Brevet FR2792717A1 — publié le 20001027

PROJECTILE A CHARGE CREUSE COMPORTANT UN ECRAN, A ENCOMBREMENT REDUIT La présente invention a pour objet un projectile à charge creuse munie d'un écran et qui présente un encombrement réduit, principalement dans la dimension longitudinale. On rappelle qu'une charge creuse est constituée essentiel- lement d'un chargement explosif de révolution dans lequel on a ménagé une cavité ouverte ayant un revêtement métallique, et d'un dispositif d'amorçage ayant également une symétrie de révolution. L'onde de détonation de la charge creuse est déclenchée par le dispositif d'amorçage, qui comprend notamment un détonateur et dont la mise à feu dépend d'un signal de commande. Ainsi qu'il est connu, lors de la détonation, le revêtement métallique de la cavité se projette sur l'axe de révolution de la charge creuse; il en résulte, d'une part, un jet de métal animé d'une très grande vitesse qui se déplace sur l'axe de révolution de la charge creuse et, d'autre part, un noyau métallique animé d'un mouvement à vitesse plus faible sur ce même axe, dans le même sens ou en sens opposé au jet précédent. Le passage du jet dans un corps massif laisse un cratère de grande profondeur et d'un diamètre relativement faible. Les applications courantes des charges creuses sont principale- ment, dans le domaine militaire, la perforation des blindages de protection et, dans le domaine civil, la perforation de couches géologiques, dans le cadre de sondages pétrolifères par exemple. Il est également connu de disposer, entre le détonateur et le chargement explosif, un écran dont la fonction est de dévier l'onde de détonation et la rendre torique. Cela permet, en faisant varier la forme de l'onde et de la cavité, d'augmenter la vitesse du jet perforant produit par la charge creuse, le rendement détonique de la charge, etc... La forme de l'écran est déterminée afin que l'onde de détonation soit déviée sans perte substantielle de puissance et afin d'obtenir l'angle d'incidence voulu de cette onde sur le revêtement métallique de la cavité. Cela conduit à des écrans encombrants, occupant une longueur qui peut être par exemple de l'ordre du tiers ou du quart de la longueur du chargement explosif, se traduisant par une augmentation de l'encombrement de la charge creuse et, par suite, une diminution de son efficacité. La présente invention a pour objet la diminution de l'encom- brement longitudinal d'un projectile à charge creuse à écran. A cet effet, au moins un élément du dispositif d'amorçage, par exemple le détonateur, est intégré à l'écran de la charge creuse, c'est-à-dire disposé à l'intérieur de la zone occupée par ce dernier. D'autres objets, particularités et résultats de l'invention res- sortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées, qui représentent: - la figure 1, un mode de réalisation d'un projectile à charge creuse à écran d'un type connu; - la figure 2, un mode de réalisation du projectile à charge creuse selon l'invention; - la figure 3, un exemple de réalisation d'un détonateur utilisable dans le projectile selon l'invention; - la figure 4, un autre mode de réalisation du projectile selon l'invention. Sur ces différentes figures, les mêmes références se rappor- tent aux mêmes éléments. La figure 1 représente donc schématiquement une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'une charge creuse à écran d'un type connu. Cette charge creuse comporte principalement, disposé dans une enveloppe cylindrique 1, un chargement explosif 4 dans lequel on a aménagé une cavité ouverte 2, recouverte d'une couche métal- lique 3, l'ensemble possédant une symétrie de révolution autour d'un axe longitudinal ZZ. A l'autre extrémité de l'enveloppe 1 est disposé un boîtier 70, assurant la fermeture de l'enveloppe et contenant le dispositif d'amorçage de la charge 4. Plus précisément, on a représenté un détonateur 71 faisant partie de ce dispositif d'amor- çage, disposé sur l'axe ZZ, l'espace annulaire 72 situé dans le boîtier autour du détonateur 71 pouvant, le cas échéant, contenir des composants ou circuits annexes nécessaires au fonctionnement du détonateur 7 1. La charge creuse représentée sur la figure 1 comporte en outre un écran 5, admettant l'axe ZZ comme axe de révolution, et un chargement explosif auxiliaire 6, disposé entre le détonateur 71, le chargement explosif