Brevet FR2912211A1 — publié le 20080808

Le domaine technique de l'invention est celui des projectiles générateurs d'éclats. On connaît des projectiles générateurs d'éclats comportant une enveloppe métallique renfermant un matériau explosif. La mise en détonation de l'explosif provoque la rupture de l'enveloppe. Les éclats pourront être formés par fragmentation naturelle ou bien être préformés, par exemple par une fragilisation de l'enveloppe (par des usinages ou des traitements thermiques localisés). Ces projectiles nécessitent cependant la mise en place d'une fusée assurant la mise en détonation de l'explosif à l'impact sur une cible. De tels composants de munitions sont complexes et coûteux. Par ailleurs les explosifs sont de mise en œuvre dangereuse. Ils imposent des contraintes au niveau du stockage et du transport. Pour éviter l'emploi de matériaux explosifs il a été proposé dans le brevet FR2756374 et le brevet EP1000311 de remplir une enveloppe perforante avec un matériau capable, sous la pression due à la perforation, d'accélérer radialement le matériau de l'enveloppe. Cependant un tel concept présente des difficultés pour être intégré concrètement dans un projectile d'un calibre donné. Le générateur d'éclats (formé par l'enveloppe chargée du matériau élargisseur) doit pouvoir impacter la cible suivant une direction sensiblement axiale sans être perturbé par les moyens assurant le tir réel à partir d'un tube d'arme (ogive, sabot, empennage...). Par ailleurs, lors d'un tir réel, l'impact sur une cible n'est pas obligatoirement assuré suivant une direction axiale du générateur. 11 en résulte une rupture du générateur avec une formation d'éclats qui n'est pas optimale. L'invention a pour but de proposer un projectile dont la structure assure la déformation de l'enveloppe par le matériau lors d'un impact sur une cible, même suivant une trajectoire inclinée. L'invention propose également une architecture d'un projectile incorporant un générateur d'éclats et pouvant être tiré à partir d'un tube d'arme d'un calibre donné, projectile dans lequel le générateur d'éclats n'est pas perturbé lors de l'impact sur une cible par la structure du projectile permettant le tir. Ainsi l'invention a pour objet un projectile incorporant un générateur d'éclats comprenant une enveloppe perforante renfermant un matériau élargisseur capable sous la pression due à la perforation d'accélérer radialement le matériau de l'enveloppe, projectile caractérisé en ce que l'enveloppe Io perforante est fermée à sa partie avant par un piston solidaire de l'enveloppe, piston comportant une face arrière appliquée contre le matériau élargisseur et une partie externe à l'enveloppe qui porte une surface partiellement sphérique. 15 Selon un mode particulier de réalisation, la face arrière du piston pourra être conique. Le piston pourra être fixé à l'enveloppe par un moyen choisi parmi les moyens suivants filetage, clavetage, sertissage, soudage ou collage. 20 Selon un mode particulier de réalisation, le générateur d'éclats pourra être sous calibré et disposé à l'intérieur d'un corps de projectile, le générateur d'éclats étant rendu solidaire du corps de projectile par un moyen de liaison. Le moyen de liaison pourra comprendre un alésage arrière 25 aménagé dans un culot solidaire du corps de projectile, alésage recevant l'enveloppe perforante. L'enveloppe perforante pourra également comprendre une paroi de fond conique qui coopèrera avec une surface conique complémentaire du fond de l'alésage. 30 Selon une autre caractéristique, le corps de projectile pourra comporter des amorces de rupture ou des fragilisations longitudinales favorisant son ouverture à l'impact sur une cible et la libération du générateur d'éclats. Le corps pourra aussi comporter un alésage avant 35 comportant au moins une portée assurant le positionnement radial du générateur d'éclats. Au moins une bague en matériau déformable pourra être interposée entre la portée de positionnement et le générateur d'éclats. Selon une autre caractéristique, le projectile pourra comprendre une ogive solidaire d'une partie avant du corps et comportant une cavité sphérique qui coiffe la surface externe du piston et coopère avec celle ci pour assurer une transmission d'efforts axiale quel que soit l'angle d'impact sur une cible. Io L'ogive pourra être fixée au corps par une partie filetée coopérant avec un taraudage d'une partie avant du corps entourant la partie du piston externe à l'enveloppe. L'ogive portera avantageusement au moins un trou sensiblement axial favorisant un élargissement diamétral de 15 l'ogive à l'impact sur une cible. L'ogive pourra comporter une face avant plane. