Brevet FR2726900A1 — publié le 19960515

Le domaine de la présente invention est celui des revêtements de protection pour les munitions et en particulier des revêtements apportant une protection thermique. Un des problèmes majeurs qui se posent aujourd'hui aux industriels munitionnaires est de définir des munitions explosives ayant une sensibilité réduite aux impacts de projectiles ou d'éclats ainsi qu'aux échauffements résultant des incendies. Le but recherché est d'obtenir des munitions pouvant être transportées et stockées avec le moins de risques possibles. Il est connu d'isoler le chargement explosif contenu dans l'enveloppe d'une munition au moyen d'une couche isolante réalisée en un matériau présentant une faible conductivité thermique. Une telle solution diminue l'efficacité de la munition puisque la ou les couches isolantes réduisent le volume disponible pour la charge explosive. Le brevet US5054399 décrit une munit ion comportant autour du chargement explosif principal, une ou plusieurs couches d'explosifs ayant à la fois des impédances acoustiques croissantes et des sensibilités à la détonation décroissantes de l'intérieur vers la périphérie de la munition. Une telle munition présente une résistance améliorée aux impacts de balle ou d'éclats, cependant elle n'est pas protégée contre les échauffements. Ainsi un échauffement de l'enveloppe provoquera l'initiation du matériau explosif de la couche isolante qui initiera à son tour le chargement explosif principal. De plus une telle solution est de mise en oeuvre délicate et coûteuse car elle impose une mise en place par coulées successives des différentes couches explosives de sensibilités différentes. Enfin la munition obtenue risque de se dégrader aux cours du stockage en raison des différences de coefficients de dilatation des matériaux constituant les différentes couches. Il en résultera des décohésions entre les couches pouvant entraîner une diminution de l'efficacité de la protection ainsi qu'une dégradation des performances explosives. C'est le but de l'invention que de proposer un revêtement de protection ne présentant pas de tels inconvénients. Ainsi le revêtement selon l'invention permet d'assurer une protection du chargement explosif contre les élévations de températures, protection qui ne diminue pratiquement pas l'efficacité de la munition. Le revêtement selon l'invention est également de réalisation simple et peu coûteuse. L'invention a également pour objet une munition dotée d'un revêtement selon l'invention. Il peut suivant certaines variantes permettre d'éviter les problèmes de dilatation différentielle et peut également accroître l'efficacité de la munition en améliorant l'effet de fragmentation. Il assure enfin une certaine protection contre les chocs et impacts. Ainsi 1 invention a pour objet un revêtement de protection pour un chargement réactif placé à l'intérieur de l'enveloppe d'une munition et comprenant au moins une couche isolante d'un matériau explosif disposée entre le chargement réactif et l'enveloppe, revêtement caractérisé en ce que le matériau explosif de la couche isolante présente au moins un changement de phase pour une température inférieure à la température de réaction thermique du chargement réactif. Selon un autre mode de réalisation, le matériau explosif de la couche isolante peut présenter deux changements de phase pour des températures inférieures à la température de réaction thermique du chargement réactif. Avantageusement, le ou les changements de phase du matériau explosif de la couche isolante interviennent pour une température inférieure à 300"C. Le matériau explosif de la couche isolante sera avantageusement choisi parmi les matériaux suivants: Trinitro toluène, trinitro-méthylamine, Nitrate d'ammonium, Acide picrique. La ou les couches isolantes seront de préférence formées par un support inerte imprégné d'un matériau explosif. Le support inerte présentera avantageusement une conductibilité thermique inférieure à 0,25 h/m/ C et pourra par exemple être réalisé en feutre ou en carton. Selon une variante de l'invention, le support inerte porte des gorges annulaires orientées vers l'enveloppe. Selon une autre variante de l'invention, le revêtement de protection comprend au moins deux couches isolantes, les sensibilités à la détonation des différentes couches étant décroissantes entre la couche située vers l'intérieur de la munition et la couche située vers l'enveloppe. Les sensibilités à la détonation différentes pourront résulter d'une concentration différente des matériaux explosifs sur leurs supports inertes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description de modes particuliers de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels: -la figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'une munition équipée d'un revêtement selon l'invention, -les figures 2a et 2b sont des