Brevet FR2828275A1 — publié le 20030207

La présente invention concerne un obus dégageant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques comprenant une enveloppe non structurée, formant des éclats, entourant une charge explosive. Les obus dégageant des éclats connus et utilisés actuellement et qui de plus doivent pouvoir pénétrer dans une cible avant le déclenchement de la détonation, sont en général réalisés en acier spécial très résistant pour répondre aux exigences de résistance élevée lors de la pénétration de la paroi de la cible. Un domaine d'application caractéristique de tels obus est la lutte contre les navires. Du point de vue de la construction, le rapport entre la masse explosive et la masse de l'enveloppe est relativement faible. Comme la masse totale maximale de l'engin volant qui porte l'obus est fixée, il en résulte que l'effet de souffle en souffre. Or, précisément, dans le combat contre les navires, l'effet de souffle constitue la partie principale de l'effet destructeur. Une partie de l'énergie chimique disponible de l'explosif est consommée pour la décomposition et l'accélération de l'enveloppe en mé- tal. Cette fraction est d'autant plus importante que l'enveloppe est épaisse. Etant donné le rapport faible de la masse explosive par rapport à la masse de l'enveloppe on a également l'inconvénient que les éclats formés par la destruction de l'enveloppe ne seront pas accélérés à la vitesse maximale possible. Cela correspond à une réduction non seulement de l'effet de souffle mais également de l'effet ou du rendement des éclats. Or, la tendance du développement consiste à optimiser les paramètres d'influence des obus qui ont été plutôt négligés jusqu'alors. Il s'agit ainsi de la forme de l'obus et du choix du matériau des composants de l'obus. Selon le document US-6 012 393, on connaît un obus pénétrant dont la pointe a une forme asymétrique pour optimiser sa pénétration dans la cible. Ce type d'optimisation se limite ainsi à l'opération de pénétration dans la cible. Ce document n'envisage pas l'amélioration de la puissance des éclats de l'obus ayant pénétré dans la cible. Comme la variation de forme proposée concerne exclusivement la pointe de l'obus, pour le reste de l'obus, on conserve la forme actuelle. Cette partie de l'obus a une forme symétrique. Aucune alternative n'est proposée pour le choix du matériau de l'enveloppe de l'obus. La présente invention a pour but de développer les obus connus aux conditions aux limites d'une masse globale constante et en conservant l'aptitude à pénétrer dans les cibles, tout en leur donnant une puissance de souffle et d'éclats significativement plus importante. L'invention se propose en particulier d'adapter la densité des éclats et d'augmenter la puissance de pénétration par rapport à l'éventail des objectifs sélectionnés. A cet effet l'invention concerne un obus du type défini cidessus caractérisé en par une enveloppe intérieure, munie d'une structure à encoches, entre l'enveloppe formant les éclats et la charge explosive, l'enveloppe formant les éclats étant réalisée en un matériau du groupe IV B du système périodique des éléments ou un alliage contenant un tel matériau. Selon d'autres caractéristiques avantageuses - l'enveloppe formant des éclats est en titane ou un alliage de titane, - l'enveloppe formant les éclats présente une section elliptique et le petit axe de l'ellipse est situé dans un plan sensiblement vertical de l'obus sur sa trajectoire vers la cible, - la section elliptique est aplatie au moins dans une zone de la périphérie qui est sensiblement parallèle au grand axe de l'ellipse. Avantageusement on prévoit au moins une installation pour amorcer la charge explosive au niveau de la moitié supérieure du plan sous-tendu par le petit axe et l'axe longitudinal de l'obus à l'intérieur de celui-ci. L'avantage particulier de l'invention est que malgré l'utilisation d'un matériau très résistant du groupe IV B du système périodique des éléments ou d'une composante de matière correspondante dans un alliage de l'enveloppe de l'obus, la quantité des éclats utiles que l'on peut générer est sensiblement doublée. Il n'est pas nécessaire d'avoir un réseau d'encoches dans l'enveloppe extérieure ce qui grâce au mécanisme de contrôle de la formation des éclats évite toute affaiblissement avant la pénétration dans l'objectif. D'autres avantages significatifs découlent de l'utilisation du titane ou d'un alliage de titane pour l'enveloppe. Contrairement à l'acier, le titane est relativement fortement pyrophore si bien qu'il participe par un effet énergétique complémentaire à l'augmentation de l'efficacité de l'obus en amplifiant l'effet de souffle et l'effet incendiaire. La décomposition contrôlée de l'enveloppe engendre des éclats contrôlés d'une taille définie avec environ 80 % de la matière de l'enveloppe ; avec les 20 % restant on a des éclats naturels de masse faible et de surface relativement importante. Du fait de la température de réaction élevée du front de détonation, les éclats réagissent avec l'oxygène de l'air. Les petits