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le projectile est réalisé sous la forme d'un projectile sous calibré de type flèche comportant un corps cylindrique dont 20 la partie avant. est creuse et constitue le générateur d'éclats. Avantageusement la partie arrière du corps de projectile pourra être massive et constituer ainsi un perforateur (ou perforant cinétique). 25 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure la est une vue schématique en coupe 30 longitudinale d'un générateur d'éclats seul, - la figure lb est une vue d'un premier exemple de réalisation d'un projectile selon l'invention, - la figure 2a est une vue en coupe longitudinale d'un deuxième exemple de réalisation d'un projectile selon 35 l'invention, - la figure 2b est une vue en coupe transversale de ce projectile, coupe réalisée suivant le plan dont la trace AA est repérée à la figure 2a. La figure la montre un générateur d'éclats 1 qui comprend une enveloppe perforante 2 globalement cylindrique et renfermant un matériau 3 capable, sous la pression due à la perforation d'une cible, d'accélérer radialement l'enveloppe 2. D'une façon classique et déjà décrite par les brevets FR2756374 et EP1000311, le matériau 2 est un matériau perforant tel que l'acier ou le tungstène alors que le matériau 3 (ou matériau élargisseur) est un matériau qui, lorsqu'il se trouve comprimé axialement, se déforme radialement et exerce donc une contrainte sur l'enveloppe qui le renferme. On utilisera de préférence des matériaux ayant une densité inférieure à celle du matériau de l'enveloppe, par exemple les matières plastiques (telle que le polyéthylène), les caoutchoucs ou élastomères, les matériaux composites, l'aluminium. Conformément à l'invention, l'enveloppe 2 se trouve fermée à sa partie avant par un piston 4 qui est solidaire de l'enveloppe 2. On pourra pair exemple fixer le piston 4 à l'enveloppe 2 par filetage, clavetage, sertissage, soudage ou collage Le piston 4 est réalisé en matériau métallique, par exemple en acier, et il comporte une face arrière 5 qui se trouve appliquée contre le matériau élargisseur 3. Ici la face arrière est plane. On pourra mettre en oeuvre un moyen de liaison piston/enveloppe qui permette d'assurer une précontrainte du matériau 3. Une telle variante permettra de modifier les caractéristiques de répartition des éclats sur une cible donnée ainsi que la sensibilité du générateur 1 à l'impact sur une cible. Selon une autre caractéristique de l'invention le piston 4 comporte une partie avant qui s'étend à l'extérieur de l'enveloppe 2 et qui porte une surface 6 partiellement sphérique. Une telle disposition permet d'assurer un enfoncement du piston 4 suivant: l'axe 7 du générateur 1 quel que soit l'angle d'impact sur une cible. On améliore ainsi l'efficacité opérationnelle du générateur 1 qui engendrera donc la gerbe d'éclats souhaités dans toutes les conditions opérationnelles de tir. La figure Lb montre un projectile 8 selon un premier 5 mode de réalisation de l'invention. Ce projectile 8 est ici réalisé sous la forme d'un projectile sous calibré de type flèche. Ces projectiles sont bien connus de l'Homme du Métier. Ils sont tirés par une arme à l'aide d'un sabot de lancement (non représenté) qui est au l0 calibre du tube de l'arme et qui permet donc le tir. Le projectile 8 comporte un corps cylindrique 10 ayant un rapport longueur sur diamètre de l'ordre de 20 et qui porte sur sa surface externe un filetage 9 destiné à coopérer avec le sabot pour permettre l'entraînement du projectile lors du 15 tir. La partie avant l0a du corps est creuse. Elle forme une enveloppe 2 renfermant le matériau élargisseur 3. Elle constitue le générateur d'éclats. La partie arrière 10b du corps est massive et porte un empennage de stabilisation 11. 20 Une ogive balistique 12 est fixée à l'avant du corps 10. Cette ogive est réalisée en un matériau léger (par exemple en alliage d'aluminium) et elle se désagrège à l'impact sur la cible, libérant ainsi la partie avant du piston 4. Conformément à ce mode de réalisation de l'invention, la 25 face arrière 5 du piston est conique et s'engage dans un creux conique du matériau élargisseur 3. Une telle variante permet de favoriser l'ouverture de l'enveloppe 2 lors de l'impact sur une cible. Avec ce premier mode de réalisation de l'invention, le 30 générateur d'éclats se trouve donc libéré, avec l'ouverture du sabot, dès la sortie du tube de l'arme. La partie arrière 10b du pénétrateur est massive et possède donc des capacités de perforation qui donnent un caractère plus polyvalent au projectile. Ainsi ce dernier 35 assure une génération d'éclats qui est utile sur les cibles légères. Il aura aussi, grâce à la partie arrière 10b (qui constitue un perforant cinétique), une capacité de perforation pour les cibles faiblement blindées. Les figures 2a,2b montrent un exemple de réalisation d'un projectile 8 au calibre. Un tel projectile est de gros calibre (calibre compris entre 50 mm et 140mm) et stabilisé par