Brevet FR2831257A1 — publié le 20030425

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de protection contre les éclats pour réduire au minimum les dommages collatéraux d'un projectile équipé d'un système actif comportant une enveloppe à fragmentation. Etat de la technique Les exigences actuelles concernant les systèmes actifs futurs ont pour objectif de combiner les différentes propriétés. D'un côté, on réunit des mécanismes actifs les plus différents sous l'aspect de la polyvalence. Il s'agit par exemple des charges creuses, des charges à fragmentation et du pouvoir de pénétration des systèmes actifs. D'un autre côté, indépendamment des conditions d'utilisation, il faut que les dommages collatéraux soient aussi réduits que possible. Ces exigences sont difficiles à combiner. Selon le document DE 100 18 285. 2-15 de la demanderesse, on connaît un projectile comportant une enveloppe générant des éclats. L'ensemble de l'enveloppe, ou au moins une partie en forme de secteur de celle-ci, peut être glissé à la surface de la charge explosive pour régler la puissance de l'enveloppe formant les éclats (enveloppe à fragmentation) dans des limites très étendues. Ainsi en éloignant l'enveloppe générant des éclats par rapport à la charge explosive, on soutient le développement d'une déflagration de la matière explosive et en absence d'amortissement, on diminue la probabilité de passage à une détonation. La possibilité d'application se limite toutefois à certains types de systèmes actifs qui ne remplissent pas les exigences de polyvalence. Buts et avantages de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer des systèmes actifs polyvalents avec le cas échéant une possibilité de commutation pour éviter les dommages collatéraux. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'au niveau de l'enveloppe du projectile, une enveloppe de protection contre les éclats entoure le système actif, et un moyen d'entraînement permet de changer la position relative de l'enveloppe de protection contre les éclats et du système actif l'un par rapport à l'autre de manière à en modifier l'efficacité. L'invention concerne également un dispositif du défini cidessus, caractérisé en ce que le système actif est constitué par un élément de pénétration, au niveau de l'enveloppe du projectile, il est prévu une en- veloppe de protection contre les éclats, fixe, entourant l'élément de pénétration, et un dispositif d'éjection permet de modifier la position de l'élément de pénétration par rapport à au moins une partie de l'enveloppe de protection contre les éclats pour modifier l'efficacité. L'invention concerne également un dispositif de protection du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le système actif est une charge creuse, au niveau de l'enveloppe du projectile, il est prévu une enveloppe de protection contre les éclats entourant la charge creuse, et un dispositif d'entraînement modifie la position de l'enveloppe de protection contre les éclats par rapport à la charge creuse fixe pour en modifier l'efficacité. L'invention concerne également l'application d'une enveloppe de protection contre les éclats, qui entoure le système actif d'un projectile équipé d'une enveloppe à fragmentation et comportant un moyen d'entraînement pour modifier la position relative de l'enveloppe de protection contre les éclats et du système actif, de manière à en modifier l'efficacité d'action. Ainsi, les caractéristiques de l'invention permettent de résoudre avantageusement le problème lié ci-dessus. Un avantage particulier de l'invention est de pouvoir s'appliquer à tous les systèmes actifs polyvalents, avec le même résultat. L'invention repose sur le principe que le système actif est entouré d'une enveloppe de protection contre les éclats dont la fonction est de diminuer la puissance des éclats, soit en évitant l'accélération des éclats et en réduisant ainsi fortement la vitesse des éclats pour que la puissance balistique soit faible, soit en freinant autant que possible et même en récupérant les éclats déjà accélérés. Le coulissement relatif entre l'enveloppe de protection contre les éclats et l'enveloppe à fragmentation (enveloppe générant des éclats) du système actif peut être assuré facilement dans tous les cas. Dans le cas de systèmes actifs cylindriques, il est avantageux de donner à l'enveloppe de protection contre les éclats la forme d'un cylindre creux. L'adaptation à d'autres formes de systèmes actifs est simple à réaliser sans modifier l'efficacité. L'enveloppe de protection contre les éclats entoure le système