vues partielles du revêtement suivant deux variantes de l'invention. En se reportant à la figure 1, une munition 1 comprend une enveloppe cylindrique 2, solidaire d'un fond 2a, et obturée par un couvercle 3. Le couvercle 3 porte sur une face externe un moyen d'amorçage 4 de type connu et qui n'est donc pas représenté en détail. Le couvercle 3 est lié à l'enveloppe 2 par un moyen de liaison 3a, par exemple par filetage. L'enveloppe 2 contient un chargement 5 d'un matériau réactif, ici un explosif tel l'Hexogène ou l'Octogène. Pour accroître la sécurité de la munition, on choisira avantageusement un explosif présentant une faible sensibilité à l'impact des balles ou des éclats, par exemple un explosif à base d'ONTA (oxynitrotriazol) ou de TATB (triamino trinitrobenzène). Le chargement 5 est séparé de l'enveloppe 2 par une couche isolante cylindrique 6. Cette couche isolante est formée par un support inerte et absorbant, par exemple du feutre ou du carton, qui est imprégné d'un matériau explosif présentant au moins un changement de phase pour une température inférieure à la température de réaction thermique du chargement explosif. On choisira avantageusement un matériau explosif dont le changement de phase intervient pour une température inférieure à 300 C, en effet cette valeur correspond à la température critique à laquelle débute la réaction thermique des chargements explosifs insensibles actuels (comme les explosifs à base d'oxynitrotriazole ou de triamino trinitrobenzène. On pourra par exemple choisir comme matériau explosif du Trinitro toluène (TNT), qui présente un changement de phase solide/liquide à 81"C. On pourrait également utiliser du trinitro méthylamine (changement de phase solide/liquide à 115-C, ou encore de l'acide picrique (Mélinite) qui a un point de fusion à 122"C. On pourra également utiliser du nitrate d'ammonium qui a un point de fusion à 169"C et qui présente l'avantage d'avoir un deuxième changement de phase (liquide/gaz) à une température de 210 C (donc elle aussi inférieure à 300"C). Lorsque l'enveloppe 2 de la munition se trouve soumise à une élévation de température, le matériau explosif s'échauffe progressivement jusqu'à son point de fusion (81 C pour le TNT). Le changement d'état du TNT se produit à cette température, il absorbe de la chaleur et retarde donc le réchauffement du chargement explosif 5. Dans le cas où on utiliserait du nitrate d'ammonium, un deuxième changement de phase interviendrait à 210"C et absorberait aussi de la chaleur, retardant encore le réchauffement du chargement 5. Lors du changement d'état liquide/gaz éventuel, la pression s'élève à l'intérieur de l'enveloppe 2. On prévoira avantageusement des moyens de déconfinement de l'enveloppe 2 qui seront libérés suite à cette augmentation de pression. On pourra par exemple donner au filetage une résistance mécanique telle qu'il soit cisaillé lors de la montée en pression résultant du changement d'état liquide/gaz de la couche isolante. A titre d'exemple, avec une couche de feutre imprégnée de TNT de 5mm d'épaisseur, la température du chargement explosif 5 n'atteint 300 qu'au bout d'environ 12 minutes. Un tel niveau de protection thermique est équivalent à celui apporté par une épaisseur d'environ 7mm d'un matériau isolant inerte par exemple un élastomère silicone. En adoptant une couche isolante qui change d'état une ou deux fois avant que la température de réaction du chargement principal soit atteinte, on est assuré d'accroître la protection thermique du chargement. On voit donc que le revêtement de protection selon l'invention permet d'apporter une protection thermique équivalente à celle d'un matériau inerte, mais avec une épaisseur moindre. De plus le matériau explosif de la couche isolante participe à l'efficacité explosive de la munition puisqu'il est initié par le chargement principal 5. Le revêtement de protection selon l'invention ne diminue donc pratiquement pas l'efficacité de la munition. I1 est possible à titre de variante de ne pas prévoir de support inerte et de réaliser la couche isolante par coulée d'un manchon de matériau explosif. Cependant le support inerte facilite la mise en oeuvre de l'invention. En effet, pour réaliser un revêtement de protection selon l'invention, on imprégnera une feuille inerte avec le TNT fondu, puis on laissera celui-ci se solidifier et on roulera la feuille chargée de façon à réaliser une couche isolante. La couche est ensuite placée dans l'enveloppe de la munition et le chargement principal 5 est coulé sur elle. Un autre avantage du support inerte est qu'il permet de diminuer la sensibilité au choc du matériau explosif. La couche isolante ainsi réalisée assure donc également une protection du chargement explosif 5 vis à vis des chocs et impacts d'éclats. On choisira avantageusement pour réaliser le support inerte un matériau présentant une conductibilité