empennage, donc tiré par un tube lisse. Dans cet exemple le générateur d'éclats 1 est sous calibré et disposé à l'intérieur d'un corps 13 du projectile. Le corps 13 comprend une partie avant 13a solidaire d'un culot 13b qui porte la ceinture 14 assurant l'étanchéité aux gaz propulsifs lors du tir. Le culot 13b porte également un prolongement arrière 15 destiné à porter un empennage stabilisateur (non représenté). Le générateur d'éclats 1 est rendu solidaire du corps 13 de projectile par un moyen de liaison qui comprend un alésage arrière 16 aménagé dans le culot 13b, alésage recevant la partie arrière de l'enveloppe perforante 2. L'ajustement de l'enveloppe 2 dans l'alésage 16 est légèrement serré pour assurer l'entraînement en rotation du générateur 1 lors du tir. En effet ces projectiles sont animés d'une légère rotation (de l'ordre de 20 à 30 tours / seconde). Pour compléter l'entraînement en rotation on donne à l'enveloppe perforante 2 une paroi de fond 17 conique qui coopère avec une surface conique complémentaire du fond de l'alésage 16. Des indentations pourront également être réalisées sur le fond de l'alésage 16. L'accélération de tir appliquera le générateur 1 sur le culot 13b. Les formes coniques (avec ou sans indentations) seront donc maintenues fermement en contact l'une avec l'autre et assureront la solidarisation en rotation. Par ailleurs la partie avant 13a du corps comporte un alésage avant qui présente au moins une portée 18 assurant le positionnement radial du générateur d'éclats 1. Avantageusement pour faciliter le montage du générateur 1 on dispose une bague 19 en matériau déformable (par exemple en polyéthylène) interposée entre la portée 18 et la surface cylindrique externe du générateur d'éclats 1. Cette bague se déforme lors du montage du générateur 1 et elle permet de rattraper les variations de tolérances d'usinage du corps 13. L'incorporation d'un générateur d'éclats 1 globalement cylindrique à l'intérieur d'un corps 13 de projectile ogivé et ayant le profil habituel des projectiles tirés par canon, permet d'assurer le maintien de la géométrie d'enveloppe 2 cylindrique qui est optimale pour la génération d'éclats. Par ailleurs la masse du projectile 8 se trouve allégée ce qui conduit à une vitesse supérieure pour une pression de tir donnée. On a ainsi pu vérifier que la vitesse passait de 950 m/s à 1150 m/s pour un projectile de calibre 90mm, soit Io une augmentation de près de 20%. Un tel accroissement de vitesse augmente également les performances à l'impact en améliorant l'énergie cinétique des éclats générés donc leur efficacité terminale. Comme dans le mode de réalisation précédent, l'enveloppe 15 perforante 2 est. fermée à sa partie avant par un piston 4 présentant une partie arrière conique 5. Suivant ce mode de réalisation le projectile 8 comprend également une ogive 20 qui comporte une cavité sphérique 21 coiffant la surface externe 6 du piston 4. Un nez profilé 26 20 complète par ailleurs le projectile 8 d'un point de vue aérodynamique. Ce nez est réalisé en acier ou en aluminium et sa résistance mécanique est réduite pour assurer sa destruction au moindre impact: balistique. 25 L'ogive 20 est réalisée dans le même matériau que le piston 4, par exemple en acier. La coopération des surfaces coniques 6 et 21 permet d'assurer une transmission d'efforts axiale quel que soit l'angle d'impact sur une cible. 30 Par ailleurs l'ogive 20 est solidaire de la partie avant 13a du corps 13. Elle est ainsi vissée dans un taraudage 22 aménagé dans l'alésage avant du corps 13 et entourant une partie du piston 4 externe à l'enveloppe 2. Lors du montage du projectile, le vissage de l'ogive 20 35 immobilise donc le générateur d'éclats 1 en translation par rapport au corps 13. Le corps de projectile 13 comporte également des amorces de rupture ou des fragilisations longitudinales 23 qui favorisent son ouverture à l'impact sur une cible (voir figure 2b). Le corps 13 porte ici quatre rainures longitudinales 23 usinées et régulièrement réparties angulairement. Cette ouverture du corps 13 permet de libérer le générateur d'éclats 1 qui exerce son action directement sur la cible sans être perturbé par le corps 13. Le choc de l'ogive 20 sur la cible transmet directement au corps 13 la contrainte assurant sa rupture. Par ailleurs le choc est transmis au générateur 1 via la liaison sphérique 6-21. La face plane 25 de l'ogive 20 favorise par ailleurs le transfert de l'énergie d'impact par la génération d'un choc plan qui traverse l'ogive 20. Comme dans le mode de réalisation précédent le contact sphérique permet d'assurer la génération d'éclats quel que soit l'angle d'impact réel sur une cible. Afin de faciliter la rupture, on prévoira sur l'ogive 20 au moins un trou 24 sensiblement axial. Ce trou favorise la déformation et l'élargissement diamétral de l'ogive 20 à l'impact sur une cible. L'élargissement de l'ogive 20 entraîne un élargissement de la partie avant du corps 13 grâce à la liaison ogive/corps par le taraudage 22. 