actif, toujours en position de transport. En changeant la position de l'enveloppe de protection contre les éclats, elle-même ou le système actif, on assure toute la polyvalence. Les positions intermédiaires s'obtiennent soit en changeant la position de l'enveloppe de protection contre les éclats d'une partie de la trajectoire globale possible, soit en changeant la position d'au moins un secteur de l'enveloppe de protection contre les éclats, la partie restante conservant sa position d'origine. De manière idéale, la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats est adaptée en impédance à la matière de l'enveloppe générant les éclats. De façon avantageuse, l'impédance diminue de l'intérieur vers l'extérieur, ce qui conduit à la dispersion de l'onde de choc qui passe et en assure l'atténuation. Comme matériau, on peut utiliser pour l'enveloppe de protection contre les éclats, les matières particulièrement cassantes, de forte densité, ou encore des matières frittées ou à l'état de poudre comprimées. Ainsi la matière se décompose lors de la réflexion de l'onde de choc au niveau de la surface libre tout en évitant que l'onde de choc ne retourne dans la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats. En variante, on peut utiliser des matières fibreuses ou des matières composites à base de fibres, de façon avantageuse pour l'enveloppe de protection contre les éclats. Des matières à base de fibres se sont avérées comme intéressantes avec des fibres combinées à des matrices de matière plastique. On a également des dispositions en sandwich avec une stratification optimisée. Le cas échéant, l'enveloppe de protection contre les éclats est au moins en partie formée de composants du projectile, et on peut y introduire des inserts du projectile, comme par exemple des circuits électroniques noyés ou encore des batteries thermiques adaptées par la forme. Lorsqu'on utilise l'enveloppe de protection contre les éclats en combinaison avec un élément de pénétration, l'enveloppe de protection contre les éclats reste totalement ou au moins en partie dans sa position de repos alors que l'élément de pénétration est expulsé par son installation de propulsion et entraîne le cas échéant un ou plusieurs secteurs de l'enveloppe de protection contre les éclats. Si au contraire l'enveloppe de protection contre les éclats est utilisée dans le cas d'une charge creuse avec une enveloppe à fragmentation, alors de façon avantageuse, une partie de l'enveloppe de protection contre les éclats ou l'ensemble de cette enveloppe est écarté par son entraînement propre de l'enveloppe à fragmentation de la charge creuse, avant le déclenchement. Il est clair que la présente solution n'est pas appliquée s'il faut dans le cas d'un élément de pénétration, combiner la puissance de pénétration et une détonation consécutive dans l'objectif. Elle intervient seulement s'il faut une combinaison entre la capacité de la charge creuse et la puissance de fragmentation. Suivant le cas d'application, dans le cas d'un élément de pénétration ou d'une charge creuse, il peut être souhaitable de fournir exclusivement une puissance de charge creuse ou la puissance de charge creuse combinée à une fraction ou à la totalité de la puissance ou capacité de fragmentation. Suivant l'exigence, on décale l'enveloppe de protection contre les éclats par rapport à la charge creuse ou par rapport à l'élément de pénétration en mettant en oeuvre un moyen d'entraînement dans le cas de la charge creuse avant sa détonation ou encore en allumant l'unité d'expulsion dans le cas d'un élément de pénétration et ainsi celui-ci est éjecté de son cylindre de protection avant que la charge de l'élément de pénétration soit de nouveau déclenchée de façon retardée. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une partie d'un projectile avec un système actif générant des éclats (élément de pénétration le cas échéant avec une charge creuse intégrée), - la figure 2 montre l'opération d'expulsion correspondant à la figure 1 avec une enveloppe de protection contre les éclats subdivisée en sec- teurs, - la figure 3 est une coupe longitudinale d'une partie d'un projectile avec un système actif générant des éclats (charge creuse), - la figure 4 montre le déplacement d'un secteur de l'enveloppe de pro- tection contre les éclats pour la figure 3, et - la figure 5 montre différents types d'enveloppes de protection contre les éclats. Description de différents modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une partie d'un projectile. A l'intérieur de son enveloppe