éclats naturels subissent une conversion énergétique dans l'onde chaude en expansion et participent ainsi à l'effet de souffle ; cet effet est analogue à celui de la poudre d'aluminium habituellement contenue dans les charges explosives pour optimiser l'effet de souffle. Les éclats en feu peuvent incendier des matières combustibles de l'objectif au moment de l'impact et accentuer l'effet incendiaire. L'accentuation de l'effet incendiaire est un élément essentiel pour combattre des navires car les incendies provoqués par un obus peuvent avoir des répercutions fatales. Un autre avantage de l'utilisation du titane ou de l'un de ces alliages est sa très forte tenue à la corrosion en liaison avec la durée d'utilisation souhaitée actuellement et qui est de 20 à 30 ans. En outre la dureté élevée et la ductilité de cette matière sont particulièrement avantageuses si l'on recherche la tenue contre les tirs avec des projectiles et des éclats. Un développement particulièrement avantageux de cet obus naval est la forme de section ovale. Couplé à un amorçage multiple excentré suivant l'axe longitudinal de l'obus on obtient une direction préférentielle à la fois pour l'effet de souffle et pour la direction des trajectoires des éclats. La fonction principale des éclats est d'être dirigée vers le bas non seulement lors de la détonation de l'obus à l'intérieur du navire mais également lorsqu'on lutte contre un objectif en survol. Les mesures ont montré que l'effet de la puissance du souffle et des éclats était augmentée jusqu'à 30 %. En outre il est prévu que la partie de l'enveloppe intérieure qui forme des éclats présente sensiblement la même masse que la partie correspondante de l'enveloppe formant les éclats, et/ou l'enveloppe intérieure présente une structure de réseau d'encoches adaptées au combat de la cible du point de vue de la dimension des éclats et/ou de leur forme. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe d'un obus ; - la figure 2 est une section de l'obus de la figure 1. La figure 1 montre une coupe dans la direction de l'axe longitudinal 6 d'un obus. L'obus est un obus de pénétration transporté à proximité de la cible par un engin volant. Du fait de sa forme et de sa solidité, l'obus de pénétration est en mesure de pénétrer dans la cible. L'installation d'allumage commandée par des capteurs détermine l'instant optimum du déclenchement de l'allumage. Il est également possible de faire passer l'engin volant à faible hauteur au-dessus de la cible et de combattre la cible par le dessus. Comme la procédure de pénétration est en générale la règle, il est nécessaire de réaliser l'obus en un métal très résistant. L'obus se compose d'une enveloppe extérieure 1 qui pour des raisons de solidité ne présente ni structure ni encoche dans sa surface intérieure ou extérieure. Comme l'enveloppe 1 est nécessaire pour former des éclats, à l'intérieur de l'enveloppe 1 on a une enveloppe intérieure 3 générant des éclats. Celle-ci présente de manière connue une structure à encoches non représentée de manière détaillée dans le dessin. La forme et la taille des éclats générés dépend du dimensionnement de cette structure à encoches. Le concept d'obus présenté ci-dessus donne un obus pénétrant qui tout en assurant la capacité de pénétration dans la cible et en respectant une masse globale prédéterminée, constitue un obus ayant un pouvoir soufflant et de dégagement d'éclat beaucoup plus important qu'un obus classique. Cet effet est obtenu en ce que le matériau habituel qui est de l'acier réalisant l'enveloppe 1 a été remplacé ici par du titane ou un alliage contenant du titane. Dans ce contexte, il s'est avéré intéressant d'utiliser en particulier un alliage de dénomination Ti-6A1-4V. Cet alliage se caractérise par une résistance très élevée allant jusqu'à 1200 N/mm2 avec seulement environ 57 % de la densité de l'acier. De plus, cet alliage présente une plus grande ductilité et ainsi une plus grande tenue que l'acier utilisé habituellement jusqu'alors. Comme technique de fabrication économique de telles enveloppes d'obus on envisage d'une part la technique de coulée de précision et d'autre part le forgeage de demi-coquilles suivi d'une opération de soudage. L'épaisseur de parois de l'enveloppe extérieure 1 est dimensionnée en fonction des exigences concernant la tenue de la structure ; elle se situe dans un ordre de grandeur d'une enveloppe en acier. L'économie au niveau de la masse de l'enveloppe du fait de la moindre densité de la matière qui a du titane ou un alliage de titane peut s'utiliser tout en ayant la même masse pour l'obus, pour augmenter la masse de l'explosif. Cela permet d'augmenter considérablement l'effet de souffle. De plus il faut moins d'énergie pour accélérer les éclats ce qui participe également à l'augmentation de l'effet de souffle. Le but de chaque conception d'obus est d'optimiser la conversion de l'énergie chimique disponible dans la masse de l'obus. Cela signifie une valeur aussi avantageuse que possible du rapport entre la masse de la charge explosive C et de la masse globale C + M (M = masse de l'enveloppe). Le concept selon l'invention permet de se rapprocher très bien de la valeur maximale disponible de l'énergie et de l'impulsion. Un autre moyen pour augmenter la puissance des éclats est la conception de l'enveloppe intérieure 3 qui génère les éclats. Pour cela, on utilise une enveloppe intérieure 3 munie d'une grille à encoches. Par le choix des matériaux respectifs convenant pour l'enveloppe extérieure 3, on a l'acier qui convient particulièrement bien. L'enveloppe présente alors la moitié de l'épaisseur de l'enveloppe extérieure 1 de sorte que la masse de pratiquement tous les éclats formés de l'enveloppe intérieure 3 est sensiblement égale à la masse des éclats de l'enveloppe extérieure 1. Ainsi on double simplement le nombre des éclats avec sensiblement la même masse ce qui augmente la puissance des éclats. Par le choix de l'enveloppe intérieure 3 en acier avec des encoches abaisse le rapport C/ (C + M) indiqué ci-dessus et de cette manière on se rapproche du maximum de l'énergie cinétique et de l'impulsion. Finalement l'énergie chimique disponible est ainsi utilisée de manière optimale pour la puissance des éclats. Un autre développement avantageux de l'obus selon l'invention, en plus de l'enveloppe réalisée en titane ou en un alliage de titane, de donner à la section de l'enveloppe 1 une forme ovale ou elliptique comme celle représentée à la figure 2. Le petit axe 2 de l'ellipse se situe dans le plan de symétrie vertical de l'engin volant. On peut modifier cette forme de section en ce qu'au moins un et de préférence le côté supérieur de l'ellipse dans la zone sensiblement parallèle au grand axe 4 de l'ellipse soit aplati. Selon la figure 1, l'amorçage se fait en plusieurs endroits de préférence selon la figure 2 dans la zone supérieure du petit axe 3 des enveloppes elliptiques 1 et 3 représentées en coupe. De cette manière on obtient une direction préférentielle indiquée par une flèche et une zone délimitée par des lignes marginales en trait interrompu à la fois pour l'effet de souffle et pour le dégagement des éclats vers le bas. Cela est non seulement avantageux pour le déclenchement de l'obus à l'intérieur de l'objectif mais également pour combattre des objectifs survolés. L'augmentation de la puissance dans la direction préférentielle atteint jusqu'à 30 %. REVENDICATIONS 1 ) Obus dégageant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques comprenant une enveloppe (1) non structurée, formant des éclats, entourant une charge explosive (S) et une enveloppe intérieure (3), munie d'une structure à encoches, entre l'enveloppe (1) formant les éclats et la charge explosive (S), l'enveloppe (1) formant les éclats étant réalisée en un matériau du groupe IV B du système périodique des éléments ou un alliage contenant un tel matériau. 2 ) Obus générant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe formant des éclats (1) est en titane ou un alliage de titane. 3 ) Obus générant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) formant les éclats présente une section elliptique et le petit axe (2) de l'ellipse est situé dans un plan sensiblement vertical de l'obus sur sa trajectoire vers la cible. 4 ) Obus générant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques selon la revendication 3, caractérisé en ce que la section elliptique est aplatie au moins dans une zone de la périphérie qui est sensiblement parallèle au grand axe (4) de l'ellipse. 5 ) Obus générant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques comportant une enveloppe (1) non structurée, formant des éclats et entourant une charge explosive (S) ainsi qu'une enveloppe intérieure (3) ayant une structure à encoches prévue entre l'enveloppe (1) formant les éclats et la charge explosive (S), caractérisé en ce que l'enveloppe (1) formant les éclats a une section elliptique et le petit axe de l'ellipse (2) est situé dans un plan sensiblement vertical de l'obus sur sa trajectoire vers la cible. 60) Obus générant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques selon la revendication 5, caractérisé en ce que la section elliptique est aplatie au moins au niveau de la périphérie qui est sensiblement parallèle au grand axe 4 de l'ellipse. 7 ) Obus générant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques selon la des revendication 3, caractérisé par au moins une installation (5) pour amorcer la charge explosive (S) au niveau de la moitié supérieure du plan sous-tendu par le petit axe (2) et l'axe longitudinal (6) de l'obus à l'intérieur de celui-ci. 8 ) Obus générant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de l'enveloppe intérieure (3) qui forme des éclats présente sensiblement la même masse que la partie correspondante de l'enveloppe (1) formant les éclats. 9 ) Obus générant des éclats pour la lutte contre des objectifs techniques selon au moins l'une des revendications 1, caractérisé en ce que l'enveloppe intérieure (3) présente une structure de réseau d'encoches adaptées au combat de la cible du point de vue de la dimension des éclats et/ou de leur forme.