Brevet FR2712678A1 — publié le 19950524

Sa La présente invention concerne un dispositif grâce auquel une charge creuse et son cône de forme associé peuvent être ancrés à l'intérieur d'un corps. L'invention est appli- cable plus particulièrement mais-pas exclusivement à l'ogive d'un projectile à propulsion par moteur-fusée. On connait des ogives dans lesquelles une charge explosive cylindrique comportant une cavité ménagée dans une face axiale antérieure est chargée dans un corps tubu- laire extérieur de l'ogive et un cône est immobilisé en10 contact intime avec la cavité par une fixation permanente, au corps au niveau d'un emplacement axial prédéterminé. La charge est maintenue rigidement en place à l'intérieur de l'ogive dans une zone d'espace qui présente un volume essentiellement constant. L'adaptation étroite de l'inter- face charge- cône, qui sera dénommée ci-après "adaptation15 d'impédance au choc", est essentielle pour obtenir une. conversion maximale de l'énergie d'explosion de la charge en une énergie de pénétration dans la cible. Toutes les différences dimensionnelles mineures entre la charge et le cône peuvent être compensées, par exemple, au moyen20 d'une garniture de feutre noyée dans une cire de paraffine qui est introduite tandis qu'elle est molle entre l'arrière de la charge et le corps de telle sorte que lorsque la.cire durcit, la charge est fermement maintenue contre le cône. Un inconvénient de ce procédé d'assemblage consiste en ce que lorsque l'ogive est soumise à des variations impor-. tantes de la température de service, comme c'est le cas dans des régions arctiques et désertiques, o la température ambiante varie considérablement sur des périodes de temps relati- vement courtes, la charge creuse peut se détacher partiel- lement ou totalement du cône. Ce détachement de la charge est dû au fait que la matière constituant la charge,explosive présente normalement un coefficient d'expansion thermique qui est beaucoup plus élevé que celui du corps et du cône, de telle sorte que pour des températures ambiantes basses;,r la charge tend à effectuer un retrait par rapport à son espace environnant. Des variations importantes de la tempé- rature de service tendent à aggraver le problème du fait - que des expansions et contractions continuelles augmentent la probabilité pour que la charge se-détache du cône. Un inconvénient supplémentaire de ce procédé d'assem- - blage devient manifeste lorsqu'il est utilisé dans une ogive qui est soumise à une accélération élevée pendant le lancement. Dans une telle ogive, la charge explosive subit un recul qui, à nouveau, peut aboutir au fait que la charge se détache du cône. Le détachement de la charge du cône perturbe l'adap- tation d'impédance au choc de l'interface du fait qu'il en résulte l'introduction d'intervalles d'air irréguliers qui peuvent agir à la fois pour provoquer une perturbation asymétrique des formes des ondes de choc et pour diminucr la vitesse des éléments résultants de pénétration dans la cible. La présente invention vise à remédier à ces incon- vénients en fournissant un dispositif à charge creuse et à cône associé, qui est plus capable de supporter le retrait de la charge. Conformément à l'invention, un dispositif à charge creuse comprend: un cône de forme associé et un corps présentant une extrémité postérieure fermée et une extrémité antérieure ouverte, une enveloppe de charge creuse pouvant coulisser à l'intérieur du corps et comprenant le cône de charge creuse fixé périphériquement à un manchon tubulaire prolongé vers l'arrière, un ensemble de charges logé à l'intérieur de l'enveloppe et comprenant une charge explosive présentant une face antérieure creuse en contact avec le cône et une partie prolongée vers l'arrière faisant saillie au-delà du manchon, et un organe de compression logé à l'intérieur du corps à l'avant de l'enveloppe et fonctionnant entre l'enveloppe et le corps de manière à solliciter l'enveloppe vers l'arrière par rapport au corps, comprimant ainsi axialement l'ensemble des charges entre le cône et l'extrémité postérieure du corps. De préférence, la charge explosive est coulée direc- tement dans l'enveloppe après que cette dernière ait été revêtue d'un agent de libérationde moul_ de manière à éviter -l'adhérence du moulage sur les côtés de l'enveloppe lorsque la charge explosive a pris en masse. La partie prolongée vers l'arrière de l'ensemble des charges peut être un simple prolongement du moulage de la charge explosive ou bien peut être formée en partie ou en totalité par un détonateur. L'organe de compression est de préférence une gaine élastique disposée symétriquement autour de l'axe longitu- dinal du corps et chargée axialement contre la circonférence périphérique de l'enveloppe. La gaine est de préférence disposée suffisamment loin vers l'avant du cône pour offrir aux éléments de pénétration de cible qui sont formés à partir du cône après la détonation de la charge explosive un passage sensiblement sans obstacle passant par son centre. 