Brevet FR2703144A1 — publié le 19940930

PROJECTILE INCENDIAIRE L'invention se situe dans le domaine des projectiles destinés à produire des effets incendiaires. De tels projectiles sont décrits par exemple dans la demande de brevet français au nom du demandeur n" 89.06924 ou dans les brevets US 3.905.287 et 3.888.179. Les projectiles connus comportent un réservoir contenant un gel incendiaire, au moins un dispositif de sécurité et mise à feu d'explosifs auxiliaires dont la fonction est d'allumer le gel incendiaire et de le disperser. En général, les forces de pression et de choc des explosifs auxiliaires contribuent à la dislocation du réservoir, selon des lignes de fragilisation de celui-ci obtenues par des rainurages ou par d'autres moyens connus. Les mises à feu sont obtenues soit par fusée d'impact, soit par fusée de proximité. En général également dans les dispositifs connus, la partie avant du projectile comporte une coiffe aérodynamique dont le volume inteme est utilisé pour loger des éléments du projectile. Elle comporte souvent un détecteur d'impact. La partie arrière du projectile peut comporter des moyens de propulsion, de stabilisation du projectile. Elle loge également des éléments nécessaires au fonctionnement du projectile. La partie avant, la partie centrale comportant le réservoir et la partie arrière peuvent être assemblées de différentes façons. II peut s'agir soit d'une structure assemblée unique, le réservoir étant délimité par une partie périphérique de la structure, une cloison avant et une cloison arrière. II peut aussi s'agir d'une structure assemblée logeant un réservoir ayant sa propre structure et fixé à l'intérieur de la structure assemblée, formant la structure du projectile.En général dans les dispositifs connus la gerbe incendiaire, c'est-à-dire le volume de répartition des éclats de gel incendiaire enflammés, est à l'état statique réparti de façon à peu près omnidirectionnelle autour du corps du projectile. L'état statique est un état qui ne se rencontre pratiquement qu'au cours des phases d'essais du projectile, phases au cours desquelles on met à feu le projectile posé sur un socle d'essais. A l'état dynamique, qui est celui que l'on rencontre réellement dans les conditions opérationnelles, la vitesse des éclats est la résultante de deux vitesses, I'une est la vitesse du réservoir au moment de la dispersion, L'autre est la vitesse acquise du fait des forces exercées par l'explosif de dispersion. Du fait de cette composition de vitesse, la forme, en première approximation, sphérique de la surface de dispersion, a son centre qui se déplace à la vitesse d'impact du projectile et son rayon qui varie à la vitesse de dispersion des éclats de l'état statique. La surface de dispersion évolue à l'intérieur d'un cône enveloppe de demi-angle au sommet a définit par Si Vitesse des éclats de l'état statique Vitesse d'impact du projectile et de sommet situé à l'endroit du réservoir au moment de l'éclatement. En général la composition incendiaire nécessite des vitesses d'éjections du même ordre de grandeur, ou plus petite, que la vitesse du projectile au moment de la dispersion impliquant, par la loi de composition des vitesses, un effet de projection vers l'avant des éclats incendiaires qui est justement l'effet recherché. II existe toutefois des situations opérationnelles où cet effet est sans efficacité et où il serait préférable d'avoir un effet de projection réellement omnidirectionnel, voire avec une légère rétroprojection. Cette situation peut se produire par exemple lorsque le projectile est entré par une ouverture dans un blockhaus et s'écrase durement contre un mur. L'écrasement du gel contre le mur n'a qu'une faible efficacité et il est préférable de le disperser de façon plus omnidirectionnelle et de préférence vers l'arrière du mur. Le but de la présente invention est de rendre le projectile capable de la discrimination entre un choc contre une paroi solide, tel un mur statique et une paroi molle comme celles que constituent les parois des véhicules légers. Selon l'invention, en cas de choc dur, on immobilise quasiment le réservoir