Brevet FR2874253A1 — publié le 20060217

i Tête active sous-marine à focalisation améliorée de la puissance explosive L'invention concerne une tête active sous-marine comprenant une charge à haute énergie pour l'initiation, qui est disposée de manière telle, qu'elle entoure partiellement une charge principale et focalise l'énergie d'onde de choc sur la cible, conformément à la demande de brevet 198 09 317.9 15. Les charges sous-marines utilisées actuellement, par exemple dans des mines et dans des torpilles, agissent de manière non directionnelle, c'est-à-dire qu'elles sont omnidirectionnelles. Des masses élevées d'explosif, par exemple de 500 kg pour des mines sous-marines, sont alors nécessaires pour pouvoir combattre efficacement les cibles. Comme charge explosive, on utilise des explosifs "conventionnels" ayant des pressions de détonation relativement élevées, dans lesquels on incorpore de l'aluminium aux fins de produire l'effet de souffle. C'est la raison pour laquelle on cherche à réduire ces quantités importantes d'explosif dans les nouveaux concepts de têtes actives. La focalisation de la puissance a déjà été testée avec succès dans des têtes actives de surface (par exemple dans des missiles tactiques ballistiques). Cependant, la solution adoptée dans ceux-ci n'est pas transposable à des applications sous-marines, ceci pour les raisons indiquées ci- après. Les charges explosives "conventionnelles" génèrent des pressions élevées dans le front de détonation (de l'ordre de 200 kbars) et accélèrent ainsi de manière efficace des garnitures métalliques (charge creuse, charge fragmentée). Les explosifs sous-marins (par exemple SSM 887) qui sont utilisés actuellement présentent des pressions du même ordre de grandeur dans le front de détonation. Toutefois, on a constaté que, du fait 2874253 2 des pressions élevées dans le front de détonation, en utilisation sous-marine, de l'énergie contribuant à l'efficacité sousmarine à proprement parler, à savoir de l'énergie d'onde de choc et de l'énergie de souffle, est perdue par génération de chaleur dans l'eau. Pour cette raison, pour augmenter l'efficacité, on s'efforce de maiontenir à un faible niveau les pressions de détonation (de l'ordre de 100 kbars) et pour cela d'augmenter les pressions le long des isentropes lors de l'expansion, grâce à une post-réaction. Pour cela on utilise des explosifs "non idéaux" d'un nouveau type qui, de manière avantageuse, contiennent du perchlorate d'ammonium et qui ont été développés pour l'utilisation sous-marine (les vitesses de détonation se situent aux alentours de 6000 m/sec). Les expressions "idéal" et "non idéal" se rapportent à la plénitude de la transformation chimique dans le front de détonation. Les charges explosives idéales présen- tent une transformation complète, sans aucune post-réaction à des instants ultérieurs. En ce qui concerne les charges explosives contenant du perchlorate d'ammonium, on a obtenu lors d'essais, en fonction de l'application, une puissance au moins 10 à 20% supérieure à celle obtenue avec des char- ges explosives traditionnelles. Les charges explosives contenant du perchlorate d'ammonium sont relativement insensibles vis-à-vis des ondes de choc et ne peuvent être initiées que par des chaînes de mise à feu à haute énergie. Pour réduire encore plus les pertes énergétiques par réchauffage de l'eau, on utilise en outre des barrages en métal; cette réduction des per- tes énergétiques est obtenue grâce à la compressibilité plus faible du métal par rapport à l'eau. Si la direction d'action, c'est-à-dire la direction de la cible à combattre, n'est pas connue d'entrée, le système de capteurs de la tête active sous-marine doit déterminer cette direction et la transmettre à la logique de commande de la partie active. Dans les têtes actives sousmarines à focalisation radiale selon la demande de brevet principale 198 09 317.9-15 les points d'initiation sont choisis de manière à obtenir une efficacité maximale dans la direction souhaitée. La présente invention a donc pour but d'améliorer le dispositif 35 selon le brevet principal afin d'obtenir une plus grande efficacité contre 2874253 3 des cibles sélectionnées, comme par exemple des mines sousmarines de fond, tout en réduisant simultanément la quantité d'explosif nécessaire. Cet objectif est atteint à l'aide d'une charge explosive à haute énergie d'initiation, qui est disposée de manière à ce qu'elle entoure partiellement une charge principale et focalise l'énergie d'onde de choc en direction de la cible, les charges explosives ayant une forme de base de cylindre. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, l'initiation de la charge explosive à haute énergie a lieu du côté opposé à la direction de focalisation. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux de l'inven- tion, l'initiation de la charge explosive à haute énergie a lieu côté frontal. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, l'initiation de la charge explosive à haute énergie a lieu radialement en un point unique ou en plusieurs points de la face extérieure du cylindre. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, l'initiation de la charge explosive à haute énergie a lieu de manière surfacique, au niveau de la surface extérieure du cylindre. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, l'initiation de la charge principale a lieu côté frontal. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, la charge principale présente un plat et/ou est conformée en cuvette du côté correspondant à la direction de focalisation. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, un guide d'ondes de détonation est disposé dans la charge principale. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, les charges explosives, de forme cylindrique, sont entourées d'une enveloppe amortissante monocouche ou multicouche. Les avantages particuliers procurés par le dispositif selon l'invention résident d'une part dans la meilleure focalisation de l'action dans la direction de la cible et d'autre part, dans la diminution de la quantité d'explosif nécessaire à puissance égale qui peut être obtenue grâce à la conformation particulière pouvant être donnée à la charge explosive. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits de manière détaillée dans ce qui suit en faisant référence aux dessins. Ceux- ci représentent: 2874253 4 figure la: une tête active sous-marine à initiation axiale, figure lb: une tête active sous-marine à initiation radiale, figure 1c, d: la tête active sous-marine selon la figure la ou lb avec initiation frontale de la charge principale, figure 2a: un autre mode de réalisation de la tête active sous-marine à initiation axiale, figure 2b: un autre mode de réalisation de la tête active sous-marine à initiation axiale radiale. Les figures la à ld montrent de manière schématique le principe de fonctionnement d'une tête active sous-marine à focalisation radiale. Ces têtes actives sont utilisées lorsque la direction d'action est connue. Dans l'exemple représenté la tête active agit vers le bas. Sur le dessin seul un module isolé d'une tête active selon l'invention est représenté. Plu-sieurs modules identiques peuvent être combinés aux fins d'adapter la puissance globale en fonction de la cible à combattre. La tête active sous-marine à focalisation radiale comporte pour son initiation une couche d'explosif formée d'un explosif conventionnel HE 1 qui est disposée sensiblement sur la demi circonférence à l'opposé de la direction de la cible désignée vers le bas. L'explosif HE 1 présente une vitesse de détonation élevée (D1 7 à 9 mm/ sec). La couche d'explosif conventionnel HE 1 est insérée dans un cylindre d'explosif sous-marin HE 2 puissant, dont la vitesse de détonation est légèrement plus faible (D2 = 6 mm/p sec). L'explosif contient de manière avantageuse du per-chlorate d'ammonium ou un ingédient agissant de manière similaire. Après l'initiation la vitesse de détonation plus élevée de HE1 engendre une avance du front de détonation dans HE 1 par rapport à HE 2, grâce à quoi on obtient, en plus de l'initiation asymétrique, la focalisation recherchée de la puissance. La tête active sous-marine est initiée par la charge explosive HE 1 à haute énergie, soit côté frontal comme cela est représenté à la figure la, soit radialement, au niveau de la surface extérieure de HE1 comme le montre la figure lb. Cette dernière méthode d'initiation augmente encore la concentration des ondes de détonation et par suite accroît la puissance dans la direction de la cible. Une initiation multipoints est avantageuse, le nombre des points d'initiation pouvant être adapté en 2874253 5 fonction des exigences sur le plan de la focalisation. On peut également imaginer une initiation surfacique au niveau de la surface extérieure de l'explosif HE 1 pour obtenir une focalisation optimale. Il est encore possible avec une conformation adaptée de l'explosif HE 1, en particulier par le choix de l'étendue sur la circonférence (longueur de l'arc) et/ou de l'épaisseur de la couche d'explosif, ainsi qu'avec un choix judicieux du rapport des vitesses de détonation D1 et D2, d'adapter dans certaines limites la sur-face active focalisée aux exigences de la cible. Lorsque dans des conditions d'utilisation particulières, il est souhaité que la tête active sous-marine ne présente aucune directivité, l'initiation peut, comme représenté sur les figures le et ld, être réalisée directement au niveau de la charge principale HE 2 par l'intermédiaire d'un explosif d'activation. Ainsi la charge principale est amenée de manière isotrope à la détonation. Une augmentation supplémentaire de l'effet de focalisation peut être obtenue par une conformation adaptée de la charge principale HE 2. Les figures 2a et 2b représentent