Brevet FR2888317A1 — publié le 20070112

Domaine de l'invention La présente invention concerne une charge explosive pour obus comportant une première chaîne pyrotechnique dont la puissance est conçue pour initialiser par détonation la charge explosive et au moins un autre moyen de détonation, installé en sens opposé pour lancer l'initialisation par détonation et dont l'énergie transmise à la charge explosive suffit au plus à initialiser par déflagration la charge explosive Etat de la technique Les obus sont de plus en plus adaptés actuellement à des conditions d'utilisation variant en permanence. Comme les objectifs possibles à neutraliser pour affaiblir l'infrastructure ennemie, se situent de plus en plus dans des zones urbaines, il faut concevoir les obus pour qu'ils endommagent aussi peu que possible les installations situées au voisinage immédiat des objectifs. La direction d'action est conditionnée par la construction des obus. Ainsi, la seule possibilité pour réduire les dommages collatéraux consiste à influencer la puissance de l'obus ou à focaliser la direction de l'objectif. Selon le document DE 100 08 914 C2 on connaît déjà un obus qui décompose une partie de la charge explosive par déflagration à l'aide de cordons détonnants installés dans la charge explosive. La partie restante de la charge explosive est initialisée à l'aide d'une autre chaîne pyrotechnique. Pour accorder la position relative des points de déclenchement les uns par rapport aux autres on peut régler la puissance de l'objectif dans des plages très larges. Cette solution a été essayée et convient bien selon les résultats des essais pour de petits obus tels que des charges à fractionne-ment d'un calibre qui ne dépasse largement 100 mm. L'enveloppe de l'obus ne doit pas avoir des épaisseurs de paroi trop grandes pour que la masse des éclats à accélérer ne soit pas trop grande. Le dispositif évoqué ci- dessus ne convient toutefois pas pour des obus de grand calibre et en particulier pour des obus pénétrants ou des charges analogues à des obus pénétrants et qui ont nécessairement une enveloppe de structure très épaisse et cohérente. La raison est que la charge explosive décomposée mécaniquement par la déflagration et qui doit être accélérée vers l'extérieur, radialement par le cordon détonant, allumé, en est empêchée par l'enveloppe massive de l'obus ou du projectile pénétrant. La même situation se présente pour des obus de grand calibre du fait de la seule inertie de la masse explosive. Dans ces cas le développement de la défiagration est empêché de sorte que cela se traduit par une transformation par détonation de l'ensemble de la charge explosive. Le document DE 35 22 008 Al décrit un obus muni d'une enveloppe à fractionnement dont la charge explosive est appliquée sous la forme d'une couche cylindre contre la face intérieure de l'enveloppe et forme ainsi une cavité centrale creuse. Cette cavité est utilisée pour loger tous les composants de l'élément volant et le moteur de l'élément volant. Il n'est pas prévu d'influencer la puissance de l'obus ni de régler de manière intentionnelle une direction d'action préférentielle et à la conception de l'invention cela n'était pas un objectif de développement. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un moyen permettant d'augmenter la puissance d'un obus de grand calibre, c'est-à-dire d'un diamètre supérieur à 100 mm et qui convienne tout aussi bien pour des obus pénétrants et aussi permettre une focalisation dans la di-rection radiale vers un objectif possible. Exposé et avantage de l'invention A cet effet, l'invention concerne une charge explosive du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que dans la zone centrale de la charge explosive au moins un volume de compensation est prévu pour compenser la diminution de la densité de charge explosive qui se produit dans le cas de l'initialisation par déflagration, et les moyens de détonation sont prévus entre le volume de compensation et l'enveloppe de l'obus et écartés d'une distance minimale de la première chaîne pyrotechnique. Les moyens détonants sont de préférence réalisés sous la forme d'un cordon détonant. De cette manière, la déflagration peut se déployer comme souhaité et sans être retenue après sont initialisation. De façon avantageuse, en particulier pour des charges explosives cylindriques, le volume de compensation est symétrique en rotation autour de l'axe principal de la charge explosive. L'expression déflagration désigne globalement tous les effets qui ne transforment pas la charge explosive en détonation, c'est-à-dire également les effets qui