Brevet FR2960054A1 — publié le 20111118

CHARGE PYROTECHNIQUE DUALE L'invention concerne les charges pyrotechniques destinées à produire une ouverture dans des parois de protection d'épaisseurs et natures différentes. Le retour d'expérience (d'acronyme RETEX) des conflits récents montrent que le fantassin est confronté à une diversité croissante de cibles, elles mêmes protégée de façons très diverses et parfois dans des milieux urbains ou semi-urbains contraignants en effets collatéraux. Un système d'armes léger, polyvalent, compact et capable de traiter différentes cibles telles que les véhicules faiblement blindés, les murs de protection ou les obstacles de protection naturels de fantassins protégés ou non individuellement, la fiabilisation de la prise d'une pièce ou d'un local en éliminant les pièges potentiels s'y trouvant, la création d'une brèche dans un mur de taille suffisante pour le passage d'un homme et la fiabilisation dudit passage, sont des principaux objectif de recherche dans le domaine des équipements militaires et notamment des charges pyrotechniques militaires. Une charge militaire de l'état de l'art, destinée à traiter une cible déterminée, par exemple, à provoquer une ouverture dans une paroi protection de la dite cible puis à neutraliser les dispositifs militaires ou les combattants protégés par ladite paroi, comporte essentiellement deux sous-ensembles ou tronçons, « un tronçon avant » et un « tronçon arrière » fonctionnant dans le temps, l'un après l'autre et présentant chacun des fonctionnalités bien différentes à savoir : - la fonction du tronçon avant activé en premier est d'annihiler la protection de la cible à traiter, - la fonction du tronçon arrière activé en suite est de traiter la cible avec le juste effet et avec le minimum d'effets collatéraux. Nous ne traiterons par la suite que le cas du tronçon avant destiné 30 essentiellement à annihiler la protection de la cible. Les tronçons avant des charges militaires de l'état de l'art sont essentiellement, soit une charge creuse seule, soit une charge à souffle, l'un ou l'autre de type de charge pyrotechnique étant utilisée selon le type de protection à traiter. La charge creuse assure le franchissement (ou la perforation) de tout type de matériau de protection de la cible et cela quelque soit l'angle d'incidence de la charge sur la surface de la protection. L'inconvénient de l'utilisation d'une charge creuse seule est qu'elle ne crée qu'un passage de petite taille, soit de quelques millimètres de diamètre souvent insuffisant pour pouvoir assurer le traitement de la cible protégée, par l'impossibilité du passage du « tronçon arrière » au travers de la protection de la cible. La charge à souffle seule ne permet pas la destruction (ou l'ouverture) de la protection de la cible que si la charge est placée suffisamment près de la protection, car la décroissance de champs de pression sur la protection évolue selon une puissance de 3 de la distance charge/protection. De façon générale avec les charges à souffle, la destruction ou l'ouverture de la protection ne peut s'effectuer que lorsque la charge est en quasi contact avec la protection et que l'épaisseur de la protection n'est pas très importante ou peu résistante à l'onde de souffle. L'emploi de l'une ou de l'autre type de charge ne permet pas de traiter la protection de la cible avec fiabilité. Pour pallier les inconvénients du tronçon avant des charges militaires, l'invention propose une charge pyrotechnique duale destinée à provoquer une ouverture dans une paroi de protection d'une cible, caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe cylindrique, d'axe longitudinal ZZ', fermée à ses extrémités par une paroi respective droite et gauche perpendiculaires à l'axe ZZ', l'enveloppe cylindrique contenant, du côté de la paroi droite, une charge creuse et, du côté de la paroi gauche, dans l'alignement selon l'axe longitudinal ZZ', une charge à souffle comportant un conduit cylindrique circulaire, d'axe de révolution colinéaire et confondu avec l'axe longitudinal ZZ', pour le passage, vers l'extrémité de l'enveloppe cylindrique fermée par la paroi gauche, d'un dard de matière produit par l'activation de la charge creuse. Avantageusement, la charge creuse comporte une paroi conique 35 d'axe colinéaire et confondu avec l'axe longitudinal ZZ', un explosif de la charge creuse entre la paroi droite et la paroi conique, le bord circulaire de ladite paroi conique étant face au conduit cylindrique circulaire de la charge à souffle comportant un explosif de la charge à souffle entourant au moins partiellement ledit conduit de la charge à souffle. Dans une réalisation de la charge pyrotechnique duale, le conduit cylindrique circulaire de la charge à souffle