Brevet FR2846085A1 — publié le 20040423

La présente invention concerne un dispositif pour augmenter la sécurité et pour diminuer la vulnérabilité des munitions explosibles. Dans la suite de la description, le mot 5 " munition " devra être pris dans un sens général, c'est-à-dire comme tout objet destiné à alimenter un système d'armes et contenant un matériau explosible. Les explosifs composites et les propergols solides sont tous deux des matériaux énergétiques explosibles. Dans la 10 suite de la description, une munition pourra donc représenter à la fois un moteur à propergol solide, celui-ci comprenant un bloc de propergol solide, ou une tête militaire, celle-ci contenant un explosif. Il est connu par la demande de brevet WO 94/19298 15 d'injecter un matériau atténuateur dans le canal d'un propergol solide d'un moteur de roquette. Lorsqu'un moteur de roquette reçoit un projectile, le matériau injecté dans le canal du propergol est chargé d'atténuer les effets de l'impact causé par le projectile sur le 20 propergol solide. La présence du matériau atténuateur permet ainsi de modérer les réactions et d'éviter une initiation ou une explosion intempestive du bloc de propergol. Ce matériau atténuateur aura préférentiellement une consistance friable et sera par 25 exemple sous la forme de mousse de polymère, tel que du polystyrène ou du polyuréthane, ou de fibres par exemple de Kevlar (marque déposée). Il existe un certain nombre d'autres situations pouvant amener à la dégradation d'un matériau 30 énergétique explosible et pouvant provoquer son initiation ou son explosion intempestive. Ces différentes situations sont les suivantes: - Un chargement de matériau énergétique peut être soumis à des frottements intempestifs et ainsi 35 s'initier en combustion; - Un chargentr& de matériau énergétique peut être soumis à des accélérations ou décélérations ainsi qu'à des gradients de température pouvant l'amener à bouger dans la munition, à se décoller ou à se 5 fissurer. Une fissuration d'un bloc de propergol solide peut par exemple entraîner un éclatement du moteur lors de l'allumage; - Un chargement de matériau énergétique peut être soumis à un échauffement plus ou moins rapide pouvant 10 aller de quelques degrés par heure à quelques dizaines de degrés par minutes. Un échauffement lent du matériau énergétique peut entraîner sa transformation en mousse, sa liquéfaction ou sa décomposition et ainsi, provoquer des réactions 15 pyrotechniques violentes; - Un chargement de matériau énergétique peut être soumis à de multiples agressions sur sa surface ou à proximité de sa surface, comme un impact d'une balle ou d'un fragment, un incendie, pouvant l'amener à se 20 fragmenter ou à s'effondrer sur lui-même. Les agressions peuvent également provoquer des réactions violentes. L'insertion de mousse dans le canal du bloc de 25 propergol solide comme proposé dans l'art antérieur est une solution efficace pour atténuer l'effet d'un impact d'une balle ou d'un fragment mais ne constitue pas une solution dans toutes les situations présentées cidessus. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif permettant de répondre à tous les problèmes survenant dans les situations présentées ci-dessus. Ce but est atteint par un dispositif pour augmenter 35 la sécurité et diminuer la vulnérabilité d'une munition, une munition comprenant une coque, appelée généralement dans le domaine une virole, dans laquelle est inséré un matériau explosible, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un sac gonflable destiné à 5 occuper partiellement ou complètement lorsqu'il est gonflé, les espaces vides à l'intérieur de la munition. Le sac gonflable selon l'invention est destiné à remplir partiellement ou complètement les espaces vides à l'intérieur d'une munition et permet ainsi de caler le 10 chargement de matériau énergétique et d'éviter qu'il se décolle ou qu'il se fissure lorsque la munition est soumise à des accélérations ou décélérations ou à des gradients de température. La présence de ce sac gonflable dans la munition 15 permet également d'éviter au chargement de gonfler ou de couler lorsque la munition est soumise à un échauffement plus ou moins rapide. Le chargement peut donc conserver sa géométrie initiale grâce à