extérieure 1 se trouve un système actif sous la forme d'un élément de pénétration 3a. Habituellement, le projectile transporte l'élément de pénétration 3a jusqu'à proximité de l'objectif. Si la direction de vol du projectile est alignée de manière suffisamment précise sur la ci- ble, on déclenche l'unité d'éjection 5a de l'élément de pénétration 3a pour accélérer l'élément de pénétration en direction de la cible. L'élément de pénétration 3a comporte au niveau de l'explosif 6, une enveloppe 2 à fragmentation (enveloppe générant des éclats). Dans le type d'application habituel, après la pénétration dans la cible, on utilise les éclats. Il existe toutefois d'autres applications dans lesquelles on souhaite seulement l'effet du revêtement 7 de la charge explosive 6 dans l'objectif et en même temps on veut éviter totalement ou du moins dans une mesure déterminée, l'émission d'éclats agissant radialement. La réalisation selon l'invention concerne cette application. En position de transport ou de repos, l'élément de pénétration 3a est entouré par une enveloppe de protection contre les éclats 4. Cette enveloppe est totalement active aussi longtemps que l'élément de pénétration 3a occupe cette position. Si dans l'application, on veut éviter les dommages collatéraux, alors lorsqu'on atteint l'objectif, on déclenche la charge explosive 6 de l'élément de pénétration logé dans le projectile. Le revêtement ou habillage 7 de la charge explosive 6 forme le dard souhaité et les éclats générés par l'enveloppe à fragmentation sont recueillis dans une large mesure par l'enveloppe de protection 4 ou encore celle-ci limite considérablement leur efficacité. Si au contraire au moins une partie ou la totalité des éclats doit être utilisée, alors à une distance optimale en amont de la cible, on déclenche l'unité de propulsion 5a de l'élément de pénétration 3a. Il s'agit d'une charge propulsive expulsant l'élément de pénétration 3a de sa position de transport ou de repos en direction de la cible. Suivant l'état de développement de la phase d'expulsion, une partie plus ou moins grande de l'enveloppe de protection contre les éclats fonctionne lorsque se produit le déclenchement de la charge explosive, directement après le déclenchement de l'unité d'éjection. Ce n'est que lorsque l'élément de pénétration a quitté la zone de l'enveloppe de protection contre les éclats que l'émission d'éclats est possible dans toute son ampleur. L'enveloppe de protection contre les éclats 4 peut, comme représenté à la figure 2, se composer de deux ou plusieurs secteurs 4a, 4b. Suivant le domaine d'application, ces secteurs sont bloqués euxmêmes lors de l'allumage de l'unité d'éjection 5a, soit sur l'enveloppe 1 du projectile, soit sur l'élément de pénétration 3a lui-même. Ainsi, on peut choisir de manière commandée les zones de l'environnement de la cible que l'on veut arroser avec les éclats et les zones dans lesquelles on veut réduire dans une très large mesure l'action des éclats. La figure 3 montre une autre application. Dans ce cas, le projectile porte à l'intérieur de son enveloppe 1, une charge creuse 3b reliée solidairement au projectile. La charge creuse 3b elle-même est munie d'une enveloppe 2 générant des éclats et qui ne peut être changée de place. A l'intérieur de l'enveloppe 1 du projectile se trouve l'enveloppe à fragmentation 2 entourée par l'enveloppe de protection contre les éclats 4 dans sa position de transport ou de repos. Aussi longtemps que l'enveloppe de protection contre les éclats 4 se trouve dans cette position, un déclenchement de la charge creuse 3b ne conduit pas à l'éjection radiale d'éclats, car tous les éclats formés sont au moins freinés ou récupérés par l'enveloppe de protection contre les éclats 44. Si toutefois l'application nécessite l'émission d'éclats, on déplace l'enveloppe de protection contre les éclats 4 à l'aide de l'entraînement 5b à l'intérieur du projectile jusqu'à ce que soit une partie, soit la totalité de l'enveloppe à fragmentation 2 de la charge creuse 3b soit dégagée. Comme entraînement 5b ou moyen d'entraînement, on peut utiliser différents systèmes connus comme par exemple des systèmes à ressort, des moteurs électriques ou des entraînements pyrotechniques. La figure 4 montre une variante de la figure 3. Dans ce cas, on change de place seulement un secteur 4c de l'enveloppe de protection contre les éclats 4, de sorte qu'une certaine zone de l'environnement de la cible sera arrosée d'éclats alors que l'autre zone en sera protégée. Dans le cadre de l'invention, on peut réaliser différents