thermique inférieure à 0,25 W/m/'C (ce qui est le cas du feutre: conductibilité = 0,2 Watts/m/C). Une telle disposition accroit encore l'isolation thermique apportée par la couche isolante. Un autre avantage procuré par le support inerte est qu'il permet par sa souplesse d'absorber les dilatations thermiques différentielles entre le matériau explosif de la couche isolante et le chargement explosif 5. On augmente ainsi la tenue de la munition aux contraintes thermiques de stockage. Pour une munition dont l'enveloppe présente un profil ogivé, on réalisera le support inerte aux dimensions internes de l'ogive (par mise en forme à chaud éventuellement avec un agent raidisseur) puis on le chargera avec le matériau explosif. La figure 2a montre une variante de revêtement comportant trois couches isolantes 6a, 6b et 6c. Chaque couche est réalisée comme précédemment par imprégnation d'un support inerte en feutre avec du TNT. On choisira pour la couche externe 6a, qui est en contact avec l'enveloppe, une concentration de TNT inférieure à celle choisie pour la couche intermédiaire 6b. La concentration en TNT de cette dernière est elle même choisie inférieure à celle de la couche interne 6c en contact avec le chargement explosif. Les concentrations en TNT étant décroissantes de la couche isolante interne à la couche isolante externe, les sensibilités à la détonation de ces différentes couches sont également décroissantes de l'intérieur vers l'extérieur de la munition. Il en résulte une augmentation de la protection apportée par le revêtement aux chocs et impacts. Du point de vue fabrication, chaque couche 6a, 6b et 6c est réalisée de façon indépendante avant d'être mise en place dans l'enveloppe 2. On obtiendra des taux d'imprégnation en TNT différents en jouant sur le caractère absorbant du feutre, par exemple en choisissant des supports de feutre de densités différentes pour chacune des couches. La figure 2b montre une autre variante de revêtement dans laquelle la couche isolante externe 6a porte des gorges annulaires 7 orientées vers l'enveloppe 2. Ces gorges annulaires 7 sont réalisées par déformation à chaud du feutre avant imprégnation. Une telle disposition permet lors de l'initiation du chargement explosif d'améliorer la fragmentation de l'enveloppe par un effet de charge formée apporté par les gorges. Diverses variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est possible par exemple de combiner des couches isolantes explosives selon l'invention avec des couches inertes. Il est possible également d'associer plusieurs couches d'épaisseurs différentes et/ou comprenant un matériau explosif différent. REVENDICATIONS 1-Revêtement de protection pour un chargement réactif (5) placé à l'intérieur de l'enveloppe (2) d'une munition et comprenant au moins une couche isolante (6) d'un matériau explosif disposée entre le chargement réactif (5) et l'enveloppe (2), caractérisé en ce que le matériau explosif de la couche isolante (6) présente au moins un changement de phase pour une température inférieure à la température de réaction thermique du chargement réactif (5). 2-Revêtement de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau explosif de la couche isolante (6) présente deux changements de phase pour des températures inférieures à la température de réaction thermique du chargement réactif (5). 3-Revêtement de protection selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou les changements de phase du matériau explosif de la couche isolante (6) interviennent pour une température inférieure à 300 C. 4-Revêtement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau explosif de la couche isolante (6) est choisi parmi les matériaux suivants: Trinitro toluène, trinitro-méthylamine, Nitrate d'ammonium, Acide picrique. 5-Revêtement de protection selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ou les couches isolantes (6) sont formées par un support inerte imprégné du matériau explosif. 6-Revêtement de protection selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support inerte présente une conductibilité thermique inférieure à 0,25 W/m/ C. 7-Revêtement de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support inerte est réalisé en feutre ou en carton. 8-Revêtement de protection selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le support inerte porte des gorges annulaires (7) orientées vers l'enveloppe (2). 9-Revêtement de protection selon une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couches isolantes, les sensibilités à la détonation des différentes couches étant décroissantes entre la couche située vers l'intérieur de la munition et la couche située vers l'enveloppe (2). 10-Revêtement selon la revendication 9, caractérisé en ce que les sensibilités à la détonation différentes résultent d'une concentration différente des matériaux explosifs sur leurs supports inertes.