avant la dispersion, la gerbe projetée étant alors celle de l'état statique. En cas de choc mou, le réservoir n'est quasiment pas ralenti et la gerbe incendiaire conserve son état de dispersion dynamique caractérisé par la projection vers l'avant de la totalité, ou de la presque totalité, de la masse de composition incendiaire. Selon l'invention, ce but est atteint d'une part, par la construction particulière de la coiffe et d'autre part, par l'agencement particulier du mode de liaison entre le réservoir et la coiffe. Selon l'invention, la coiffe est déformable de telle sorte que sa longueur dans la direction axiale du projectile diminue en cas de choc contre un obstacle dur. Cette particularité à elle seule n'est pas suffisante pour freiner de façon rapide le réservoir. C'est pourquoi selon l'invention, au moins une partie structurellement liée au réservoir est montée de façon à pouvoir coulisser axialement vers l'arrière par rapport à une partie structurellement liée à la coiffe. II existe donc entre la coiffe et le réservoir des organes de guidage d'une translation axiale du réservoir vers l'arrière.Afin d'initier ce mouvement du réservoir vers l'arrière de façon suffisamment rapide, il est prévu de disposer une masse de poudre propulsive ou explosive générant par mise à feu des forces résultantes opposées axialement d'une part, sur la structure du réservoir et d'autre part, sur la structure de l'ogive. La masse de poudre ou d'explosif et la vitesse d'action sont choisies pour que l'action de dépotage issue de la poudre ou de l'explosif exerce sur le réservoir une force suffisante pour le freiner quasiment totalement ou inverser le sens de sa vitesse. En résumé, I'invention est relative à un projectile incendiaire ayant un axe longitudinal XX' et comportant un réservoir inclus dans une structure et contenant un gel incendiaire, une coiffe avant, le projectile comportant au moins un dispositif de sécurité et mise à feu d'au moins une charge disposée dans le projectile, le projectile étant caractérisé en ce que la structure incluant le réservoir comporte des premiers moyens de guidage coopérant avec des seconds moyens de guidage structurellement liés à la coiffe pour guider un mouvement de translation axiale du réservoir par rapport à la coiffe un générateur pyrotechnique de dépotage étant placé entre des éléments structurels de la coiffe et des éléments structurels de la structure du réservoir de façon à pouvoir générer des forces axialement opposées sur la coiffe et sur le réservoir, et enfin le projectile comportant des moyens de mise à feu du générateur de dépotage. Dans un mode avantageux de réalisation, le générateur pyrotechnique est disposé dans une chambre formant cylindre, ce cylindre ayant un axe longitudinal parallèle à l'axe du projectile ou confondu avec lui, le cylindre étant fixé sur la coiffe. La pièce structurelle liée au réservoir a alors la forme d'un piston coulissant dans le cylindre. L'ensemble piston-cylindre constitue alors les premier et second moyens de guidage. L'action du générateur exerce des forces égales et opposées d'une part, sur le piston et d'autre part, sur la tête de cylindre. Naturellement, la situation pourrait être inversée le cylindre être lié au réservoir et le piston à la coiffe. Cette solution est avantageuse car elle permet un freinage optimum avec une masse de poudre minimum pour le générateur de dépotage du fait que tous les efforts générés concourent à la réalisation de l'effet de freinage recherché. Selon une autre caractéristique avantageuse de réalisation, le générateur de dépotage est mis à feu par un dispositif de sécurité et de mise à feu unique pour l'ensemble du projectile, L'allumage des explosifs auxiliaires de dispersion et d'allumage du gel incendiaire est alors effectué par l'intermédiaire d'un retard par exemple pyrotechnique lui-même mis à feu par le générateur de dépotage. Outre l'avantage constitué par une sécurité et mise à feu unique pour l'ensemble du projectile, et la simplicité de réalisation qui en découle cette solution offre l'avantage de maîtriser facilement de façon simple et peu coûteuse