transforment mécaniquement la charge explosive sans réaction chimique. L'initialisation par déflagration peut être influencée avantageusement par l'utilisation de couches d'amortissement entourant de tous côtés les cordons détonants. Le volume de compensation peut également être rempli d'une charge explosive pour augmenter la puissance de la détonation, charge qui aura une densité beaucoup plus faible que la charge explosive elle-même, ce qui garantit également la compensation dans le cas d'une initialisation par déflagration de la charge explosive. En variante, l'ensemble de la charge explosive peut être formé d'un explosif de densité plus faible que l'explosif classique. La réduction nécessaire de la densité s'obtient alors grâce à des pores dans l'explosif ou en faisant mousser l'explosif au cours du procédé de coulée. Pour obtenir en plus de la commande de la puissance également une focalisation, il est intéressant de prévoir au niveau de l'enveloppe de l'obus, d'autres moyens de détonation ponctuels ou linéaires qui, en fonction des instants d'allumage des installations d'allumage déjà existantes, peuvent être initialisés à l'instant optimum. Selon un autre développement avantageux de l'invention, le cordon détonant est installé à une distance de l'enveloppe beaucoup plus faible que la distance des cordons détonants par rapport au volume de compensation, et entre les cordons détonants et l'enveloppe, le long des cordons détonants on a une installation passive en forme de longerons (12) pour répartir les efforts; cette installation peut être en métal ou en matière plastique. Cela permet une répartition large des forces d'accélération agissant de l'intérieur sur l'enveloppe. Le dispositif évoqué ci-dessus permet également d'allumer seulement une partie du cordon détonant ce qui permet d'enlever la partie correspondante de l'enveloppe formant des éclats. Cette opération réduit d'une part la puissance totale de la charge explosive, améliore la focalisation vers l'objectif et diminue de manière significative l'effet sur les objets en regard. Suivant une autre caractéristique, la charge explosive pour un obus cylindrique ayant une chaîne pyrotechnique, dont la puissance est conçue pour initialiser par détonation la charge explosive, caractérisée en ce que la zone centrale de la charge explosive comporte au moins un volume de compensation, et la zone comprise entre le volume de compensation et l'enveloppe de l'obus est subdivisée en plusieurs volumes en forme de secteurs remplis d'explosif liquide, chaque secteur ayant au moins un passage vers le volume de compensation. Suivant les nécessités, le passage peut être une ouverture libérable ou une ouverture commandée, par exemple une soupape. Ainsi, la poussée du moteur qui existe de toute façon peut servir à faire passer plus rapidement l'explosif liquide dans la volume central de compensation. Cette disposition permet également d'évacuer au moins une partie du contenu de plusieurs secteurs dans le volume de compensation central. Cela permet avantageusement de tenir compte du fait qu'un secteur contenant de l'explosif liquide n'a pas à être vidé complètement. Il suffit en général de le vider partiellement pour réduire considérablement la puissance du secteur. Enfin, il est proposé d'initialiser les secteurs par une installation d'allumage commune ou qu'au moins l'un des volumes comporte une installation d'allumage qui lui est propre pour alors obtenir un effet de focalisation par un allumage immédiat ou temporisé. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 15 détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un obus pénétrant avec des cordons de détonation et un volume de compensation centrale, - la figure 2 montre un obus pénétrant selon la figure 1 avec une charge explosive en partie décomposée, - la figure 3 montre un segment d'une charge à fractionnement avec des cordons de détonation, - la figure 4 montre un segment d'une charge à fragmentation avec une charge explosive supplémentaire de faible densité, - la figure 5 montre un segment avec une charge à fractionnement et une charge explosive à faible densité, - la figure 6 montre un effet de focalisation avec une initialisation périphérique, - la figure 7 montre un segment d'une charge à fractionnement avec des cordons détonants et une installation pour répartir les efforts, - la figure 8 montre un segment d'une charge explosive et d'un manchon en partie éclaté et enlevé, et - la figure 9 montre un segment d'une charge à fractionnement avec des secteurs remplis d'explosif liquide. Description de modes de réalisation de l'invention La