Brevet FR2856140A1 — publié le 20041217

La présente invention concerne une tête militaire, une munition ou un dispositif pyrotechnique, comprenant une structure métallique renfermant un chargement explosif composite ainsi qu'un procédé de fabrication 5 d'une telle tête militaire, d'une telle munition ou d'un tel dispositif pyrotechnique. Une tête militaire, une munition ou un dispositif pyrotechnique chargé en explosif coulé fondu comporte un corps ou structure métallique dont la surface interne 10 est enduite d'une peinture de protection telle que par exemple un vernis anti-acide ou une peinture antirouille. Dans cette structure est coulée la substance explosive suivant le procédé coulé fondu. Pour améliorer l'invulnérabilité de ces munitions, têtes militaires ou 15 dispositifs pyrotechniques, il s'est avéré nécessaire de remplacer les chargements explosifs de la famille des coulés fondus par des chargements explosifs composites. Toutefois, le simple remplacement d'un chargement explosif coulé fondu par un chargement explosif 20 composite n'est pas envisageable. En effet, lorsque l'explosif composite est coulé dans une structure métallique telle que celle d'une tête militaire, d'une munition ou d'un dispositif pyrotechnique, celui-ci adhère de façon naturelle à la paroi de ladite 25 structure. Les variations de températures subies par la tête militaire, la munition ou le dispositif pyrotechnique au cours de sa vie provoque ainsi l'apparition de contraintes importantes dans le chargement explosif. Ces contraintes sont susceptibles 30 d'apparaître dès le refroidissement du chargement explosif composite dans la structure, après sa polymérisation. L'apparition de ces contraintes se traduit par la formation de fissures au coeur de l'explosif. L'apparition de ces contraintes a pu être évitée en introduisant comme décrit dans le brevet FR 2 601 669 une "chaussette" préformée, par exemple en matériau thermoplastique, dans la structure de la tête militaire, 5 de la munition ou du dispositif pyrotechnique. Le chargement explosif composite est ensuite directement coulé dans la "chaussette". L'utilisation d'une telle solution présente une certaine facilité de mise en oeuvre et permet également de protéger le chargement 10 explosif contre les agressions dues aux frottements du chargement contre la structure. Cependant, l'introduction de la chaussette en matériau inerte, entre le chargement explosif et la structure, présente certains inconvénients. L'un de ces inconvénients réside 15 dans la nécessité de donner à la "chaussette", du fait de sa géométrie préformée, une épaisseur minimale, supérieure à 0,5 mm. Cette épaisseur élevée de la chaussette réduit considérablement la quantité d'explosif composite logeable dans la structure. De 20 plus, cette épaisseur de "chaussette" a pour effet d'entraîner un amortissement de l'onde de détonation ce qui peut avoir pour conséquence une réduction des performances de la munition. En outre, la géométrie de la "chaussette" doit être compatible avec toutes les 25 structures et tenir compte notamment des dispersions géométriques entre les différentes structures. La "chaussette" doit être dimensionnée par rapport aux dimensions internes minimums prises par la structure de la tête militaire, de la munition ou du dispositif 30 pyrotechnique. De ce fait, entre les structures, il existe un espace plus ou moins important entre la "chaussette" et la structure. La présence de cet espace réduit également la quantité d'explosif logeable dans la tête militaire, la munition ou le dispositif 35 pyrotechnique. Le but de l'invention est donc d'obtenir une tête militaire, une munition ou un dispositif pyrotechnique comportant une structure dans laquelle est placée un chargement explosif composite ne présentant aucune 5 contrainte résultant de l'adhésion du chargement explosif composite à la paroi interne de la structure métallique et dans laquelle la quantité d'explosif est tout à fait satisfaisante. Ce but est atteint par Une tête militaire, une 10 munition ou un dispositif pyrotechnique, comprenant une structure métallique présentant une surface interne et renfermant un chargement explosif composite, la tête militaire, la munition ou le dispositif pyrotechnique étant caractérisé en ce qu'il comprend une couche de 15 plastisol adhérant sur la partie du chargement explosif composite destinée à être en contact avec la surface interne de la structure. Selon