le retard entre l'allumage du générateur et l'allumage des explosifs auxiliaires. II importe de n'allumer ces explosifs qu'après que l'effet de freinage ait été obtenu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation de l'invention qui sera effectué en référence au dessin annexé. La figure 1 représente une coupe longitudinale faisant apparaître les principaux éléments du projectile selon l'invention et leur agencement. Le projectile 1 comporte de l'avant vers l'arrière les éléments ci-après qui seront décrits chacun en détail ultérieurement: - une coiffe 10, - une masse 20 d'une charge de dépotage, - une structure 30 comportant un réservoir 40, - une partie arrière 50. La coiffe 10 a une forme extérieure assurant une forme aérodynamique au projectile. Elle comporte une partie avant 11 contenant par exemple une matière d'absorption d'énergie élastomère par exemple mousse, ou une structure nid d'abeille. Cette partie avant est déformable sur une longueur L en sorte que lorsque cette coiffe impacte une cible dure avec une vitesse d'impact Vi représentant la vitesse Vp du projectile, la vitesse de la partie arrière de l'ogive V110 diminue. Cette coiffe 10 comporte sur sa partie arrière une chambre de pression 12 dont la structure est composée d'une partie cylindrique de révolution 13 à laquelle est raccordée sur l'avant une calotte sphérique 14. La chambre de pression 12 contient une poudre propulsive 20. La structure de la chambre de pression 12 constitue une structure indéformable sur laquelle s'appuie la structure déformable 11 de l'avant de la coiffe 10. Dans l'exemple de réalisation représenté, la partie avant 11 de la coiffe a une forme sensiblement conique de révolution autour de l'axe Xx' du projectile. Le diamètre de la partie cylindrique 13 n'est que légèrement inférieur au diamètre de la partie conique la plus arrière de la partie déformable. La structure 30 comportant le réservoir 40 comporte les éléments structurels ci-après: Une structure périphérique de révolution 31 autour de l'axe Xx' du projectile. Des parois arrière 32 et avant 33 délimitent avec la partie périphérique 31 une enceinte étanche 40 qui constitue le réservoir de gel incendiaire. La partie avant de la structure périphérique 31 est prolongée par une jupe 34 portant un piston 35. La face avant 36 de ce piston est dans le cas de la réalisation concave. Le piston 35 est emmanché à coulissement dans la partie cylindrique 13 de la chambre de pression 12. Le piston 35 comporte sur sa partie périphérique un segment d'étanchéité 37 en sorte que, lorsque la structure 30 comportant le réservoir est assemblée sur la structure 10 de la coiffe, la chambre 12 est fermée de façon étanche par le piston 35. La fixation longitudinale et rotationnelle de la structure 30 à la structure 10 est assurée par des goupilles de cisaillement 38 traversant radialement le cylindre 13. La poudre propulsive 20 constituant le générateur pyrotechnique de gaz est appuyée sur la partie concave 36 du piston et maintenue par des éléments de calage 16. Dans le volume de projectile compris entre la paroi avant 33 du réservoir et la face arrière 39 du piston 35 ont été logés les explosifs auxiliaires nécessaires à l'éjection de la composition incendiaire. Le fonctionnement de ces explosifs en liaison avec le réservoir 40 et le gel incendiaire 49 qu'il contient est en lui-même connu de l'homme de l'art. Ces explosifs ne seront mentionnés ci-après qu'afin de préparer les explications relatives au mode d'allumage qui fait intervenir de façon particulière à l'invention un retard pyrotechnique 45 dont l'initiation est assurée par le bloc de poudre 20. Les charges auxiliaires sont constituées par une ou plusieurs charges d'éjection 41, du gel incendiaire 49 contenu dans le réservoir 40, une ou plusieurs charges 42 d'allumage du gel incendiaire. Ces charges d'allumage sont souvent appelées par les hommes du métier composition flash. Des cloisons séparatrices 43 sont disposées entre les charges d'éjection 41 et la composition flash 42. Le retard pyrotechnique 45 est situé dans un trou traversant joignant les faces opposées 36 et 39 