solution du problème posé consiste à loger un volume de compensation centrale 2 dans la charge explosive 1 comme cela sera décrit à l'aide des exemples de réalisation représentés dans les dessins. Mais l'invention ne se limite pas aux exemples qui ont simplement pour but de présenter certaines applications possibles. A la figure 1, à titre d'exemple, on a représenté une coupe longitudinale d'un obus pénétrant muni d'une enveloppe 4 renforcée. Le long de l'axe principal 5 de l'obus, on a le volume de compensation centrale 2. Les cordons détonants 3, prévus à une certaine distance mais répartis régulièrement à la périphérie du volume de compensation 2, sont complètement noyés dans la charge explosive. Le volume de compensation 2 et les cordons détonants 3 n'arrivent toutefois pas jusqu'au niveau de la chaîne pyrotechnique ZK2 de la charge explosive pour garantir l'initialisation de la charge explosive sur toute sa section. En fonction de la sensibilité aux ondes de choc de la charge explosive 1, utilisée, les cordons détonants comme cela apparaît aux figures 1-8 sont entourés d'une ou plusieurs couches d'amortissement 3a. Les cordons détonants 3 sont commandés par un dispositif de sécurité SV à partir d'une chaîne pyrotechnique ZK1 pour être initialisés à l'instant tl. Après une temporisation réglable qui définit l'importance de la décomposition mécanique de la charge explosive par déflagration, celle-ci est également déclenchée à l'instant t2 à l'aide d'une seconde chaîne pyrotechnique ZK2 qui peut également être commandée par le même dis- positif de sécurité SV. Par le choix de la temporisation t2-tl il est possible de dé-composer une partie quelconque de la charge explosive et de faire détoner la partie restante. Ainsi, on peut doser la charge en fonction de l'objectif. Cette opération est représentée à l'aide de l'exemple de réalisation de l'obus de pénétration à la figure 2. Il apparaît clairement que le volume de compensation 2 reçoit, après l'initialisation commune des cor-dons détonants 3, des particules de charge explosive décomposées et des restes. Le volume relatif de la charge explosive 1, d'une part, et le volume de compensation 2, d'autre part, doivent être conçus pour que par la décomposition et l'absorption consécutive de la densité de la charge explosive, aucune conversion par détonation ne pourra plus être excitée. Le dimensionnement dépend du choix de la charge explosive. Pour les charges explosives envisageables on connaît toujours chaque fois la densité minimale à partir de laquelle la charge n'est plus capable de détoner. Le choix de la dimension du volume de compensation 2 dépend de cette densité ; indirectement il en résulte la quantité maximale de charge explosive que l'on peut intégrer dans la tête de projectile. Pour l'obus on choisit des charges explosives insensibles et facilement décomposables. Pour une conception appropriée et un accord entre la charge explosive et les cor-dons détonants, on peut décomposer toute la charge sans qu'il n'y ait de détonation. On évite ainsi purement une réaction chimique car du fait de la quantité de gaz de réaction générée, l'effet souhaité serait considérablement réduit. Le procédé selon l'invention n'est pas limité aux obus pénétrants mais peut s'appliquer à tout type de charge explosive ou à fragmentation. La figure 3 montre comme exemple de réalisation une partie d'une charge à fragmentation avec une enveloppe métallique 4 non cloisonnée. De même, à cet endroit, on peut également utiliser une enveloppe fragmentée pour former des fragments de façon contrôlée. Enfin, l'enveloppe 4 peut être constituée d'éclats préformés et/ou avoir plusieurs couches. Le procédé peut même s'appliquer à des charges de pression sans enveloppe massive. La réduction de puissance occasionnée par le volume de compensation est faible si la conception est habile car l'accélération des éclats est principalement produite par la partie de la charge explosive qui se trouve au voisinage immédiat de l'enveloppe. Plus la charge est éloignée de l'enveloppe et moins elle participera à son accélération. Pour des conceptions de charges qui ne nécessiteraient qu'un faible volume de compensation 2, on peut en variante utiliser un volume plus grand, dépassant la quantité nécessaire. Cette situation est représentée à la figure 4 avec la charge explosive 2a de faible densité. Ce procédé s'applique toujours si les charges explosives ne sont pas trop grandes ou ne sont pas trop fortement amorties pour que la charge explosive puisse déflagrer vers l'intérieur et s'expanser vers l'extérieur. En variante, on peut également remplir