Brevet FR2704052A1 — publié le 19941021

CHARGE FORMEE MULTIAMORCABLE L'invention se situe dans le domaine des charges militaires formées à revêtement projeté du type charge creuse ou à génération de noyau. De façon connue ce type de charge comporte de l'avant vers l'arrière un revêtement destiné à être projeté, un explosif et une enveloppe de confinement de l'explosif. Selon la forme du revêtement on peut obtenir soit un noyau, projectile solide animé d'une grande vitesse soit un jet de charge creuse efficace à une faible distance en avant de la charge. La distance d'efficacité est estimée à environ dix fois le calibre de la charge. En général la charge est de révolution autour d'un axe et les directions avant et arrière sont définies par rapport à cet axe. En général également l'explosif est amorcé par un point central arrière. On sait que l'efficacité du revêtement projeté dépend pour une bonne part de la forme de l'onde de détonation arrivant sur le revêtement. Afin de conformer l'onde, on a par exemple en ce qui concerne les charges creuses disposé des matériaux inertes formant lentille pour ondes de choc de façon à conformer l'onde pour lui donner une forme plane perpendiculaire à l'axe de révolution. Parfois comme décrit dans le brevet FR 2.672.380 pour atteindre ce résultat un volume gazeux en forme de demi-lune a été ménagé entre un explosif donneur et un explosif récepteur. Les conformateurs d'onde présentent l'inconvénient d'augmenter le volume de la charge en particulier dans sa dimension longitudinale. Le revêtement projeté a dans les charges creuses une forme de cône ouvert sur l'avant à angle au sommet aigu ce qui représente un volume vide dont la grande dimension est également longitudinale. On voit donc que dans ces charges le conformateur d'onde et le cône de revêtement contribuent à augmenter la longueur axiale de la charge. Pour diminuer la dimension de la charge dans la direction axiale on a réalisé des charges creuses à amorçage inverse. De telles charges connues permettent d'utiliser des revêtements coniques avec des angles d'ouverture au sommet allant de 90" à 1200, ce qui permet de diminuer la dimension longitudinale du cône, de plus elles n'utilisent pas de conformateurs d'onde car l'amorçage se fait par plusieurs détonateurs disposés en couronne sur une surface latérale de l'explosif au voisinage de la partie la plus avant du revêtement conique. C'est parce que l'amorçage est fait par l'avant qu'il est dit inverse. Ce type de charge ne nécessite qu'une faible épaisseur d'explosif en arrière du sommet du revêtement conique.Ces charges ont donc l'avantage d'une faible longueur mais nécessitent en général un surcalibrage pour avoir la même efficacité qu'une charge à amorçage arrière. Le but de la présente invention est d'augmenter, pour une même masse d'explosif l'efficacité d'une charge à revêtement projeté. Cette efficacité est augmentée par la conformation de l'onde de détonation obtenue directement sans conformateurs de type lentille en matériau léger ou projection de métal par un premier explosif et sans augmentation du calibre. Pour une charge creuse l'amélioration d'efficacité est obtenue par l'augmentation de la vitesse de tête de jet et donc par l'augmentation du gradient de vitesse dans le jet de charge creuse. Cette augmentation du gradient de vitesse du jet produit un jet plus fin à une même distance ou un jet de même diamètre à une distance plus courte de la charge. Pour une même masse de revêtement on produit donc un trou plus fin mais plus profond ce qui permet de percer des épaisseurs de blindage accrues. Dans les charges à génération de noyau l'efficacité est accrue par la possibilité de générer pour une même vitesse initiale et pour une même masse d'explosif des noyaux plus lourds et/ou ayant un rapport longueurldiamètre plus grand. L'invention permet dans les deux cas - charge creuse et charge à génération de noyau - pour une même efficacité, de diminuer la longueur axiale de la charge sans augmenter son calibre. Ce surcroît d'efficacité provient de l'amélioration du rendement de transfert d'énergie entre l'explosif et le revêtement. Dans une forme particulière de réalisation, I'invention permet de plus, pour les charges creuses de diriger le jet dans une autre direction que la direction axiale de la charge. Ceci permet d'optimiser l'angle d'attaque de la cible sans avoir à dévier la trajectoire d'un projectile contenant la charge. A toutes ces fins