du piston 35. Le positionnement des charges 20 et des charges 41 est tel que le retard 45 peut être allumé par la poudre 20 et peut lui-même allumer une charge 41. La partie arrière 50 est en elle-même également bien connue de l'homme de l'art. Dans le cas représenté du mode de réalisation de l'invention, elle comporte des ailettes 51 déployables et destinées à la stabilisation du projectile sur trajectoire. Elle loge également une partie du dispositif de sécurité et mise à feu produisant un signal qui allume un cordeau détonant 47 qui, par des traversées étanches 46, 44 des parois 32, 33 du réservoir 40, et 53 du piston 35, met à feu le générateur pyrotechnique 20, celui-ci allumant le retard 45 par l'intermédiaire duquel sont allumées les charges d'éjection 41 qui allument elles-mêmes la composition flash 42. Avant de donner des relations liant entre eux la valeur de différents paramètres à prendre en considération pour dimensionner les éléments constituant l'invention, le mode de fonctionnement de cette dernière sera brièvement rappelé. A l'impact le générateur de gaz appelé encore charge de dépotage 20 est initié ainsi que le retard 45. La pression exercée par les gaz sur le piston 35 provoque le cisaillement des goupilles 38 et le recul du réservoir 40 lié au piston 35. Le retard 45 est tel que la charge d'éjection 41 n'est mise à feu qu'à la fin du mouvement de recul du réservoir par rapport à la coiffe, et avant l'écrasement total de cette dernière. Cet allumage est toujours réalisé, que l'impact se produise sur une cible dure ou molle. Dans les deux cas, L'effet n'est pas le même. A l'impact sur une cible dure, la masse apparente de l'ogive 10 est augmentée artificiellement par l'effet de butoir réalisé par la cible. La masse de poudre constituant le générateur 20 est dimensionnée pour obtenir une vitesse restante absolue du piston 35 très faible. La dispersion dynamique, c'est-à-dire résultant de la composition des vitesses du réservoir, et des vitesses de projection des éclats incendiaires est alors celle optimisée en statique c'est-à-dire omnidirectionnelle. A l'impact sur une cible molle, la masse apparente de l'ogive est sensiblement sa masse réelle. Le piston 35 et le cylindre 13, 14 et les masses fixées respectivement à ces deux parties satisfont au théorème de la conservation de la quantité de mouvement. La coiffe 10 étant relativement légère en sorte qu'avec le même générateur de gaz que dans le cas précédent la vitesse de la partie arrière, la plus lourde, est pratiquement celle du projectile avant l'impact. La dispersion dynamique est dans ce cas directionnelle vers la cible. Des éléments relatifs au dimensionnement des paramètres du mouvement de recul relatif de la partie avant 10 par rapport à la partie arrière 40, 50 seront donnés ci-après. Les techniques de calcul employées sont celles utilisées dans ce qui est appelé le dépotage des sous-munitions. II s'agit de technique où des masses sont mises en mouvement avec de très fortes accélérations initiales par le moyen de charges pyrotechniques dites de dépotage. Le dépotage est obtenu par effet mortier et une charge propulsive. On désigne par: - m1, la masse de l'ogive 10, - m2, la masse de la partie arrière éjectable 40, 50, - h, la longueur de dépotage ctest-à-dire la longueur de recul du piston 35 dans le cylindre 13 nécessaire pour obtenir une vitesse absolue de la partie arrière faible ou nulle, - L, la longueur d'amortissement de l'ogive, c'est-à-dire la longueur prévue d'écrasement, - S, la section de poussée au dépotage, - Vci, le volume initial de la chambre de dépotage 12, - Vcf, le volume final de la chambre 12 en fin de dépotage, - a, le rapport du volume initial au volume final de la chambre 12, - Vp = Vi, la vitesse d'impact du projectile, - V2/o, la vitesse restante de la partie arrière avec V2/0 =-#.Vp - V10, la vitesse restante de l'arrière de l'ogive avec V110 = B.Vp - n, l'exposant de LEDUC les paramètres # et T1 sont liés par 0#h-#.L ###1 L-h La pression maximale PM de dépotage sur cible dure est estimée selon la méthode de LEDUC 16.Vi2.(#+#).(1+#).m2 PM > 27.S.h et selon la méthode générale (1+#).