la présence du sac gonflable dans la munition. Selon une particularité du dispositif selon l'invention, le matériau explosible est un bloc de propergol solide inséré dans un moteur à propergol solide, ce moteur à propergol solide disposant d'un allumeur destiné à initier en combustion le bloc de 25 propergol solide et d'une tuyère par laquelle se dégage les gaz issus de la combustion du bloc de propergol solide. Selon une première variante de réalisation, le bloc de propergol solide est à canal central, le sac 30 gonflable étant destiné, une fois gonflé, à occuper tout l'espace formé par le canal central du bloc de propergol solide. Selon une autre particularité, le sac gonflable s'étend dans tout le canal central du bloc de propergol 35 solide et jusque dans la tuyère de manière à isoler le bloc de propergol solide de l'atmosphère extérieur lorsque le moteur ne fonctionne pas. Selon une seconde variante de réalisation, le bloc de propergol solide est à combustion frontale et le sac 5 gonflable, une fois gonflé, occupe l'espace vide situé juste en amont de la tuyère, entre l'arrière du moteur et le bloc de propergol solide. Selon une particularité de ces deux variantes de réalisation, l'allumeur est en contact avec le sac 10 gonflable de manière à pouvoir percer le sac lors de l'allumage et ainsi, le consumer ou l'éjecter à travers la tuyère. Selon une autre particularité de ces deux variantes de réalisation, le gaz servant au gonflement du sac est 15 réactif de manière à pouvoir participer à l'allumage du bloc de propergol solide et ainsi, compléter l'effet de l'allumeur. Selon une autre particularité du dispositif selon l'invention, le matériau explosible est un explosif 20 composite inséré dans une tête militaire, cette tête militaire disposant d'un système d'amorçage de l'explosif composite disposé dans le fond de la coque de la tête militaire. Selon une autre particularité, le sac gonflable, 25 une fois gonflé, occupe l'espace vide situé entre le fond de la coque et l'explosif composite, et est disposé autour du système d'amorçage. Le sac gonflable comporte donc un orifice central permettant de laisser passer le système d'amorçage vers l'explosif composite. Selon une autre particularité, le dispositif selon l'invention comprend des moyens de gonflage du sac actionnables sur commande à l'aide de moyens de commande. Selon une autre particularité, les moyens de 35 commande des moyens de gonflage sont manuels. Selon une autre particularité, les moyens de commande des moyens de gonflage sont automatiques et réagissent à un événement. Selon une autre particularité du dispositif, le sac 5 gonflable est constitué d'un matériau souple ou semirigide. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans 10 lesquels: - la figure l représente de manière schématique, en coupe longitudinale, un moteur à propergol solide à canal central, - La figure 2 représente de manière schématique, en 15 coupe longitudinale, une tête militaire. L'invention concerne donc un dispositif pneumatique ou sac gonflable destiné à remplir partiellement ou complètement les espaces vides à l'intérieur d'une 20 munition. Comme déjà souligné au début de cette description, le terme " munition " doit être pris dans un sens général, c'est-à-dire comme tout objet contenant un matériau énergétique explosible. Selon l'invention, le sac gonflable est étanche et constitué d'un matériau souple ou semi-rigide. Il est gonflé à une pression donnée pouvant aller de quelques bars à quelques dizaines de bars. Le gonflage du sac peut être réalisé une fois que le sac est mis en place 30 dans la munition. Dans ce cas, la commande d'actionnement du gonflage sera par exemple manuelle. Selon l'invention, le déclenchement du gonflage du sac peut être effectué de manière automatique à la suite de la détection d'un événement particulier tel qu'une 35 agression ou une sollicitation particulière. Ce aonf1age pourra être opéré par exemple, par un générateur de gaz. Lorsqu'un événement particulier survient, le générateur de gaz est déclenché et permet de gonfler très rapidement le sac en place dans la munition et ainsi, 5 d'éviter la dégradation du matériau énergétique et de permettre son maintien en position dans la munition. Le générateur de gaz