l'invention a pour objet une charge militaire formée à amorçage arrière comportant un explosif, un revêtement formé réparti symétriquement autour d'un axe XX', I'axe XX' définissant une direction avant et une direction arrière, le revêtement ayant deux faces une face avant et une face arrière, la face arrière étant face à l'explosif, charge caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs détonateurs. La charge est dite à amorçage arrière, car dans la charge selon l'invention, I'onde est conformée par la position des détonateurs et leur simultanéité d'allumage, I'onde se propageant de l'arrière vers l'avant dans la direction où va être projeté le revêtement. La conformation de l'onde de détonation est obtenue en initiant simultanément en plusieurs points l'explosif. L'invention est utilisable avec toutes sortes de revêtements projetés et en particulier avec les revêtements présentant une symétrie autour de l'axe longitudinal de la charge, tels les revêtements coniques. Comme il a été vu précédemment cette direction de projection n'est pas nécessairement grâce à l'invention la direction axiale de la charge. Ce point va être expliqué plus en détail ci-après. Si le revêtement ou une partie de celui-ci seulement présente plus d'un axe de symétrie, il devient possible au moyen de l'invention de conformer l'onde de détonation de façon à ce qu'elle soit normale à l'un des axes de symétrie. La partie de revêtement répartie symétriquement autour de cet axe de symétrie est alors projetée dans la direction de cet axe de symétrie. Ainsi si le revêtement a une forme de calotte sphérique il sera possible de projeter une partie de cette calotte ayant elle-même une forme de calotte de dimension plus réduite dans la direction de l'axe de symétrie de cette partie de calotte. Pour cela l'initiation devra être effectuée au moyen de un ou plusieurs détonateurs dont l'isobarycentre se situe en un point de l'axe de symétrie de cette partie de calotte. Pour une bonne utilisation selon ce mode il est préférable de répartir les détonateurs sur la face arrière de l'explosif de telle sorte qu'ils présentent une symétrie dans la direction axiale de la charge si l'on souhaite ce mode de fonctionnement, et qu'au moins certains d'entre eux soient répartis symétriquement autour de chacune des directions de projection rendues ainsi possibles. Cette variante de l'invention est particulièrement intéressante pour l'attaque des cibles en incidence par rapport à l'axe de la charge. Elle permet, notamment, d'obtenir de très bonnes valeurs de pénétration derrière cibles réactives sans avoir besoin d'une seconde charge pour percer le blindage principal d'un char. Pour ce faire, il faut que le jet attaque la cible réactive normalement à la surface du "sandwich" réactif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui va suivre des modes de réalisation de l'invention dans lesquels: - la figure 1, représente une coupe transversale d'une charge réalisée selon l'invention; - la figure 2, représente des vues schématiques arrières d'une charge selon l'invention; - la figure 3, est destinée à expliquer le fonctionnement de l'invention dans le cas où la projection se fait dans une direction non axiale; - la figure 4, représente une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation de l'invention; - la figure 5, est destinée à illustrer les variations de la profondeur de perçage d'un blindage en fonction de l'incidence O du projectile. La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une charge réalisée selon l'invention. Cette charge présente une symétrie autour d'un axe XX'. Elle comporte de l'avant vers l'arrière un revêtement 10 composé d'un alliage de cuivre. II pourrait être également selon le besoin, en Molybdène, Nickel, Tantale, Uranium, plastique... ou en alliage constitué de plusieurs de ces matériaux. Le revêtement 1 est destiné à former un projectile qui se présentera sous la forme d'un noyau ou encore d'un jet de charge creuse qui sera capable de détruire une cible blindée. La charge comporte ensuite un explosif 20 qui peut être un explosif secondaire connu. Elle comporte enfin des détonateurs 300 agissant sur la face arrière de l'explosif et fixés sur une enveloppe 40 de confinement. La forme du revêtement 10 peut être l'une des formes connues, en particulier une forme conique ouverte sur l'avant. Cependant une forme particulièrement intéressante est la forme hémisphérique. C'est cette forme qui a été