1î5 L'ancrage de l'élément élastique à l'intérieur du corps est réalisé de façon commode au moyen de dents de métal trempé chargées élastiquement, disposées tangentiellement autour d'une circonférence périphérique antérieure de l'élé- ment élastique et divergeant vers l'avant à partir de l'axe.20 L'élément élastique peut de façon commode être introduit vers l'arrière dans le corps, contre l'enveloppe, au moyen d'un organe d'insertion alimenté en énergie. Lors de la libération de l'organe d'insertion, les dents pénètrent dans le matériau plus tendre du corps lorsqu'elles sont entraînées de force25 vers l'avant par l'élément élastique tentant de maintenir sa position initiale. Ainsi, l'élément élastique est maintenu à l'état comprimé entre l'enveloppe et le corps. De façon avantageuse, l'élément élastique est conçu de telle sorte qu'il exerce une charge régulièrement répartie au-dessus de la circonférence périphérique de l'enveloppe, cette charge étant destinée à rester positive et non négligeable mais pas excessive, d'un bout à l'autre de la plage des mouve- ments qui résultent de l'expansion thermique différentielle pour la plage des températures environnantes que la charge35 est destinée à supporter et pendant le recul au moment du lancement de l'ogive. Une forme de réalisation de l'invention va maintenant- être décrite à titre d'exemple uniquement en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe partielle simplifiée d'une ogive à charge creuse classique assemblée à tempé- rature ambiante; la figure 2 représente une vue en coupe partielle d'un effet de conditions de températures ambiantes basses sur l'ogive représentée sur la figure i; la figure 3 représente une vue en coupe partielle d'un second effet de conditions de températures ambiantes basses sur l'ogive représentée sur la figure i; la figure 4 représente une vue en perspective d'un organe de compression du genre gaine élastique circulaire destiné à être utilisé dans la forme de réalisation de l'invention qui est représentée sur la figure 5; la figure 5 représente une vue en coupe partielle d'une ogive à charge creuse et cône de forme assemblés à température ambiante et comprenant la gaine élastique circu- laire qui est représentée sur la figure 4; et la figure 6 représente une vue en coupe partielle de l'ogive représentée sur la figure 5 lorsqu'elle est soumise à une température ambiante basse. L'ogive qui est partiellement représentée sur les figures 1, 2 et 3 comprend un corps tubulaire 1 fermé à l'arrière, présentant un axe longitudinal AA' et contenant une charge creuse 2 constituée par une matière explosive s'appuyant contre un cône de forme associé 3. Le cône 3 est fixé périphériquement au corps 1. La figure 1 illustre l'ogive assemblée à température ambiante et comportant une charge 2 qui est adaptée selon des tolérances de fabrication accep- tables à l'intérieur du corps 1 derrière le cône 3. En se référant à la figure 2, sous l'effet de condi- tions de températures ambiantes basses auxquelles l'ogive est soumise et compte tenu du coefficient d'expansion ther- mique relativement élevé de la charge 2, cette dernière présente une diminution considérable de volume par rapport au corps 1 et au cône 3. L'un des effets de ce retrait est illustré sur cette figure. La charge 2 s'est écartée du cône en libérant d'une façon nette et symétrique un inter- valle 4. La présence de 1' intervalle 4 diminue l'adaptation d'impédance au choc entre la charge 2 et le cône 3 et,par conséquent, réduit le rendement de l'ogive. Un second effet de la réduction du volume de la charge 2 est illustré sur la figure 3. L'adhérence partielle de la charge 2 au cône 3 et au corps 1 a conduit à la déter- mination d'un intervalle asymétrique 5 qui s'est formé entre la charge 2 et le. cône 3 et à la formation de fissures 6 qui se sont ouvertes dans la charge 2 elle-même. Les fissures 6 et l'intervalle asymétrique 5 tendent à empêcher dans des proportions importantes la formation d'éléments (non repré- sentés) de pénétration dans la cible à partir du cône 3 lors