1l aide donc à la rupture du corps 13. La coopération d'une ogive 20 et d'un piston 4 présente d'autres avantages . La structure relativement massive de l'ogive 20 et du piston 4 en acier permet d'assurer un équilibrage des masses du projectile 8 qui se trouve par ailleurs fortement allégé par le sous calibrage du générateur 1. En jouant sur les dimensions de ces éléments on maîtrise donc la marge statique du projectile et sa stabilité sur trajectoire. A l'impact du projectile sur une cible, l'effet de déformation du matériau élargisseur 3 ne s'exerce pas instantanément. Les inerties de l'ogive 20 et du piston 4 retardent l'élargissement du matériau 3 ce qui assure la génération d'éclats à l'intérieur de la cible. Diverses variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est ainsi possible de faire varier les caractéristiques dimensionnelles des différents éléments tant du générateur 1 que du corps de projectile lui même, notamment pour adapter l'architecture à un calibre donné. Il est possible également de mettre en oeuvre des matériaux élargisseurs de natures différentes. REVENDICATIONS 1. Projectile (8) incorporant un générateur d'éclats (1) comprenant une enveloppe perforante (2) renfermant un matériau élargisseur (3) capable sous la pression due à la perforation d'accélérer radialement le matériau de l'enveloppe (2), projectile caractérisé en ce que l'enveloppe perforante (2) est fermée à sa partie avant par un piston (4) solidaire de l'enveloppe (2), piston comportant une face arrière (5) appliquée contre le matériau élargisseur (3) et une partie externe à l'enveloppe qui porte une surface partiellement sphérique (6). 2. Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face arrière (5) du piston (4) est conique. 3. Projectile selon une des revendications 1 ou 2, 15 caractérisé en ce que le piston (4) est fixé à l'enveloppe (2) par un moyen choisi parmi les moyens suivants : filetage, clavetage, sertissage, soudage ou collage. 4. Projectile selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur d'éclats (1) est sous 20 calibré et disposé à l'intérieur d'un corps (13) de projectile (8), le générateur d'éclats (1) étant rendu solidaire du corps de projectile par un moyen de liaison. 5. Projectile selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de liaison comprend un alésage arrière (16) 25 aménagé dans un culot (13b) solidaire du corps (13) de projectile, alésage (16) recevant l'enveloppe perforante (2). 6. Projectile selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'enveloppe perforante (2) comprend une paroi de fond conique (17) qui coopère avec une surface conique 30 complémentaire du fond de l'alésage (16). 7. Projectile selon une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le corps (13) de projectile comporte des amorces de rupture (23) ou des fragilisations longitudinales favorisant son ouverture à l'impact sur une 35 cible et la libération du générateur d'éclats (1). 8. Projectile selon une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le corps (13) comporte un alésage avantcomportant au moins une portée (18) assurant le positionnement radial du générateur d'éclats (1). 9. Projectile selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une bague (19) en matériau déformable est interposée entre la portée de positionnement (18) et le générateur d'éclats (1). 10. Projectile selon une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une ogive (20) solidaire d'une partie avant (13a) du corps (13) et qui comporte une l0 cavité sphérique (21) qui coiffe la surface externe (6) du piston (4) et coopère avec celle ci pour assurer une transmission d'efforts axiale quel que soit l'angle d'impact sur une cible. 11. Projectile selon la revendication 10, caractérisé en 15 ce que l'ogive (20) est fixée au corps (13) par une partie filetée coopérant avec un taraudage (22) d'une partie avant du corps (13) entourant la partie du piston (4) externe à l'enveloppe (2). 12. Projectile selon la revendication 11, caractérisé en 20 ce que l'ogive (20) porte au moins un trou (24) sensiblement axial favorisant un élargissement diamétral de l'ogive (20) à l'impact sur une cible. 13. Projectile selon une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'ogive (20) comporte une face avant 25 (25) plane. 14. Projectile selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un projectile sous calibré de type flèche comportant un corps cylindrique (10) dont la partie avant est creuse et constitue 30 le générateur d'éclats (1). 15. Projectile selon la revendication 14, caractérisé en ce que la partie arrière (10b) du corps est massive et constitue un perforateur.