principal 4 et l'écran 5. Les chargements explosifs 4 et 6 sont constitués par des explosifs secondaires de préférence très énergétiques; ils peuvent ou non être de même composition. L'écran 5 est par exemple renforcé par une pièce métallique 51, disposée en face du détonateur 71. Ainsi qu'il a été rappelé plus haut, l'écran 5 a pour fonction de dévier l'onde d'amorçage en provenance du détonateur 71 afin de la rendre torique, la forme de l'écran étant déterminée, en fonction de la forme du revêtement 3, de sorte que l'onde de détonation soit déviée sans perte substantielle de puissance et afin d'obtenir l'angle d'incidence voulu de cette onde sur le revêtement 3. La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un projectile à charge creuse selon l'invention. Sur cette figure, on retrouve une enveloppe cylindrique 1 portant un chargement explosif 4 dans lequel est ménagée une cavité 2, recouverte d'une couche métallique 3, ainsi qu'un écran 5, ces différents éléments ayant à titre d'exemple la même forme que sur la figure 1. Selon l'invention, l'écran 5 est creux, réalisé par exemple en matériau plastique, et le dispositif d'amorçage disposé dans le boîtier 70 de la figure 1 est ici disposé dans l'écran 5, de sorte à présenter une symétrie de révolution, la charge creuse étant fermée par une simple paroi 74. Dans l'écran 5, on trouve donc un détonateur 71 qui est par exemple du type à couche projetée connu sous le nom anglais de "slapper". Il est ici disposé comme précédemment selon l'axe ZZ de révolution de la charge creuse mais dirigé vers l'arrière (c'est-à-dire la partie opposée à la cavité 2), par exemple dans une pièce métallique 77, analogue à la pièce 51 de la figure 1. En vis-à-vis du détonateur 71 est, comme précédemment, disposé un chargement explosif auxiliaire 6. De la sorte, l'onde de détonation créée par le détonateur 71 et dirigée initialement vers l'arrière de la charge creuse, initie la charge auxiliaire 6 et est conformée (toriquement) comme souhaité par l'action de l'écran 5 coopérant avec la paroi 74 et l'enveloppe 1. L'espace resté disponible dans l'écran 5 est utilisé pour placer le reste du dispositif d'amorçage à savoir, dans le cas d'un détona- teur de type "slapper", une capacité de stockage, un éclateur et, le cas échéant, tout ou partie des circuits nécessaires de mise en forme de l'impulsion électrique. A titre d'exemple, l'espace resté libre sur l'axe de révolution ZZ entre le détonateur 71 et le sommet de l'écran, espace noté 76, peut être utilisé pour disposer l'éclateur, la capacité de stockage étant alors disposée autour du détonateur 71, dans l'espace annulaire repéré 75 sur la figure. Il est à noter que tout ou partie des circuits annexes de mise en forme peuvent être déportés dans une autre partie du projectile, alors que la capacité et l'éclateur sont de préférence proches du détonateur. On a également représenté les sorties électriques du circuit d'amorçage sous forme d'un connecteur 73. Un dispositif d'amorçage du type "slapper" nécessite en géné- ral l'amenée de trois conducteurs électriques: deux pour l'alimenta- tion électrique et un pour la commande de feu; les conducteurs peuvent être amenés à partir du connecteur 73 à une feuille métallique 82, également appelée "clinquant", disposée au niveau du joint entre le chargement explosif auxiliaire 6 et la charge princi- pale 4. Dans une variante de réalisation représentée sur la figure 2, on apporte au dispositif d'amorçage, par un conducteur axial 81, une référence de potentiel donnée par l'enveloppe I via le revêtement 3. Cette référence peut être utile pour le filtrage des alimentations et des commandes dans le cadre de la protection contre les rayon- nements électromagnétiques. La figure 3 représente de façon schématique, vu en coupe, un exemple de réalisation d'un détonateur à couche projetée du type "slapper". Le dispositif de la figure 3 comporte un fil électrique 10 de commande, une pastille 11 de matériau destiné à être projeté, disposée sur le fil de commande, et un confinement mécanique obtenu à l'aide d'un canon 12, comportant un trou axial 16 disposé en face de la pastille 11, et d'une enclume 13. Le fil électrique 10 est constitué de deux brins, placés l'un au- dessus de l'autre, le brin supérieur dans le cas de la figure constituant l'élément actif, l'autre brin étant utilisé comme circuit