de la détonation de la charge 2. Une forme de réalisation de la présente invention est représentée sur les figures 5 et 6. Elle met en oeuvre un organe de compression 9 qui est du genre gaine élastique et qui est illustré sur la figure 4. La gaine 9 comprend un court..tube cylindrique 10 à rétré- cissement constitué par une mince plaque d'acier inoxydable trempé et présentant un axe longitudinal 8B'. Le tube 10 comporte une extrémité antérieure 11 et une extrémité posté- rieure 12 dont chacune est disposée transversalement par rapport à l'axe BB'. L'extrémité antérieure Il du tube 10 est conformée en un grand nombre de dents de scie flexibles 13 qui divergent vers l'avant et qui sont disposées tangen- tiellement et régulièrement distribuées autour de 'l'axe B3'. L'extrémité postérieure 12 du tube 10 est conformée en un grand nombre de pattes tronconiques flexibles 14 qui divergent vers l'arrière et qui sont disposées tangentiellement et régu- lièrement distribuées autour de l'axe BB' de telle sorte que le diamètre périphérique de l'extrémité postérieure 12 est légèrement inférieur au diamètre périphérique de l'extré- mité antérieure 11. Les dents 13, les pattes 14 et la forme à rétrécissement du tube 10 contribuent ensemble à déterminer une élasticité axiale pour le tube 10. Des gaines élastiques de ce type sont disponibles dans le commerce sous l'appellation "SPIRE Retaining Clip" et fabriquées par la Société britan- nique Forrest Fasteners Limited, de Treforest, Pontypridd, Glamorgan, Pays de Galles. L'ogive qui est représentée sur la figure 5 comprend un corps tubulaire 20 en aluminium, comportant un axe longi- tudinal CC' et fermé vers l'arrière par une barrière métal- lique plane 21 qui est disposée transversalement par rapport à l'axe CC'. A l'avant de la barrière 21 et coaxialement à l'axe CC' est disposé un ensemble 32 de charges,comprenant un détonateur 26 disposé au voisinage de la barrière 21 et une charge explosive cylindrique 22 disposée à l'avant du détonateur 26 et présentant une face antérieure conique creuse 27 ayant une base circulaire antérieure 28, ladite face antérieure 27 étant en contact intime avec un cône de forme métallique 23. L'angle au sommet de la face antérieure 27 qui est représenté sur la figure 5 présente une valeur de 60, mais l'invention est également applicable à d'autres dispositifs similaires à charge creuse et à cône de forme associé, dans lesquels l'angle au sommet de la face antérieure 27 est compris entre 40 et 65 . Le cône 23 comprend une- courte partie de base antérieure cylindrique 24 autour de la péri- phérie de laquelle est fermement fixé un manchon métallique tubulaire coaxial 25 de manière à former une enveloppe 29 dans laquelle est coulée la charge explosive 22 avant l'assem- blage. Le détonateur 26 s'étend vers l'arrière au-delà du manchon 25 selon une valeur qui est suffisante pour s'adapter au retrait axial qui est prévu pour la charge 22. Un jeu suffisant existe entre le manchon 25 et le corps 20 pour permettre un libre mouvement axial de l'enveloppe 29 à l'inté- rieur du corps 20 et pour permettre le passage vers l'arrière de fils métalliques (non représentés)de mise à feu de l'ogive, reliant un dispositif de mise à feu (non représenté) disposé à l'avant de la charge 22 au détonateur 26. La gaine 9 est disposée coaxialement à l'axe CC' à l'intérieur du corps 20;à l'avant de l'enveloppe 29. Les dents 13 divergeant vers l'avant sont partiellement enfoncées dans le corps 20 en ancrant la gaine 9 par rapport à tout mouvement vers l'avant et au niveau d'un emplacement axial qui permet d'obtenir que le contact périphérique des pattes 14 contre l'enveloppe 29 agit de manière à maintenir la gaine 9 sous une compression axiale. Par conséquent, la gaine 9 sol- licite l'enveloppe 29 vers l'arrière par rapport au corps 20, comprimant ainsi axialement la charge 22 entre le cône 23 et et la barrière 21. La partie de base 24 présente une longueur axiale suffisante pour empêcher la gaine 9 d'empiéter dans un volume qui est déterminé à l'intérieur du cône 23 et qui est délimité vers l'arrière par le cône 23 et vers l'avant par un cône inversé imaginaire 31 disposé selon un alignement axial par rapport au cône 23 de telle sorte qu'il forme un angle d'intersection d'au moins 70 avec ce cône 23 au voisinage de la base circulaire antérieure 28. Ce volume 30 est maintenu libre de manière à réduire à une valeur mini- male toute gêne de la gaine 9 vis-à-vis des éléments (non représentés) de pénétration de la cible, qui sont formés à