l'invention, le chargement explosif est un bloc libre dans la structure et est protégé par le 20 plastisol des frottements contre la structure métallique. Selon une particularité, la munition est un obus de mortier de 120 mm. Selon une autre particularité, la couche de 25 plastisol a une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,2 mm. Selon l'invention, l'épaisseur de la couche de plastisol est très faible et bien inférieure à l'épaisseur d'une "chaussette" préformée. De plus, cette épaisseur de dépôt très faible permet de ne pas réduire 30 considérablement la quantité d'explosif logeable dans la munition, la tête militaire ou le dispositif pyrotechnique. Un autre but de l'invention est de proposer un 35 procédé de fabrication d'une tête militaire, d'une munition ou d'un dispositif pyrotechnique conforme à celui décrit ci-dessus. Ce but est atteint par un procédé de fabrication d'une tête militaire, d'une munition ou d'un dispositif 5 pyrotechnique conforme à celui décrit ci-dessus, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - Enduction de la surface interne de la structure avec du plastisol sous forme liquide; - Chauffage de la structure dont la surface interne est enduite de plastisol; - Refroidissement de la structure; Chargement de la tête militaire, de la munition ou du dispositif pyrotechnique, par coulée du chargement 15 explosif composite dans la structure. Selon une particularité, l'étape d'enduction de la surface interne de la structure est réalisée par remplissage de la structure à l'aide du plastisol sous sa forme liquide suivi d'un renversement à 180 de la 20 structure de manière à laisser s'écouler le plastisol sur la surface interne de la structure et à enduire ainsi ladite surface. Selon l'invention, à l'inverse d'une "chaussette" préformée, la couche de plastisol épouse donc parfaitement la forme intérieure de la 25 structure métallique. Il n'est donc nul besoin de tenir compte des dimensions de la forme intérieure de la structure, celles-ci pouvant varier entre les structures. Selon une autre particularité, lors de l'enduction, 30 le plastisol est à température ambiante. Selon une autre particularité, lors de l'enduction du plastisol sur la structure, la structure est à une température comprise entre 20 et 200 C et en ce que le plastisol est maintenu au contact de la structure 35 pendant une certaine durée, la température de chauffage de la structure ainsi que la durée de contact du plastisol contre la structure chauffée déterminant l'épaisseur de plastisol déposé. Selon une autre particularité, lors de l'enduction 5 du plastisol sur la structure d'un obus de mortier de mm, la structure est à une température inférieure à 800C. Selon une autre particularité, le chauffage de la structure déjà enduite de plastisol est réalisé à une 10 température comprise entre 120 C et 200 C pendant une durée déterminée suffisante pour obtenir la polymérisation du plastisol. Selon une autre particularité, lorsque le plastisol est appliqué sur un obus de mortier de 120 mm, la 15 structure enduite de plastisol est chauffée à 140 C pendant une heure. Dans ce cas, on reste à une température permettant d'éviter un endommagement des peintures de la structure de l'obus. Selon une autre particularité, lorsque le plastisol 20 est appliqué sur un obus de mortier de 120 mm, la surface interne de la structure est enduite d'une couche de plastisol ayant une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,2 mm. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1A est une vue schématique en coupe 30 longitudinale axiale d'une structure d'un obus remplie de plastisol. La figure lB est une vue schématique en coupe longitudinale axiale de la structure de la figure 1A retournée à 180 . La figure lC est une vue schématique en coupe longitudinale axiale de la structure dans laquelle a été placé un chargement explosif. La figure lD est une vue schématique en coupe 5 longitudinale axiale de la structure dont le chargement explosif s'est rétracté après polymérisation et refroidissement. L'invention va à présent être décrite en liaison 10 avec les figures lA à lD. Une tête militaire, une munition ou un dispositif pyrotechnique comporte de manière connue une structure métallique destinée à recevoir un chargement explosif. Selon l'invention, le chargement explosif est de type 15 composite. Selon l'invention, il s'agit d'éviter que le chargement explosif composite