types de répartition de l'enveloppe de protection contre les éclats 4 selon les figures 2 et 4. A côté de la subdivision sectorielle préférentielle, on peut envisager tout aussi bien toutes les autres divisions. La division en 2 ou 4 secteurs permet une sélection azimutale de la suppression de la capacité de fragmentation, c'est-à-dire que l'on peut diriger de manière commandée la capacité de dégagement d'éclats. La figure 5 montre trois principes différents de réalisation de l'enveloppe de protection contre les éclats. Dans la partie gauche de la figure 5, on a représenté le principe de l'adaptation d'impédance reposant sur le fait qu'après la détonation de l'explosif 6, l'enveloppe à fragmentation 2 est accélérée essentiellement par le passage répété de l'onde de choc. En absorbant dans une très large mesure cette onde de choc, on peut réduire cette accélération des éclats. Pour cela, on adapte l'impédance de l'enveloppe de protection contre les éclats 4 à la matière des éclats pour que toute l'amplitude de l'onde de choc arrive dans la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats 4. L'impédance Z est définie ici comme le produit de la densité p de la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats et de la vitesse de l'onde de choc de la matière. Cette indépendance peut être constante dans toute l'épaisseur de la couche de l'enveloppe de protection contre les éclats. On a toutefois de préférence une impédance diminuant vers la surface extérieure de l'enveloppe de protection contre les éclats, comme est représenté à la figure 5. Cela conduit à une dispersion de l'onde de choc et ainsi à son atténuation. De plus, la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats doit être cassante et conçue pour résister à aucune contrainte de traction et que lors de la réflexion de l'onde de choc sur la surface extérieure libre 4c, elle se décompose. On évite ainsi que l'onde de choc ne soit réfléchie dans la matière formant les éclats. Un gradient de densité dans l'enveloppe de protection contre les éclats convient à un gradient d'impédance. De tels gradients de densité s'obtiennent par exemple avec un degré de remplissage différent de poudres de métaux lourds dans des matières plastiques cassantes ou encore par des dispositions stratifiées. Les rapports d'énergie d'une combinaison formée d'une enveloppe à fragmentation 2 et d'une couche de protection contre les éclats 4 exigent que l'impulsion et l'énergie cinétique du dispositif diminuent fortement avec l'augmentation de la masse totale. Si l'enveloppe de protection contre les éclats 4 est réalisée en matière cassante à forte densité, on obtient d'une part une faible impulsion et une faible énergie et ainsi une faible vitesse des éclats et d'autre part l'enveloppe de protection contre les éclats se décompose plus ou moins en poussière sous l'effet des accélérations comme le montre le dessin du milieu de la figure 5. Comme exemple de matière appropriée, on envisage une matière frittée cassante ou une poudre comprimée formée de métal lourd comme par exemple du tungstène. La poudre d'éclats ainsi formée est réduite du fait du freinage dans l'air conditionné principalement par le rapport entre la surface et le volume, pour arriver à une vitesse très faible. Dans la partie droite du dessin de la figure 5, on a représenté une autre variante de réalisation d'une enveloppe de protection contre les éclats 4d. Il s'agit d'une matière contenant des fibres intégrées dans une matrice de matière plastique. De tels matériaux à base de fibres se sont avérés comme intéressants dans le blindage de véhicule ou pour les gilets pare-balles. Des dispositions en sandwich avec des stratifications optimales conviennent tout particulièrement. On peut également envisager l'intégration des inserts existant de toute façon dans le projectile comme par exemple des batteries thermiques cylindriques ou les circuits électroniques noyés dans la masse. Suivant une caractéristique intéressante, la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats 4 est choisie comme matière cassante et/ou facilement fragmentable de forte densité. Lors du passage de l'onde de choc initialisée par l'enveloppe à fragmentation, elle se décompose au moins au niveau de sa surface extérieure 4c. Suivant une autre caractéristique, l'enveloppe de protection contre les éclats 4 est formée d'au moins une couche d'une matière à base de fibres comprimée 4d. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de protection contre les éclats pour réduire au minimum les dommages collatéraux d'un projectile équipé d'un système actif comportant une enveloppe à fragmentation (2), caractérisé en ce qu' au niveau de l'enveloppe (1) du projectile, une enveloppe de protection contre les éclats (4) entoure le système actif (3), et un moyen d'entraînement (5a, 5b) permet de changer la position relative de l'enveloppe de protection contre les éclats (4) et du système actif (3) l'un par rapport à l'autre de manière à en modifier l'efficacité. 2 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est en forme de cylindre creux. 30) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection contre les éclats (4) entoure au moins partiellement le système actif. 4 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins un secteur (4a) de l'enveloppe de protection contre les éclats (4) peut être changé de position alors que la partie restante de l'enveloppe de protection contre les éclats (4b) conserve sa position d'origine par rapport au système actif (3). 5 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est adaptée en impédance (impédance Z = densité p x par vitesse de l'onde de choc (c) de la matière) à la matière de l'enveloppe (2) à fragmentation. 60) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'impédance de la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats (4) diminue de l'intérieur vers l'extérieur. 7 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est choisie comme matière cassante et/ou facilement fragmentable, de forte densité, et qui lors du passage de l'onde de choc initialisée par l'enveloppe à fragmentation, se décompose au moins au niveau de sa surface extérieure (4c). 8 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est en une matière frittée cassante. 9 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est en une poudre comprimée. 10 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est formée d'au moins une couche d'une matière à base de fibres comprimée (4d). 11 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est au moins en partie formée de composants du projectile. 12 ) Dispositif de protection contre les éclats pour réduire au minimum les dommages collatéraux pour un projectile équipé d'un système actif ayant une enveloppe à fragmentation, caractérisé en ce que le système actif est constitué par un élément de pénétration (3a), au niveau de l'enveloppe (1) du projectile, il est prévu une enveloppe de protection contre les éclats (4), fixe, entourant l'élément de pénétration (3a), et un dispositif d'éjection (5a) permet de modifier la position de l'élément de pénétration (3a) par rapport à au moins une partie de l'enveloppe de protection contre les éclats (4) pour modifier l'efficacité. 13 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est divisée par secteurs, et avant le déclenchement de l'installation d'éjection (5a), au moins un secteur (4b) est changé de place dans la même direction que celle dans laquelle l'élément de pénétration (3a) est déplacé par le dispositif d'éjection (5a). 14 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 12, caractérisé en ce qu' au déclenchement du dispositif d'éjection (5a), une partie (4a) de l'enveloppe de protection contre les éclats reste fixe alors qu'une autre partie (4b) de cette enveloppe est reliée à l'élément de pénétration (3a). 15 ) Dispositif de protection selon les éclats pour réduire au minimum les dommages collatéraux d'un projectile équipé d'un système actif ayant une enveloppe à fragmentation, caractérisé en ce que le système actif est une charge creuse (3b), au niveau de l'enveloppe (1) du projectile, il est prévu une enveloppe de protection contre les éclats (4) entourant la charge creuse (3b), et un dispositif d'entraînement (5b) modifie la position de l'enveloppe de protection contre les éclats (4) par rapport à la charge creuse fixe (3b) pour en modifier l'efficacité. 16 ) Dispositif de protection contre les éclats selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est divisée par secteurs, et avant le déclenchement de la charge creuse (3b), au moins un secteur (4c) de l'enveloppe de protection contre les éclats (4) est déplacé par le dispositif d'entraînement (5b) de la zone de l'enveloppe à fragmentation (2) de la charge creuse (3b). 17 ) Application d'une enveloppe de protection contre les éclats qui entoure le système actif d'un projectile équipé d'une enveloppe à fragmentation, selon lequel un dispositif d'entraînement modifie la position relative de l'enveloppe de protection contre les éclats et du système actif pour en changer l'efficacité.