(#+#).m2.Vi2 (1+#).(#+#).m2.Vi2 # Pm # S.h.(1+&alpha;) S.h le point de fonctionnement est estimé par résolution de 2.S.h.(1+&alpha;).PM-2.(1+#).(#+#).m2.Vi2 tM = &alpha;.PM.Vi.S.(#+#) La pression p*M de dépotage sur cible molle est quant à elle approchée par:: Le temps d'écrasement Te de l'ogive sur cible dure est estimé par: 2.L =(1+#).Vi Le temps # de dépotage sur cible dure est estimé par: 2.h Vi (A+v) Le temps * de dépotage et le temps t*M du pic de pression sur cible molle sont estimés par la résolution de La vitesse restante de la partie arrière V*(t*) 210 après dépotage sur cible molle est estimée par: P@M(#@.(1+&alpha;)-&alpha;.#@M) V*(#*)2/0=Vi-S. 2.m2 Les formules ci-dessus permettent de calculer la masse de la charge de dépotage nécessaire en fonction de sa nature ainsi que le dimensionnement de la chambre de pression 12, lorsqu'on a fait des hypothèses sur la vitesse restante V2/0 sur cible dure, les valeurs des différentes masses du projectile étant connues ainsi que la longueur L d'écrasement de l'ogive. Le retard 45 est, quant à lui, dimensionné pour donner un retard égal au temps # de dépotage sur cible dure. REVENDICATIONS 1. Projectile incendiaire ayant un axe longitudinal XX' et comportant un réservoir (40) inclus dans une structure (30) et contenant un gel incendiaire (49) et une coiffe avant (10), le projectile comportant au moins un dispositif de sécurité et mise à feu (52) d'au moins une charge disposée dans le projectile, le projectile étant caractérisé en ce que la structure (30) incluant le réservoir (40) comporte des premiers moyens de guidage (35) coopérant avec des seconds moyens de guidage (13) structurellement liés à la coiffe (10) pour guider un mouvement de translation axiale du réservoir (40) par rapport à la coiffe (10) un générateur pyrotechnique de dépotage (20) étant placé entre des éléments structurels (14) de la coiffe (10) et des éléments structurels (35) de la structure (30) du réservoir (40) de façon à pouvoir générer des forces axialement opposées sur la coiffe (10) et sur le réservoir (40), et enfin le projectile comportant des moyens de mise à feu (52) du générateur pyrotechnique de dépotage (20). 2. Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier (35) et second moyens (13) de guidage sont constitués par un piston (35) coulissant dans un cylindre (13), le générateur (20) étant disposé dans une chambre (12) ménagée entre le piston (35) et une tête de cylindre (14) fermant la partie du cylindre (13) opposée au piston. 3. Projectile selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le générateur (20) est maintenu dans la chambre 12 par des moyens de calage (39). 4. Projectile selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston (35) est maintenu axialement dans la chambre (12) par des moyens (38) capables de rupture. 5. Projectile selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'un seul dispositif de sécurité et mise à feu (52), ce dispositif pouvant initier le générateur de dépotage (20) d'autres charges (39, 42) étant initiables par un retard pyrotechnique (45) allumable par le générateur (20). 6. Projectile selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité et mise à feu (52) est logé dans une partie structurelle (50) du projectile située en arrière du réservoir (40) de gel incendiaire, un cordeau détonant (47) liant la mise à feu et le générateur pyrotechnique (20). 7. Projectile selon la revendication 5, caractérisé en ce que le retard pyrotechnique (45) d'allumage des autres charges (39, 42) est logé dans le piston (35) entre une face avant (36) et une face arrière (39) de celui-ci. 8. Projectile selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que une partie (11) au moins de la coiffe située en avant des seconds moyens de guidage (13), est déformable avec absorption d'énergie. 9. Projectile selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie déformable avant (11) de la coiffe (10) contient un matériau élastomère. 10. Projectile selon la revendication 8 caractérisé en ce que la partie déformable avant (11) comporte une structure nid d'abeille.