pourra être couplé à des capteurs spécifiques et déclenché lorsqu'un ou plusieurs capteurs ont détecté par exemple une agression sur la munition, 10 une sollicitation non souhaitée de la munition ou une variation de température susceptible d'affecter le matériau énergétique. Selon l'invention, le sac gonflable peut être inséré dans un moteur 1 à propergol solide. De manière connue, un moteur 1 à propergol solide comprend principalement une coque 10, appelée généralement dans le domaine une virole, dans laquelle est inséré le bloc 11 de propergol solide, un allumeur 12 destiné à initier en combustion le bloc Il de 2,f propergol solide et une tuyère 13 située à l'arrière du moteur. Cette tuyère 13 est destinée à l'échappement des gaz issus de la combustion du bloc 11 de propergol solide, cet échappement permettant la propulsion du système incluant le moteur 1 à propergol solide. Selon l'invention, en référence à la figure 1, dans le cas d'un moteur 1 à propergol solide dont le bloc il de propergol solide est à canal central, le sac 2 gonflable selon l'invention est destiné à venir occuper, une fois gonflé, tout l'espace formé par le canal 30 central du bloc 11 de propergol solide. Ainsi, lorsque le bloc 11 de propergol solide se fissure, se fragmente ou s'écaille au niveau de son canal central après avoir subi un impact de balle ou de fragment, le sac 2 gonflable selon l'invention, inséré dans le canal 35 central du bloc 11 de propergol solide, permettra de maintenir de bloc 11 de propergol solide en forme et ainsi d'éviter les réactions violentes qui pourraient résulter de ces dégradations du bloc 11. De même, lorsque le bloc 11 de propergol solide à 5 canal central subit un incendie, ce bloc 11 est susceptible de s'initier en combustion en surface ou à proximité de sa surface. Les gaz de combustion qui résultent de cette initiation sont susceptibles de provoquer l'effondrement du bloc il de propergol solide 10 vers son canal. Cet effondrement entraîne une augmentation considérable de la surface de combustion, cette augmentation pouvant provoquer des réactions violentes. Le sac 2 gonflable selon l'invention, placé dans le canal central du bloc 1h de propergol solide, 15 permet ainsi de maintenir le bloc 11 propergol solide dans sa géométrie initiale et ainsi de retarder l'effondrement du bloc il de propergol solide. Ainsi les gaz de combustion peuvent provoquer l'ouverture de la coque 10 et ainsi donner lieu à des réactions de 20 combustible simple. Selon l'invention, il est possible de prévoir que l'allumeur 12 soit en contact avec le sac 2 gonflable selon l'invention, de manière à percer le sac 2 gonflable lors de l'allumage du moteur 1. Le sac 2 25 gonflable, une fois percé par l'allumeur 12 pourra être consumé ou éjecté par la tuyère 13 du moteur 1 à propergol solide. Selon l'invention, comme représenté en figure 1, le sac 2 gonflable s'étend dans tout le canal central du 30 bloc 11 de propergol solide et comporte une extrémité saillante à l'intérieur de la tuyère 13. Ainsi, le sac 2 gonflable obture la tuyère 13 et remplace dans ce cas l'opercule de tuyère habituellement utilisé pour éviter au chargement propulsif contenu dans le moteur d'être 35 dégradé au contact de l'atmosphère extérieur. Sur la figure 1, le sac 2 gonflable a la forme d'un cylindre de révolution allongé occupant le canal central du bloc il de propergol solide. Selon l'invention, le sac 2 gonflable pourra avoir une forme différente 5 s'adaptant parfaitement à la géométrie parfois complexe du canal central du bloc 11 de propergol solide. Selon l'invention, le bloc il de propergol solide peut également être à combustion frontale. Les blocs pleins à combustion frontale sont moins sujets à se 10 fragmenter ou à s'effondrer en cas d'agression ou de sollicitations mécaniques ou thermique car ils sont beaucoup plus résistants que les blocs à canal central. Dans un moteur à propergol solide utilisant un chargement à combustion frontale, le sac gonflable sera 15 par exemple situé juste en amont de la tuyère, entre la tuyère et le chargement propulsif. Il permettra donc de caler le chargement propulsif vers l'avant du moteur et jouera également comme décrit ci-dessus le rôle d'opercule de tuyère. En référence à la figure 2, le