cette possibilité pour le cas de l'initiation axiale et le cas de l'initiation radiale. Avec un plat adapté et/ou une conformation en cuvette de la zone de l'explosif HE 2 qui est disposée en vis à vis de la charge explosive HE 1 à haute énergie, l'effet directif augmente, et avec lui la puissance dans cette direction. Simultanément la masse d'explosif HE 2 diminue. Dans ce cas également, on peut encore augmenter la focalisation en utilisant à la place de l'initiation frontale représentée à la figure 2a, l'initiation multipoints au niveau de la surface extérieure de HE 1, représentée à la figure 2b. Le plat représenté à titre d'exemple sur la figure 2 n'est qu'une des conformations possibles. Si on utilise par exemple une forme concave pour la charge principale HE 2, la masse d'explosif diminue et la concentration de puissance augmente. La conformation optimale est déterminée en liaison avec la forme de la charge explosive d'initiation HE 1 et en fonction des vitesses de détonation D1 et D2 concernées. Pour une conformation supplémentaire du front de détonation et donc une plus grande focalisation de la puissance, il est possible - comme représenté à la figure 2b - d'utiliser un corps disposé à l'intérieur de l'explosif, appelé guide d'ondes de détonation DWL ou coeur, comme ceux 2874253 6 utilisés avec succès dans les charges creuses. Le guide d'ondes de détonation empêche un allumage direct de la charge principale au niveau du point d'initiation et guide le front de détonation vers la charge principale, autour du corps formant guide disposé dans la direction longitudinale de la charge explosive. La description qui a été faite des exemples de réalisation concerne exclusivement la conformation des deux charges explosives HE 1 et HE 2 en vue d'augmenter la puissance. Les charges explosives, ne serait ce que pour des raisons de protection contre les conditions atmos- phériques, sont entourées d'une enveloppe. Cet état de fait est exploité pour augmenter encore plus la puissance. Ainsi que l'ont montré des essais, de simples enveloppes d'aluminium augmentent la puissance, car elles empêchent des pertes d'énergie vers le milieu environnant, c'est-à- dire vers l'eau. L'eau présente une compressibilité relativement élevée, de sorte que l'eau environnante est fortement comprimée par les pressions élevées. Elle est fortement chauffée et l'énergie qui est nécessaire pour cela est perdue. Avec une couche intermédiaire amortissante supplémentaire disposée sur la paroi intérieure de l'enveloppe protectrice il est possible d'abaisser encore l'amplitude de la pression délivrée à l'extérieur et par suite les pertes énergétiques à travers l'eau. Le choix du matériau pour la couche amortissante et pour l'enveloppe extérieure sera tel que la perte d'énergie, lors de la décomposition de l'enveloppe, soit beaucoup plus faible que le gain en puissance résultant du chauffage moindre de l'eau environnante. 7 REVENDICATIONS 1. Tête active sous-marine comprenant une charge explosive (HE 1) à haute énergie pour l'initiation, qui est disposée de manière telle, qu'elle entoure partiellement une charge principale (FIE 2) et focalise l'énergie d'onde de choc en direction de la cible, conformément à la demande de brevet 198 09 317.9-15, caractérisée en ce que les charges explosives (IM 1, HE 2) ont une forme de base de cylindre. 2. Tête active sous-marine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'initiation de la charge explosive (FIE 1) à haute énergie a lieu sur le côté opposé à la direction de focalisation. 3. Tête active sous-marine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'initiation de la charge explosive (HE 1) à haute énergie a lieu côté frontal. 4. Tête active sous-marine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'initiation de la charge explosive (FIE 1) à haute énergie a lieu radiale- ment en un point unique ou en plusieurs points de la face extérieure du cylindre. 5. Tête active sous-marine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'initiation de la charge explosive (HE 1) à haute énergie a lieu de manière surfacique au niveau de la surface extérieure du cylindre. 6. Tête active sous-marine selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'initiation de la charge principale (HE 2) a lieu côté frontal. 7. Tête active sous-marine selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la charge principale (HE 2) présente un plat et/ou est conformée en cuvette du côté correspondant à la direction de focalisation. 8. Tête active sous-marine selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'un guide d'ondes de détonation est disposé dans la charge principale (I-lE 2). 9. Tête active sous-marine selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les charges explosives (FIE 1 et HE 2) de forme cylindrique sont entourées d'une enveloppe amortissante monocouche ou multi- couche.