adhère à la surface interne de la structure et subisse par la suite, notamment lors de variations de températures, des 20 contraintes internes susceptibles d'entraîner l'apparition de fissures pouvant dégrader sa sécurité d'utilisation. Selon l'invention, avant de recevoir le chargement explosif composite, la surface interne de la structure 25 est enduite d'un plastisol. Un plastisol se présente sous forme liquide ou pâteuse et est obtenu par dispersion d'une poudre de polychlorure de vinyle (PVC) dans un plastifiant. Il existe diverses compositions de plastisol. Selon l'invention, le plastisol choisi est 30 sous forme liquide à température ambiante. Selon l'invention, l'enduction de la surface interne de la structure est décrite ci-dessous. Le procédé d'enduction est décrit cidessous pour un obus 1 de mortier de 120 mm. Toutefois, il est évident qu'il pourra être 35 également appliqué à d'autres types de munitions, à une tête militaire ou à un dispositif pyrotechnique. Dans le cas o la munition est un obus 1 de mortier de 120 mm, dans une première phase schématisée en figure lA, la structure 10 métallique de l'obus 1 est remplie intégralement de plastisol 2 qui est alors à température 5 ambiante et sous forme liquide. Selon l'invention, la structure 10 métallique de l'obus 1 recevant le plastisol 2 liquide est chauffée à une température comprise entre 20 C, c'est-à-dire à température ambiante, et 200 C. Pour un obus 1 de mortier de 120 mm, 10 pour éviter d'obtenir une épaisseur de plastisol trop élevée, la structure 10 devra être chauffée à une température inférieure à 80 C. Selon l'invention, dans le cas d'un obus 1 de mortier de 120 mm, il s'agit d'obtenir une épaisseur de 15 plastisol 2 extrêmement faible, de l'ordre du dixième de millimètre, sur la surface 100 interne de la structure 10. Pour cela, la surface 100 interne de la structure 10 est simplement mouillée par le plastisol 2. Pour simplement mouiller la surface 100, la structure 10 20 remplie de plastisol 2 est, dans une deuxième phase schématisée en figure lB, renversée suivant un angle de 180 pour déverser le plastisol 2 liquide et ainsi le laisser s'écouler sur l'ensemble de la surface 100 interne de la structure 10. Dans le cas d'un obus 1 de 25 mortier de 120 mm, on peut obtenir des épaisseurs de dépôt de plastisol 2 sur la surface 100 interne de la structure 10 comprise entre 0,05 et 0,2 mm. Dans une troisième phase, la structure 10 dont la surface 100 interne est enduite de plastisol 2 est 30 portée dans une étuve à une température comprise entre 120 et 200 C, préférentiellement 140 C, pendant une durée déterminée, préférentiellement une heure, afin d'obtenir la polymérisation du plastisol 2 enduit sur la surface 100 interne de la structure 10. La température 35 de chauffage de la structure 10 enduite de plastisol 2 est la plus faible possible et préférentiellement de 140 C de manière à ne pas endommager les peintures de la structure 10 de l'obus 1. Dans une quatrième phase, la structure 10 est 5 extraite de l'étuve. Ensuite, on laisse refroidir la structure 10. Après cette quatrième phase, la surface 100 interne de la structure 10 est donc enduite de façon uniforme d'une couche 20 ou film de plastisol 2 de faible 10 épaisseur. Cette couche 20 de plastisol 2 est maintenue contre la surface 100 interne de la structure 10 par effet d'adhérence. Dans une dernière phase, schématisée en figure 1C, l'obus 1 est chargé en explosif composite. Après 15 chargement en explosif composite et polymérisation de celui-ci, le chargement 3 adhère à la couche 20 de plastisol 2 déposée sur la surface 100 interne de la structure 10. La couche 20 de plastisol 2 étant maintenue uniquement par effet d'adhérence sur la 20 surface 100 interne de la structure 10 et n'étant donc pas collée sur ladite surface 100, celle-ci adhérant également au chargement explosif suit le mouvement de rétraction du chargement 3 explosif se produisant lors de son refroidissement après polymérisation. Selon 25 l'invention, la présence de la couche 20 de plastisol 2 empêche le chargement 3 explosif composite de coller à la surface 100 interne de la structure 10. Selon l'invention, l'ensemble du chargement 3 subit donc la rétraction et est maintenu en forme et dans son 30 intégralité. Selon l'invention, comme représenté en figure 1D, la structure 10 de l'obus 1 comporte ainsi un chargement 3 explosif libre protégé des frottements contre la