représentée schématiquement figure 1. La forme réelle du revêtement pourra cependant différer légèrement d'une pure forme de calotte sphérique. En raison des variations du comportement de l'onde de détonation au coeur de l'explosif et aux limites de ce dernier, il peut être nécessaire de faire varier l'épaisseur du revêtement. On pourra cependant considérer que le revêtement est hémisphérique si au moins l'une des faces 11, 12 a une surface hémisphérique ou s'il est possible de définir une surface de calotte sphérique entièrement contenue dans l'épaisseur du revêtement et sensiblement parallèle à au moins l'une des faces externes ou internes. L'explosif 20 représenté figure 1 a quant à lui un volume délimité par la face arrière 12 du revêtement, une partie cylindrique 21 et une face arrière 22 en forme de calotte sphérique concentrique de la calotte formant le revêtement. L'enveloppe 40 est formée d'une partie cylindrique 41 concentrique de la partie cylindrique 21 joignant une partie sphérique 42 épousant la forme 22 de la partie arrière de l'explosif 20. Un premier intérêt de cette charge est que la mise à feu simultanée de tous les détonateurs 300 augmente la vitesse de tête du jet de charge creuse et donc comme déjà vu plus haut, le gradient de vitesse dans le jet, ce qui va dans le sens d'un affinement du jet sur une courte distance, le jet étant en raison de ce mode d'allumage, dans la direction XX'. Un autre intérêt de cette charge sera maintenant illustré à l'aide des figures 2 et 3. Les figures-2a à 2d représentent toutes une même vue arrière d'une charge selon l'invention par exemple selon l'un des modes de réalisation représenté figure 1, ou figure 4 qui sera décrite plus loin, dans laquelle les emplacements des détonateurs 300 sont matérialisés par des points. Différentes lignes de symétrie ont été mise en évidence sur ces différentes figures. Ainsi sur la figure 2a, il est mis en évidence par des traits fins joignant certains détonateurs que les différents détonateurs 300 sont disposés symétriquement autour de l'axe XX' de la charge. L'un d'eux est disposé sur l'axe, d'autres sont régulièrement disposés aux sommets d'hexagones centrés sur l'axe. La mise à feu simultanée d'un ensemble de détonateurs présentant des positions ayant une symétrie par rapport à l'axe XX' de la charge provoquera l'expulsion du revêtement dans la direction axiale. Les figures 2b à 2d montrent qu'avec la même configuration de détonateurs il est possible en choisissant seulement certains d'entre eux d'obtenir des symétries autour d'autres axes que l'axe XX'. La mise à feu simultanée d'un ensemble de détonateurs répartis autour de l'un de ces axes de symétrie provoquera l'éjection d'une partie du revêtement 10 dans la direction de cet axe. Sur les figures 2b à 2d ont été représentés différentes configurations d'allumage présentant des symétries autour d'un point A central. Un détonateur est présent en A.Les détonateurs situés autour d'un axe de symétrie peuvent comprendre un seul détonateur situé sur l'axe de symétrie choisi ou bien ce détonateur ainsi que d'autres ayant pour isobarycentre un point de l'axe de symétrie choisi. II n'est pas absolument nécessaire que l'un des détonateurs soit situé sur l'axe de projection sélectionné. On peut obtenir, grâce aux multipoints d'amorçage un centre virtuel (A') d'amorçage qui est défini par isobarycentre des différents points d'amorçage qui auront été initiés. En initiant trois points de façon simultanée, la direction d'expulsion du revêtement sera définie par la droite qui passe par le centre de l'hémisphère et par le centre (A') des points initiés.Les points servant à créer le centre virtuel de l'amorçage devront toutefois présenter une symétrie certaine (tel qu'un triangle équilatéral, un carré, un hexagone régulier...) pour obtenir une rectitude du jet suffisante et pour assurer la performance voulue. Une configuration avec un centre virtuel d'amorçage A' a été représentée figure 2d. Le point A' est au barycentre d'une part d'un triangle équilatéral dont les sommets comporte des détonateurs 300, et d'autre part au barycentre de 9 allumeurs situés sur 3 segments parallèles aux côtés du triangle. L'effet de l'allumage simultané d'un détonateur situé en un point A ou A' désaxé par rapport à XX', et de détonateurs symétriquement répartis autour d'un axe yy' passant par A ou A' et faisant avec XX' un angle a est représenté figure 2d en vue arrière et en coupe transversale