retour. La pastille 11 peut être par exemple en polyester ou en polyimide. Le matériau formant l'enclume 13 est choisi de préfé- rence isolant, parmi des matériaux de forte impédance mécanique c'est par exemple une céramique. En vis-à-vis de la pastille 11 sont disposées une ou plusieurs couches de compositions pyrotechniques: deux couches dans l'exem- ple de la figure, repérées 17 et 18. Dans ce cas, la première couche est choisie pour son amorçabilité à l'impact de la pastille 11 et la deuxième, pour l'effet terminal recherché. Le dispositif est terminé par un étui 19 enserrant les compositions pyrotechniques 17 et 18, une contre-enclume 14 disposée derrière l'enclume 13 et enfin un capot 15 disposé autour des enclumes et venant se fixer sur l'étui 19. Le fonctionnement d'un tel détonateur est le suivant: une impulsion électrique brève et de forte puissance est transmise par le fil de commande 10 et provoque la projection de la pastille Il sur la couche d'explosif 17; cette projection a pour effet l'initiation de la couche 17, laquelle provoque celle de la couche 18. L'énergie électrique nécessaire à l'impulsion est fournie par la capacité associée au détonateur, sur commande appliquée à l'éclateur inséré dans le circuit électrique que forment la capacité et le fil 10. L'utilisation d'un détonateur du type "slapper" présente notam- ment le double avantage: - d'éviter le désalignement mécanique qui est nécessaire, pour des raisons de sécurité, dans une chatne pyrotechnique d'amorçage comportant au moins un explosif dit "sensible": en effet, un détonateur du type "slapper" ne comporte pas un tel explosif; les mécanismes de désalignement sont en général encombrants et de mise en oeuvre délicate; - de comporter un circuit de mise à feu séparable. La figure 4 représente schématiquement, vue en coupe longi- tudinale, une variante de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur cette figure on retrouve l'enveloppe cylindrique 1 conte- nant le chargement explosif 4 dans lequel est ménagée la cavité 2, le chargement explosif étant revêtu de la couche métallique 3 et limité par l'écran 5. A titre d'exemple, les différents éléments constitutifs de cette variante de réalisation ont des formes un peu différentes de celles de la réalisation précédente; en particulier, la cavité 3 est conique. Selon cette variante, un composant seulement du dispositif d'amorçage, par exemple le détonateur 71, est disposé à l'intérieur de l'écran 5; les autres composants, à savoir principalement capa- cité et éclateur, sont disposés à l'extérieur de la charge creuse, dans des espaces repérés 78 et 79 respectivement, dans un boîtier non représenté. En ce qui concerne les amenées de courant au détonateur 71, elles sont faites par exemple à l'aide d'une feuille conductrice 83 disposée à l'interface des chargements explosifs 4 et 6 et des conducteurs disposés le long de l'enveloppe 1, dont l'un seulement (repéré 84) est visible sur la figure. A titre de variante de réalisation, on a représenté sur la figure 4 un trou 52 percé au sommet de l'écran 5, permettant notamment le passage d'une connexion électrique entre le revêtement 3 et le détonateur 71, de façon analogue au conducteur 81 de la figure 2. REVENDICATIONS 1. Projectile à charge creuse, comportant: - un chargement explosif (4) de révolution autour d'un axe longitu- dinal (ZZ), dans lequel est ménagée une cavité ouverte (2); - une couche métallique (3) déposée sur la surface de la cavité - un dispositif d'amorçage, comportant un détonateur (71) créant sur commande une onde de détonation; - un écran (5), modifiant la forme de l'onde de détonation et la rendant sensiblement torique; le projectile étant caractérisé par le fait que l'écran est creux et que l'un au moins des composants formant le dispositif d'amorçage est disposé à l'intérieur de l'écran. 2. Projectile selon la revendication l, caractérisé par le fait que le composant disposé à l'intérieur de l'écran (5) est le détonateur (71). 3. Projectile selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé par le fait que le dispositif d'amorçage comporte en outre une capacité et un éclateur, et que ces deux derniers composants sont disposés à l'intérieur de l'écran (5). 4. Projectile selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé par le fait que le détonateur (71) est du type à couche projetée.