l'ensemble du volume de la charge avec une charge explosive la de densité plus faible comme cela est montré à la figure 5. Des densités de charge explosive plus faibles s'obtiennent par exemple en y intégrant des pores de façon intentionnelle ou en faisant mousser la charge explosive encore liquide au cours du procédé de remplissage par coulée. Il est en outre possible de prévoir un ou plusieurs autres cordons détonants 3b au niveau proche de l'axe principal. L'utilisation de dispositifs de sécurité purement électroniques permet également la commande simultanée de différents détonateurs. Dans de tels cas on peut utiliser des détonateurs en film, plats, encore appelés EFI (Initiateur en forme de Film Explosif) et qui ne pré-sentent qu'un faible encombrement. La figure 6 montre une application possible de tels films EFI à l'aide d'un exemple de réalisation d'une charge à fragmentation avec des volumes de compensation 2 et en plus des ini-tiateurs périphériques 6. Dans le cas des initiateurs périphériques, selon la figure 6, l'onde de détonation passe des deux côtés autour du volume de compensation 2 pour se rencontrer de nouveau sur les côtés opposés (flèche). La composition d'onde de détonation crée localement une augmentation de la pression (effet dit d'accumulation ) de sorte que les éclats seront encore plus fortement accélérés et auront plus de puissance. Ainsi, dans le cadre du développement de l'invention, il est possible d'avoir en plus de la possibilité de dosage isotrope de la charge également une focalisation radiale de la puissance. La figure 7 montre un autre exemple de réalisation de l'invention à l'aide d'un segment d'une charge à fractionnement. Dans ce cas, les cordons détonants 3 sont plus loin à l'extérieur que dans les exemples précédents, c'est-à-dire sur un cercle géométrique de grand rayon. En plus, on a entre les cordons détonants 3 et l'enveloppe 4 au moins une installation passive en forme de longeron passif 7, le long des cordons détonants 3 pour répartir les efforts. Ces installations en forme de longerons sont en matière plastique ou en métal et du fait de la dispersion de la pression de la détonation engendrée par les cordons détonants cela répartit les forces d'accélération sur une zone plus importante de l'enveloppe 4. En général on prévoit un volume central de compensation 2. En option, on peut ne déclencher qu'une partie des cordons détonants 3 comme le montre par exemple la figure 8. Dans cette figure, les deux cordons détonants supérieurs ont été allumés de sorte que la partie voisine de l'enveloppe formant des éclats a été enlevée avant que la chaîne pyrotechnique ZK2 représentée aux figures 1 et 2, a initialisé la charge principale. Cela permet ainsi d'obtenir, d'une part, une réduction globale de la puissance, et, d'autre part, également une focalisation de la puissance en direction de l'objectif tout en réduisant de manière significative la puissance agissant en même temps sur une cible collatérale. Par une combinaison quelconque et appropriée des diffé- rentes possibilités de présenter et des procédés, on peut obtenir une grande souplesse pour l'obus à la fois du point de vue de l'effet isotrope dosé et aussi du travail de focalisation et ainsi une réduction correspondante des dommages collatéraux. Les exemples de réalisation décrits ciaprès augmentent encore plus cette souplesse. La figure 9 représente de manière simplifiée un obus ayant également un volume de compensation centrale 2. En variante des exem- pies de réalisation décrits ci-dessus, la charge principale se compose de secteurs d'explosif 8, divisés. L'explosif lui-même est à l'état liquide. De tels explosifs sont connus et sont utilisés. Chaque secteur a un ou plu-sieurs passages 9 arrivant vers le volume de compensation centrale 2. Les passages 9 peuvent être ouverts de différentes manières. Il est possible d'utiliser des soupapes qui s'ouvrent isolément ou en groupe. Lorsque l'obus est transporté par un engin volant on peut utiliser la pression des moteurs, à l'ouverture d'une soupape pour accélérer considérablement l'explosif liquide. On peut également envisager de fournir la pression du moteur directement à un ou plusieurs secteurs sélectionnés si bien qu'en cas de dépassement d'un certain niveau de pression, une membrane utilisée à la place d'une soupape se casse ou se déchire et libère le chemin vers le volume de compensation 2. D'autres possibilités sont envisageables comme par exemple l'ouverture par détonation des passages 9. L'allumage se fait comme présenté dans la partie droite de la figure 9, à l'aide d'une chaîne pyrotechnique qui