comporte, entre la paroi gauche de fermeture de l'enveloppe cylindrique et le bord circulaire de la paroi conique de la charge creuse, un passage de sortie, de diamètre Dl, raccordé à un passage d'entrée, de diamètre D2 plus grand que le diamètre Dl du passage de sortie, par l'intermédiaire d'un passage intermédiaire de formé tronconique de diamètre variant entre le diamètre Dl et le diamètre D2. Dans une autre réalisation, la charge pyrotechnique duale comporte 15 dans la paroi droite un détonateur d'activation de la charge creuse. Dans une autre réalisation, la charge pyrotechnique duale comporte, entre la charge creuse et la charge à souffle un artifice pyrotechnique d'amorçage de l'explosif de la charge à souffle par la détonation de l'explosif 20 de la charge creuse. Dans une autre réalisation, l'artifice pyrotechnique d'amorçage de la charge à souffle est configuré de façon que la détonation de l'explosif de la charge creuse produise la détonation de l'explosif de charge à souffle avec 25 un temps de retard prédéterminé At. Dans une autre réalisation, l'artifice pyrotechnique d'amorçage comporte une charge d'amorçage de l'explosif de la charge à souffle relié à l'explosif de la charge creuse par l'intermédiaire d'un relais pyrotechnique et 30 d'un cordon pyrotechnique d'amorçage. L'invention concerne aussi une munition comportant une charge pyrotechnique duale selon l'invention. 35 Le principe de la charge pyrotechnique duale est d'associer : -deux effets spécifiques, ceux de la charge creuse et ceux de la charge à souffle et à éclats, - fonctionnant temporellement de façon distincte, - dans une architecture originale. La change pyrotechnique duale selon l'invention permet de provoquer une ouverture dans une paroi de protection d'une cible telle que le « tronçon arrière » passera la paroi de protection quasiment à coup sur pour traiter la cible. L'invention sera mieux comprise par la description d'un exemple de réalisation d'une charge pyrotechnique duale en référence aux dessins indexés dans lesquels : - la figure 1 représente un exemple de réalisation d'une charge pyrotechnique dual selon l'invention ; - la figure 2 montre l'action d'une charge creuse seule de l'état de l'art sur un mur en béton ; - les figures 3a et 3b montre l'action d'une charge creuse seule suivie d'une charge à souffle placée loin du même mur en béton de la figure 2 et ; - les figures 4a et 4b montrent l'action de la charge duale de la figure 1, selon l'invention, sur le même mur en béton de la figure 2. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'une charge pyrotechnique duale selon l'invention. La charge pyrotechnique duale de la figure 1 comporte une 25 enveloppe 10 cylindrique circulaire, d'axe longitudinal ZZ', ferme à ses deux extrémités par une respective paroi droite 20 et gauche 22. L'enveloppe 10 cylindrique comporte du côté de la paroi droite 20, dans une partie de l'enveloppe, une charge creuse 26 et du côte de la paroi _gauche 22 dans une autre partie de l'enveloppe 10 cylindrique, dans 30 l'alignement selon l'axe ZZ', une charge à souffle 28. La charge creuse 26 comporte une paroi conique 40 d'axe colinéaire et confondu avec l'axe longitudinal ZZ'. Le bord circulaire 42 de la paroi conique 40 de la charge creuse 26 faisant face à un conduit 50 cylindrique circulaire, d'axe de révolution colinéaire et confondu avec l'axe longitudinal 35 ZZ', dans la charge à souffle 28. Une des contraintes inhérentes à l'emploi de la charge creuse est l'obligation de laisser un volume libre devant la paroi conique afin que les éléments de jet issus de son implosion puissent se former et s'allonger sous forme d'un dard en fusion. A cet effet, le conduit 50 cylindrique circulaire de la charge à souffle 28 comporte, entre la paroi gauche 22 de fermeture de l'enveloppe 10 cylindrique et le bord circulaire 42 de la paroi conique 40 de la charge creuse, un passage de sortie 54 de section circulaire de diamètre Dl raccordé à un passage d'entrée 56 de section circulaire de diamètre D2 plus grand que le diamètre Dl du passage de sortie, par l'intermédiaire d'un passage intermédiaire 58 de formé tronconique de diamètre variant entre le diamètre Dl du passage de sortie et le diamètre D2 du passage d'entrée. Le passage d'entrée de diamètre D2 est face au bord circulaire 42 de la paroi conique 40 de la charge creuse. Le diamètre Dl du passage de sortie est de l'ordre de 20 à 30mm de 15 diamètre. La charge creuse 26 comporte, entre la paroi droite 20 de l'enveloppe 10 cylindrique et la paroi conique 40 de la charge creuse 26 un explosif 64 de la charge creuse. La charge à souffle 28 comporte autour des passages de sortie 54 et intermédiaire 58, un explosif 66 de la charge à 20 souffle 28. La charge pyrotechnique dual