sac gonflable selon l'invention peut être inséré dans une tête 3 militaire. Une tête 3 militaire comprend de manière classique une coque 30 ayant la forme d'une ogive, cette coque 30 25 renfermant un explosif 31 composite. Cet explosif 31 composite pourra être calé vers l'avant de la tête 3 militaire par un sac 4 gonflable selon l'invention, disposé dans la coque 30 entre l'arrière de la tête 3 et l'explosif 31. Le sac 4 gonflable comportera 30 préférentiellement un orifice central permettant de laisser passer le système d'amorçage 32 situé à l'arrière de la tête 3 et destiné à venir en contact avec l'explosif 31. Selon l'invention, le sac 4 gonflable dans une 35 tête 3 militaire permettra de caler l'explosif 31 et d'éviter qu'il. se fissure, se décolle ou s'effondre suite à différentes sollicitations ou agressions. Ces sollicitations ou agressions que peuvent subir une tête militaire sont similaires à celles décrites ci-dessus pouvant affecter le moteur 1 à propergol solide. io REVENDICATIONS 1. Dispositif pour augmenter la sécurité et pour diminuer la vulnérabilité d'une munition explosible, une 5 munition explosible comprenant une coque (10, 30) dans laquelle est inséré un matériau explosible (11, 31), caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un sac (2, 4) gonflable étanche destiné à occuper partiellement ou complètement, lorsqu'il est gonflé, les espaces vides 10 à l'intérieur de la munition. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau explosible est un bloc (11) de propergol solide inséré dans un moteur (1) à propergol 15 solide, ce moteur disposant d'un allumeur (12) destiné à initier en combustion le bloc (11) de propergol solide et d'une tuyère (13) par laquelle se dégage les gaz issus de la combustion du bloc (11) de propergol solide. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc (11) de propergol solide est à canal central, le sac (2) gonflable étant destiné à occuper, une fois gonflé, tout l'espace formé par le canal central du bloc (11) de propergol solide. 25 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le sac (2) gonflable s'étend dans tout le canal central du bloc (11) de propergol solide et jusque dans la tuyère (13) de manière à isoler le bloc (11) de 30 propergol solide de l'atmosphère extérieur lorsque le moteur ne fonctionne pas. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc de propergol solide est à combustion 35 frontale et en ce que le sac gonflable, une fois gonflé, occupe l'espace vide situé en avant de la tuyère, entre l'arrière du moteur et le bloc de propergol solide. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 2 à 5, caractérisé en ce que l'allumeur (12) est en contact avec le sac (2) gonflable de manière à pouvoir percer le sac (2) gonflable lors de l'allumage, pour que celui-ci soit ensuite consumé ou éjecté vers l'extérieur par la tuyère (13). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le gaz servant au gonflement du sac (2) est réactif de manière à pouvoir participer à l'allumage du bloc (11) de propergol solide 15 et ainsi, compléter l'effet de l'allumeur (12). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau explosible est un explosif (31) composite inséré dans une tête (3) militaire, cette tête 20 (3) militaire disposant d'un système d'amorçage (32) de l'explosif composite (31). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que dans la tête militaire (3), le sac (4) gonflable, 25 une fois gonflé, est placé de sorte à maintenir l'explosif composite (31) vers l'avant de la tête militaire (3). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en 30 ce que le sac (4) gonflable comporte un orifice central permettant de laisser passer le système d'amorçage (32). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de 35 gonflage du sac (2, 4) actionnables sur commande à l'aide de moyens de commande. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de commande des moyens de gonflage sont manuels. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de commande des moyens de gonflage sont automatiques et réagissent à un événement. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, 10 caractérisé en ce que le sac (2, 4) gonflable est constitué d'un matériau souple ou semi-rigide.