vulnérants par rapport à la pointe du projectile dans laquelle se trouve la fusée de proximité. Dans cette pointe, est également logé un boîtier de mise à feu 10 de la charge principale. Sur les figures 1,3 et 4, un projectile selon l'invention présente une charge explosive composée d'une partie fixe (stator), et d'une partie en rotation autour de cette dernière (rotor). La partie fixe est le chargement explosif principal cylindrique 2, logé dans un tube métallique 11 par exemple en alliage léger, qui assure la liaison mécanique entre l'arrière du projectile et sa coiffe 3, à l'intérieur de laquelle sont disposés la fusée de proximité 5, un éventuel auto-directeur et les organes de mise à feu mentionnés plus haut. La partie en rotation comporte essentiellement le corps de fragmentation annulaire 12 de la charge principale 2. Ce corps est par exemple constitué en acier prefragmenté par bombardement électronique. Un secteur 13 de cet anneau presente un supplément d'éclats préformés par exemple en acier, destines à être projetés vers la cible lors de l'orientation adequate de la partie en rotation. Ces eclats constituent partiellement les moyens vulnérants focalisables. Le chargement explosif est compléte par de ltexplosif secondaire 13a dans la partie tubulaire ou il n' y a pas d'eclats préformes, et comporte deux points d'amorçage 14 et 15 de la charge principale, disposespar exemple à 22,50 de part et d'autre de l'axe d'effet focalisé, et bien sûr, diamétralement opposés au secteur d'éclats préformes. Ces amorçages comprennent des amorces électriques et des comprimés renforçateurs. La partie en rotation comporte encore, à sa peripherie, huit bandes explosives longitudinales-161 & 168 pour l'éjection de huit barreaux métalliques 171 à 178' par exemple en acier. Ces bandes sont mises à feu par huit canaux explosifs 181a 188 reliés à un relais 19, fixe et logé dans la pointe du projectile, lui-même relié à un boîtier d'allumage 20 commandé par la fusée de proximité. La description suivante du fonctionnement de cette première variante d'un projectile selon l'invention fait apparaître le double effet de la charge explosive qui l'equipe:dans un premier temps, elle éjecte les barreaux métalliques, ce qui l'oriente, par effet de "tourniquet pyrotechnique", dans une direction prédéterminée afin que, dans un second temps, elle focalise des éclats sur la cible. La fusée de proximité à discrimination sectorielle émet huit lobes de détection 61 68 qui peuvent détecter la cible 4 indépendamment les uns des autres. Dès l'instant de détection de la cible, uh ordre électrique est transmis au boîtier d'allumage 20 qui commande la mise à feu du relais 19 lui-même connecté aux huit canaux explosifs 181 à 188 qui assurent la mise & feu des huit bandes explosives 161à 168. La détonation de ces huit bandes provoque la projection des huit barreaux metalliques 171a 178 qui, par effet de conservation de la quantité de mouvement, donnent lieu à la rotation (d'ordre de 500 tours/ seconde) rapide du revêtement de la charge 12, et de ses accessoires 14,15,13 et 13a en sens inverse.Lors de la détonation des huit bandes, le revêtement externe 1 du projectile est arraché. Un capteur de rotation 21(potentiométrique, par exemple), fixé, d'une part, sur l'avant du missile et, d'autre part, sur le corps de fragmentation mobile en rotation, renseigne à tout instant le comparateur 9 de la position angulaire du corps de fragmentation par rapport à la pointe du projectile dans laquelle se trouve la fusée 5. Des que l'angle 22 qui sépare l'axe d'effet dirigé X'X de l'axe du lobe détectant Y'Y devient nul, le comparateur 9 émet un ordre électrique vers le boîtier de mise à feu principal 10 qui commande l'initiation des deux relais 14 et 15 et assure ainsi l'amorçage de l'explosif secondaire 13a qui lui-meme transmet la détonation au chargement explosif central 2. La transmission de l'impulsion de mise à feu entre 10 et 14 ou 15 peut être assurée indifféremment au travers d'un système balai et collecteur ou d'une connection filaire souple ayant suffisamment de "mou" pour permettre au moins un tour complet. Ce système de transmission de l'impulsion n'est pas représenté sur le dessin. La variante illustrée sur les figures 5 et 6 ne comporte pas de "tourniquet pyrotechnique". L'équipement de la pointe du projectile est tout fois identique & celui de la première variante. Le rotor comprend un corps de fragmentation annulaire 23, compris entre le tube cylindrique 11 entourant la charge principale 2, et l'enveloppe 1 du projectile. Dans ce corps est menagé un évidement annulaire 23a, dont une partie est occupée par un chargement de poudre propulsive 24. Cette poudre est initiée par un inflammateur 25, et relié au boitier d'allumage 20 commande par la fusée de proximité, une clavette 25a sert de culasse pour propulser le corps de fragmentation entre les enveloppes 11 et 1.La position angulaire de l'axe d'effets focalises est repéree par au moins un capteur de rotation 21. Dans les autres variantes ci-après, seul le groupe d'éclats préformés ou prédéterminés est mis en rotation dans un "canon circulaire" ce qui peut conduire à de meilleurs rendements que dans les cas précédents où l'ensemble du revêtement tournant est propulsé. Les figures 7 et 8 illustrent une charge comprenant une charge explosive principale 2 cylindrique, entourée par deux enveloppes concentriques 26 et 27 fragmentables en acier. Un chemin annulaire 28 est ménagé entre ces enveloppes pour le guidage d'un groupe d'éclats 13 préformés en acier présentant la forme d'un secteur d'environ 45 . Un chargement de poudre propulsive secondaire 29 est initié par un inflammateur 30 qui par l'intermédiaire d'une piece 30a,sert à la fois à la solidarisation et le centrage des enveloppes concentriques. Cet inflammateur est relié au boîtier d'allumage 20. Des détecteurs de positions 311à 315du secteur d'éclats sont disposés sur l'enveloppe dans sa partie médiane, et sont électriquement relies au comparateur 9, luimême relié au boîtier de mise à feu 10 de la charge principale 2. Le fonctionnement est alors le suivant. Dès l'instant de détection de la cible, un ordre électrique est transmis au boîtier d'allumage 20 qui commande la mise à feu de l'inflammateur 30 assurant ainsi la combustion de la poudre propulsive 29 qui propulse le groupe d'éclats preformés 13 dans un mouvement circulaire entre les deux corps de fragmentation concentriques 26 et 27. La pièce 30a assure & la fois le rale de culasse du canon circulaire et de logementae l'inflammateur 30. Des capteurs de positions discrets 311a 315, dont le nombre n'est pas limitatif, ou tout autre capteur de position connuveren-n seignent à tout instant le comparateur 9 de la position angulaire de 13 par rapport à la pointe du projectile dans laquelle se trouve la fusée 5. Dès que l'angle 32 qui sépare l'axe X'X mobile du groupe d'éclats préformés de l'axe Y'Y du lobe détectant devient nul, un ordre électrique est transmis au boîtier d'allumage 10 qui provoque la mise à feu du relais 33 et, par là-même, du chargement explosif principal 2. Dans la variante. représentée.sur .les figures 9 et 10, le canon circulaire est alimente par un gaz sous pression. La structure du projectile, dans ses parties détection et charge tournante est voisine de celle de-l'exem ple,precédent, Les moyens de mise en rotation du groupe d'éclats préformes sont différents. On voit un réservoir de stockage 34 d'un gaz sous très haute pression, logé dans la coiffe du projectile. L'ouverture de ce réservoir est commandé par le boîtier d'allumage 20 par l'intermédiaire d'une vanne pyror technique 35 qui libère le gaz dans un conduit 36. Ce dernier débouche dans l'espace annulaire ménagé entre les enveloppes concentriques 26 et 27.La détente du gaz derrière le secteur 13 d'éclats préformés assure la propulsion de ce dernier, et le projectile fonctionne comme le précédent. Les figures 11 et 12 montrent une autre variante de tête militaire équipee d'une charge à revêtement tournant et d'une fusée de proximité tournante. La charge explosive peut être indifférement du type "tourniquet pyrotechnique" ou "canon circulaire". Une