figure 3. Sur la figure 3 qui représente la même forme de réalisation que celle de la figure 1 on voit que la partie de calotte sphérique qui sera éjectée est limitée par celui des plans P' perpendiculaires à yy' dont l'intersection avec la calotte sphérique 10 découpe sur cette calotte la plus grande calotte possible. Ce plan P' est matérialisé sur la figure 3 par un trait pointillé passant par le point B situé sur un bord de la calotte sphérique 10. Le bord opposé est repéré B'. L'axe yy' passe par le centre C de la calotte 10 et par le point A, isobarycentre des détonateurs allumés simultanément. Un autre mode de réalisation de l'invention est représenté figure 4. Dans ce mode de réalisation le revêtement 10 est en forme de calotte sphérique et l'explosif est situé en arrière de cette calotte, sa face arrière 22 étant constituée par une surface ayant une forme de calotte sphérique concentrique de la calotte constituant le revêtement et située dans le même angle solide que la calotte du revêtement. L'explosif a de la sorte une épaisseur radiale constante. Dans ce mode de réalisation la surface latérale 21 de l'explosif est constituée par une surface tronconique ayant pour sommet le centre du revêtement.Dans la forme représentée figure 4 la calotte 10 constituant le revêtement, et la face arrière 22 de l'explosif sont des demi sphères en sorte que l'angle solide d'ouverture du cône étant de 2 it stéradians le "cône" se réduit à un plan P perpendiculaire à l'axe XX' de la charge. Des détonateurs 300 sont disposés sur la partie arrière de façon symétrique par rapport à l'axe XX' de la charge, et de façon que au moins certain d'entre eux présentent des symétries par rapport à des axes yy' passant par le centre C, des sphères et des points A ou A' de la surface arrière 22 de l'explosif. Ce qui a été expliqué sur la disposition de ces détonateurs lors de la description des figures 2 et 3 est applicable mutudismutandis aux dispositifs et utilisations des détonateurs équipant une charge selon ce mode de réalisation. Ce mode de réalisation autorise l'attaque de cibles avec une incidence beaucoup plus importante puisqu'elle pourra atteindre 45" théoriquement. Le tableau ci-après donne les profondeurs de pénétration possibles dans un acier de blindage haute résistance (RHA) en fonction de l'angle a entre l'axe XX' de la charge et l'axe yy' représentant la direction d'amorçage. Le calibre utile est le diamètre du cercle découpé par l'intersection du plan P' définit précédemment en référence à la figure 3 et de la calotte sphérique formant le revêtement. Le diamètre de ce cercle est représenté pour un angle a=45", par le segment BD de la figure 4.Dans le tableau la charge est constituée par exemple d'un revêtement hémisphérique en cuivre de # 100 mm et 1,5 mm d'épaisseur et l'explosif a une épaisseur radiale de 100 mm, la cible supposée semi-infinie étant agressée à 1000 mm par la charge. An le a en de ( ) Calibre utile (mm) Pénétration RHA (mm) 0 100 560 10 98 525 20 93 505 30 87 430 40 77 355 45 1 70 310 On voit sur ce tableau que la profondeur de pénétration diminue avec l'angle a de projection du jet. Toutefois une modification de l'angle d'attaque de la cible permet de compenser cette diminution voire d'obtenir un gain en terme de profondeur de pénétration. Sur la figure 5 on a représenté un blindage 100 d'épaisseur EP, I'axe XX' d'une charge selon l'invention faisant avec la normale N à la surface du blindage 100, un angle 0, angle d'incidence de la charge. Le tableau ci-après donne pour différents angles O et différents angles de tir a l'épaisseur maximum EM mesurée le long de la normale N, pouvant être perforée par la charge ayant servi à établir le tableau précédent. Angle Pénêtraffôn O 10 20 25 30 40 45 50 60 70 80 = incidence de de tir blede la cible e la e O 560 560 551 526 508 485 429 396 360 280 192 97 ) Epaisseur 10 525 517 525 517 507 493 455 430 402 337 263 180 )maxdela 20 505 475 497 505 503 497 475 458 437 387 325 252 ) cible qui 30 430 372 4û4 423 428 430 423 415 404 372 329 276 )peutêtre 40 355 272 307 334 343 350 355 354 350 334 307 272 ) perforée 45 310 219 254 281 291 299 309 310 309 299 281 254 ) par b charge On voit sur ce tableau qu'avec un angle de tir ci de 0 donnant une pénétration possible de 560 mm, I'épaisseur réelle que l'on peut perforer est égale à 560 mm x cos O et varie de 560 mm à 97 mm lorsque O croît de 0 à 80". Sia varie, la pénétration possible de la charge diminue, mais