agit sur un disque de charge explosive; cette charge est fabriquée de manière classique comme charge comprimée ou coulée. Lors de l'allumage de la chaîne pyrotechnique, lorsqu'on utilise le procédé proposé on aura un effet de souffle et de fractionnement focalisés. Il est en outre possible d'ouvrir simultanément les passages 9 de plusieurs secteurs 8. Le volume de compensation est alors dimensionné à la taille appropriée. Il faut veiller à ce qu'un secteur 8 contenant de l'explosif liquide ne se vide que partiellement car cela suffit en général pour éliminer la puissance de fractionnement du secteur concerné. REVENDICATIONS 1 ) Charge explosive pour obus comportant une première chaîne pyrotechnique dont la puissance est conçue pour initialiser par détonation la charge explosive et au moins un autre moyen de détonation, installé en sens opposé pour lancer l'initialisation par détonation et dont l'énergie transmise à la charge explosive suffit au plus à initialiser par déflagration la charge explosive, caractérisée en ce que dans la zone centrale de la charge explosive (1) au moins un volume de compensation (2) est prévu pour compenser la diminution de la densité de charge explosive qui se produit dans le cas de l'initialisation par déflagration, et les moyens de détonation (3) sont prévus entre le volume de compensation (2) et l'enveloppe (4) de l'obus et écartés d'une distance minimale (D) de la première chaîne pyrotechnique (ZK2). 2 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de détonation sont conçus comme un cordon détonant (3). 3 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume de compensation (2) est symétrique en rotation par rapport à l'axe principal (5) de la charge explosive (1). 4 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les cordons détonants (3) sont entourés par une couche d'amortissement. 5 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 1, 30 caractérisée en ce que le volume de compensation (2) est rempli d'une charge explosive (2a) de densité moindre que la charge explosive (1) habituelle. 6 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 1, 35 caractérisée en ce que la charge explosive (la) est une charge de densité plus faible. 7 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 6, caractérisée en ce que la charge explosive (1) présente des pores expansés. 8 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 1, caractérisée par au moins un autre moyen de détonation (6) prévu dans la zone de l'enveloppe (4). 9 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cordons détonants (3) sont écartés de l'enveloppe (4) d'une distance plus faible que celle entre les cordons détonants et le volume de compensation (2), avec entre les cordons détonants (3) et l'enveloppe (4) au moins le long du cordon détonant (3) des installations passives (7) , en forme de longerons pour répartir les forces. 10 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 9, caractérisée en ce que les installations (7) pour répartir les forces sont en matière plastique ou en 20 métal. 11 ) Charge explosive d'un obus selon la revendication 9, caractérisée en ce que seulement la partie des cordons détonants (3) opposée dans la direction de 25 la cible peut être initialisée. 12 ) Charge explosive pour un obus cylindrique ayant une chaîne pyrotechnique, dont la puissance est conçue pour initialiser par détonation la charge explosive, caractérisée en ce que la zone centrale de la charge explosive (1) comporte au moins un volume de compensation (2) , et la zone comprise entre le volume de compensation (2) et l'enveloppe (4) de l'obus est subdivisée en plusieurs volumes (8) en forme de secteurs rem- plis d'explosif liquide, chaque secteur (8) ayant au moins un passage (9) vers le volume de compensation (2). 13 ) Charge explosive selon la revendication 12, caractérisée en ce que le passage (9) est commandé ou est réalisé sous la forme d'une membrane susceptible d'être cassée. 14 ) Charge explosive selon la revendication 12, caractérisée en ce qu' au moins une partie du contenu de plusieurs secteurs (8) peut être transférée en même temps dans le volume de compensation (2). 15 ) Charge explosive selon la revendication 12, caractérisée en ce qu' au moins un secteur (8) est exposé à la pression du gaz. 16 ) Charge explosive selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'initialisation des secteurs (8) se fait par l'intermédiaire d'une installation d'allumage (ZK) commune. 17 ) Charge explosive selon la revendication 12, caractérisée en ce qu' au moins l'un des volumes (8) comporte une installation d'allumage distincte.