fusée de proximité omnidirectionnelle classique 37 permet de détecter la cible 4 dès son entrée dans le lobe 38. Dès lors, un ordre électrique est transmis au boitier d'allumage 20 qui provoque le processus de mise en rotation du revêtement tournant 39 et d'une seconde fusée de proximité 40 à lobe etroit assujettie à 39 et axée sur l'axe d'effet accrû X'X. Des que la cible 4 entre dans le lobe étroit 41 un signal électrique est transmis au boîtier d'allumage 10 qui initie le relais 33 provoquant ainsi la détonation du chargement explosif principal 2. REVENDICATIONS 1 - Projectile explosif, notamment anti-aérien, comprenant une charge & effet directionnel rotatif présentant une charge explosive principale projetant des moyens vulnérants focalisables, et une fusee de proximite dotée d'une capacité de discrimination azimutale d'une cibles projectile carac térisé en ce que les moyens vulnérants focalisables sont montés en rotation autour de la charge explosive principale fixe pour la création d'un axe ro en ce qu'il comprend tatif d'effets focalisés, et/des moyens pour la détection de la coîncidence de l'axe rotatif d'effets focalisés avec la direction de la cible, pour la mise à feu de la charge. 2 - Projectile selon 1, caractérisé en ce que la charge explosive est cylindrique. 3 - Projectile selon 1 ou 2, caractérisé en ce que des moyens d'amorçage de la charge explosive sont montés en rotation autour de celle-ci qui est entourée par un tube métallique. 4 - Projectile selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens vulnérants focalisables sont constitués par un rotor comprenant un corps de fragmentation annulaire entourant un chargement explosif annulaire dont un secteur est pourvu d'un groupe d'éclats préformes ou prédéterminés, des moyens d'amorçage du chargement explosif annulaire et de la charge explosive principale, et plusieurs bandes explosives longitudinales périphériques pour l'ejec- tion de barreaux métalliques pour la mise en rotation du rotor. 5 - Projectile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens vulnérants focalisables sont constitués par un rotor comprenant un corps de fragmentation annulaire,sdont un secteur est pourvu d'un groupe d'éclats préformés ou prédéterminés, le secteur complémentaire étant evidé et entourant partie: lement la charge principale cylindrique fixe, une partie de ce secteur évidé étant occupée par une charge de poudre propulsive initiée par un inflammateur pour la mise en rotation du corps annulaire. 6 - Projectile selon 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens vulnerants focalisables sont constitués par un groupe d'éclats préformés ou prédétermines, pro jectés en rotation, le long d'un chemin annulaire compris entre deux enveloppes concentriques fragmentables entourant la charge explosive. 7 - Projectile selon la revendication 6 caractérisé en ce que le groupe d'éclats est projete en rotation par un chargement de poudre. 8 - Projectile selon la revendication 6, caractérisé en ce que le groupe d'éclats est projeté en rotation par un gaz sous pression. 9 - Projectile selon l'une des revendications 1 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un détecteur de position du groupe d'eclats, fixé sur l'enveloppe externe,du projectile, et coopérant avec les moyens de détection de la.coîn- cidence de-l'axe rotatif d'effets focalises avec la directiom de la cible. 10 - Projectile selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un inflammateur logé dans une pièce assurant la solidarisation et le centrage des enveloppes concentriques. 11 - Projectile selon les revendicatiohs 4 ou 5, comportant une fusée de pro ximité omnidirectionnelle caractérisé en ce que le rotor comporte une seconde fusee de proximité à lobe étroit axé suivant l'axe d'effets focalisés, la colncidence de ce dernier avec la direction de la cible initiant la mise à feu de la charge explosive principale. 12 - Projectile selon la revendication 5, caractérisé en ce que la charge principale fixe présente une clavette servant de culasse pour la propulsion du corps annulaire.