il existe un angle a optimum permettant de percer une épaisseur maximum de blindage. Ainsi pour O variant de 0 à 25 , on a intérêt à prendre a=0, ce qui permettra de percer de 560 à 508 mm. Par contre pour 0=30 un angle a de 0 ne permet de percer que 485 mm alors que si 01=20" il est possible d'en percer 497 mm. De même pour chacune des colonnes suivantes il existe un angle a donnant une épaisseur de perçage maximum. Ce tableau n'est destiné qu'à illustrer le phénomène mais ne donne pas en raison des pas de croissance pour a et O la valeur réellement optimum de a pour chacun des angles 0. Les différents modes de fonctionnement possibles de cette charge nécessitent un choix préalable du mode d'attaque: - amorçage ponctuel dans l'axe XX' - amorçage multipoints dans l'axe XX' - amorçage ponctuel désaxé - amorçage multipoints désaxé Ce choix est fonction de la cible à détruire et peut se faire au niveau du dispositif de sécurité et mise à feu, soit par un commutateur manuel avant la procédure de tir, soit par un mini calculateur qui grâce aux informations transmises par une fusée de proximité fera le choix de l'angle de déviation de jet. Pour ce type de charge, une fusée munie d'un senseur de reconnaissance de cible et d'attitude permet de savoir où se situera le point d'impact du missile sur la cible et avec quelle incidence ce dernier sera touché par la charge. Dans ce cas, le mini calculateur déclenchera le séquencement des points d'amorçage qui initieront l'explosif de manière à optimiser le jet de la charge tant en vitesse qu'en direction d'expulsion par rapport à l'axe initial de vol du missile. Dans les réalisations selon l'invention il a été utilisé des amorces détonateurs à couche projetée (ADCP ou Slapper). Les amorces que l'on a choisit d'amorcer simultanément sont reliées en parallèle à un dispositif de sûreté de mise à feu (DSMF) qui possède un générateur d'impulsion qui peut être électrique ou optique ou une combinaison des deux et qui est susceptible de fournir une puissance nécessaire au fonctionnement de toutes les ADCP de manière simultanée. Les écarts de temps d'amorçage entre les différents points d'initiation dépendent principalement du nombre de points utilisés mais on considère à l'heure actuelle que 100 ns d'écart entre le premier point et le dernier est une valeur acceptable pour une charge de calibre 100 mm qui possède 10 ADCP ou plus. REVENDICATIONS 1. Charge militaire formée à amorçage arrière comportant un explosif (20) un revêtement formé (10) réparti symétriquement autour d'un axe XX', I'axe XX' définissant une direction avant et une direction arrière, le revêtement (10) ayant deux faces (11, 12) une face avant (11) et une face arrière (12), la face arrière (12) étant face à l'explosif (20), charge caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs détonateurs (300). 2. charge militaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les détonateurs (300) sont répartis symétriquement autour de l'axe XX'. 3. Charge selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que la forme du revêtement (10) est telle qu'une calotte sphérique centrée sur l'axe XX' puisse être entièrement contenue entre ses deux faces (11,12). 4. Charge selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'explosif (20) est délimité par le revêtement (10) une face latérale (21) de révolution autour de l'axe XX' et une face arrière (22) hémisphérique concentrique de la calotte hémisphérique contenue dans l'épaisseur du revêtement (10) les détonateurs (300) étant disposés de façon à amorcer l'explosif par cette face arrière (22). 5. Charge selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'explosif (20) est délimité par le revêtement (10) une surface tronc conique ayant pour axe l'axe XX' et une face arrière hémisphérique (22) concentrique de la calotte hémisphérique inscrite entre les deux faces (11, 12) du revêtement (10) les détonateurs (300) étant disposés de façon à amorcer l'explosif par cette face arrière. 6. Charge selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'explosif est délimité partiellement par le revêtement (10) la calotte hémisphérique de ce dernier ayant une forme de demi-sphère, et une face arrière (22) en forme de demi-sphère concentrique de la demi-sphère inscrite entre les deux faces (11,12) du revêtement (10). 7. Charge selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les détonateurs (300) sont des amorces détonateurs à couche projetée.