structure 10 métallique grâce à la présence de la couche 35 20 de plastisol adhérant au chargement 3 explosif. Selon l'invention, lors de la première phase, le plastisol 2 peut être maintenu au contact de la structure 10 métallique chauffant à une température déterminée, par exemple comprise entre 50 C et 120 C, 5 par exemple à 100 C, pendant une durée déterminée. Dans ce cas, le plastisol 2 durcit au contact de la structure 10 et cela permet d'obtenir des épaisseurs plus importantes. La température à laquelle la structure 10 est chauffée ainsi que la durée pendant laquelle le 10 plastisol 2 est maintenu contre la structure 10 ainsi chauffée détermine l'épaisseur de dépôt du plastisol 2 sur la surface 100 interne de la structure 10. Une fois que l'épaisseur souhaitée est obtenue, l'excès liquide de plastisol 2 est déversé en renversant la structure 10 15 comme lors de la seconde phase décrite ci-dessus. Cette cuisson du plastisol pourra s'avérer nécessaire pour obtenir des épaisseurs de dépôt plus importantes. Par exemple, dans le cas d'un obus de mortier de 155 mm, l'épaisseur de la couche 20 de plastisol devra être de 1 20 ou 2mm. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention 25 comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails 30 donnés ci- dessus. Revendications 1. Munition comprenant une structure (10) métallique présentant une surface (100) interne et renfermant un 5 chargement (3) explosif composite, la munition étant caractérisée en ce qu'elle comprend une couche (20) de plastisol adhérant sur la partie du chargement (3) explosif composite destinée à être en contact avec la surface (100) interne de la structure (10). 10 2. Munition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la munition est un obus (1) de mortier de 120 mm. 3. Munition selon la revendication 2, caractérisée en ce 15 que la couche (20) de plastisol (2) a une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,2 mm. 4. Procédé de fabrication d'une munition conforme à celle des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il 20 comprend les étapes suivantes: - Enduction de la surface (100) interne de la structure (10) avec du plastisol (2) sous forme liquide; - Chauffage de la structure (10) dont la surface (100) interne est enduite de plastisol (2) ; Refroidissement de la structure (10) ; - Chargement de la munition par coulée du chargement (3) explosif composite dans la structure (10). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce 30 que l'étape d'enduction de la surface (100) interne de la structure (10) est réalisée par remplissage de la structure (10) à l'aide du plastisol (2) sous sa forme liquide suivi d'un renversement à 180 de la structure (10) de manière à laisser s'écouler le plastisol (2) sur 35 la surface (100) interne de la structure (10) et à enduire ainsi ladite surface (100). 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que lors de l'enduction, le plastisol (2) est à température ambiante. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, lors de l'enduction du plastisol (2) sur la structure (10), la structure (10) est à une température comprise entre 20 et 200 C et en ce que le plastisol (2) est maintenu au contact de la structure 10 (10) pendant une certaine durée, la température de chauffage de la structure (10) ainsi que la durée de contact du plastisol (2) contre la structure (10) chauffée déterminant l'épaisseur de plastisol (2) déposé. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que lors de l'enduction du plastisol (2) sur la structure (10) d'un obus de mortier de 120 mm, la structure (10) est à une température inférieure à 80 C. 20 9. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le chauffage de la structure (10) déjà enduite de plastisol (2) est réalisé à une température comprise entre 120 C et 200 C pendant une 25 durée déterminée suffisante pour obtenir la polymérisation du plastisol (2). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lorsque le plastisol (2) est appliqué sur un obus de 30 mortier de 120 mm, la structure (10) enduite de plastisol (2) est chauffée à 140 C pendant une heure. 11. Procédé selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que lorsque le plastisol (2) est appliqué sur un obus de mortier de 120 mm, la surface (100) interne de la structure (10) est enduite d'une couche (20) de plastisol (2) ayant une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,2 mm.