partir du cône 23 lors de la détonation de la charge creuse 22. La figure 6 illustre le retrait type qui a lieu lors- que l'ogive représentée sur la figure 5 est soumise à des températures basses. A titre d'exemple, l'ogive peut être assemblée à une température ambiante de 15 C mais les condi- tions de température ambiante minimale auxquelles l'ogive peut être soumise peuvent être de l'ordre de -40 . La charge creuse 22 ayant un coefficient d'expansion thermique beaucoup plus élevé que celui du corps 20, de la barrière 21 et de l'enveloppe 29, elle subit une réduction de volume importante et occupe une zone d'espace relativement réduite dans l'ogive. La contraction axiale de la charge 22 est sensiblement compen- sée par le mouvement de l'enveloppe 29 qui est sollicitée vers l'arrière par la gaine élastique 9 de manière à laisser entre la charge 22 et le cône 23 un espace 27 qui présente un volume beaucoup plus petit et une symétrie plus grande que cela ne serait le cas si le cône 23 avait été fixé rigidement au corps 20. Une force d'insertion de 30 kg pour une gaine 9 présentant un diamètre de 100 mm s'est avérée suffisante pour donner la certitude que l'enveloppe 29 est sollicitée vers l'arrière par la gaine élastique 9 comme cela est décrit ci-dessus. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toutes modifications utiles, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif à charge creuse, du type comprenant un cône de forme (23) et un corps tubulaire (20) comportant une extrémité postérieure fermée et une extrémité anté- rieure ouverte, dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend: une enveloppe (29) de charge creuse, pouvant coulisser à l'intérieur du corps (20) et comprenant le cône (23) de charge creuse, fixé périphériquement à un manchon tubulaire (25) prolongé vers l'arrière, un ensemble (32) de charges, logé à l'intérieur de l'enveloppe (29) et comprenant une charge explosive (22) présentant une face antérieure creuse (27) en contact avec le cône (23), et une partie prolongée vers l'arrière (26) faisant saillie au-delà du manchon (25), et un organe de compression (9) logé à l'intérieur du corps (20) à l'avant de l'enveloppe (29) et fonctionnant entre le corps (20) et l'enveloppe (29)de manière à solliciter cette enveloppe (29) vers l'arrière par rapport au corps (20), comprimant ainsi axialement l'ensemble des charges entre le cône (23) et l'extrémité postérieure du corps (21). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de compression (9) porte périphé- riquement contre l'enveloppe (29). 3. Dispositif suivant.l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'organe de compression est cons- titué par une gaine élastique (9). 4. Dispositif suivant la revendication 3, carac- térisé par le fait.que la gaine élastique (9) comprend un tube cylindrique (10) à rétrécissement, disposé coaxialement au corps (20) et comportant une partie divergeant vers l'avant (11) portant contre le corps(20) et une partie divergeant vers l'arrière (12) portant contre l'enveloppe (29). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la gaine élastique (9) est sensiblement plus dure que le corps (20). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caracté- risé par le fait que la partie divergeant vers l'avant (11) de la gaine élastique (9) comprend un grand nombre de dents de scie flexibles (13) enfoncées dans le corps tubulaire (20) et que la partie divergeant vers l'arrière (12) comprend un grand nombre de pattes flexibles (14) portant à compression contre l'enveloppe (29). 7. Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé par le fait que la face anté- rieure creuse (27) est symétrique axialement par rapport au corps (20). 8. Dispositif suivant la revendication 7, carac- térisé par le fait que la face antérieure creuse (27) est conique et comporte une base circulaire antérieure (28). 9. Dispositif suivant la revendication 8, carac- térisé par le fait que l'organe de compression (9) est disposé en totalité à l'avant d'un volume (30) déterminé à l'intérieur du cône (23)et délimite vers l'arrière par le cône (23) et vers l'avant par un cône imaginaire inversé (31), qui est aligné axialement par rapport au cône (23), de telle sorte que le cône inversé (31) fait un angle d'inter- section d'au moins 700 avec le cône (23) au voisinage de la base circulaire antérieure (28). 10. Dispositif suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que la face antérieure creuse (27) présente un angle au sommet qui est compris entre 40 et 65 .