comporte dans la paroi droite 20 un détonateur 70 d'activation de la charge creuse 26. En plus du détonateur 70 d'activation de la charge creuse 26, certaines charges peuvent comporter un dispositif connu de formage 72 de 25 l'onde de choc due à l'activation du détonateur dite « par contournement d'écran » La charge pyrotechnique dual comporte, en outre, entre la charge creuse 26 et la charge à souffle 28 un artifice pyrotechnique d'amorçage 80 30 de l'explosif 66 de charge à souffle 28 par la détonation de l'explosif 64 de la charge creuse 26. L'artifice pyrotechnique d'amorçage 80 est configuré de façon que la détonation de l'explosif 64 de la charge creuse 26 produise la détonation de l'explosif 66 de charge à souffle 28 avec un temps de retard prédéterminé it. 35 A cet effet, l'artifice pyrotechnique d'amorçage 80 comporte une charge d'amorçage 84 de l'explosif 66 de charge à souffle 26 relié à l'explosif 64 de charge creuse par l'intermédiaire d'un relais pyrotechnique 86 et un cordon pyrotechnique d'amorçage 88. Dans une réalisation de la charge pyrotechnique duale le temps de 5 retard prédéterminé At est de 80 µs. Le temps de retard prédéterminé At est habituellement compris entre 50 et 200µs. Dans une variante de réalisation de la charge pyrotechnique dual, la 10 charge à souffle peut comporter des éclats (dite aussi charge à éclats) La paroi conique 40 de la charge creuse 26 peut être réalisée à partir de matériaux choisis parmi, le cuivre, l'aluminium, un alliage d'aluminium et de magnésium, pour obtenir des effets de la charge creuse tels que des effets pyrophoriques ou des effets bulles de gaz à très haute pression. 15 Par la suite est décrit le fonctionnement de la charge pyrotechnique dual, par exemple, dans le cas d'utilisation par un fantassin pour provoquer une ouverture dans un mur de protection en béton, d'une cible. 20 Le fonctionnement de la charge pyrotechnique duale dans ce cas ci-dessus comporte les étapes suivantes : Dans une première étape, la charge duale est placée, par sa paroi gauche 22 du côté de la charge à souffle 28 en contact avec le mur en béton. Dans une deuxième étape, le détonateur 70 est activé 25 électriquement à distance provoquant, dans une première phase, la détonation de l'explosif 64 de la charge creuse 26 et la projection, d'un dard de matière en fusion à travers le conduit 50 cylindrique circulaire de la charge à souffle 28 produisant une ouverture dans le protection en béton, puis, dans une deuxième phase, l'artifice pyrotechnique 80, après le retard 30 prédéterminé At, active l'explosif 66 de la charge à souffle 28 provoquant la ruine du mur en béton autour de l'ouverture et l'agrandissement de ladite ouverture dans le mur. La figure 2 montre l'action d'une charge creuse seule de l'état de l'art 35 sur un mur en béton de 150 mm d'épaisseur. La charge creuse seule provoque une ouverture dans le mur qui n'est endommagé que sur un diamètre Dm1 de l'ordre de 30mm. Les figures 3a et 3b montre l'action d'une charge creuse seule suivie de l'action d'une charge à souffle placée loin du même mur en béton de la figure 2 d'épaisseur 150mm selon un autre dispositif de traitement de la cible de l'état de l'art. La taille de l'ouverture réalisée au travers du mur reste sensiblement la même avec une ruine supplémentaire, par l'effet de la charge à souffle, dans l'épaisseur du mur autour de l'ouverture (voir figure 3b). Les figures 4a et 4b montrent l'action de la charge duale de la figure 1, selon l'invention, sur le même mur en béton de la figure 2, de 150mm d'épaisseur. La figure 4a montre le côté du mur d'incidence de la charge pyrotechnique, la figure 4b l'autre côté du même mur, donc, du côté de la cible. L'action de la charge duale, selon l'invention, produit une ouverture dans le mur de diamètre Dm2 de l'ordre de 100mm bien plus important que celle provoquée par les dispositif de traitement de l'état de l'art des figures 2, 3a et 3b. L'autre côté du mur, du côté de la cible, représentée à la figure 4b montre une ruine d'un diamètre Dm3 plus important, de l'ordre de 300mm. L'apport fonctionnel de l'architecture de la charge pyrotechnique à double effet (ou dual) selon l'invention permet de doubler la taille du trou dans la paroi protection, dans cet exemple des figures 2a à 3b, d'un mur en béton de 150 mm d'épaisseur permettant ainsi au tronçon arrière (tronçon de traitement de la cible) de franchir la protection de la cible sans réel effort, donc sans dégradation majeure ou effets collatéraux dus au franchissement. L'application décrite en exemple, représentée à la figure 1, n'est pas limitative à un traitement d'un mur de protection par un fantassin appliquant la charge sur le mur. La charge pyrotechnique duale peut être aussi utilisée dans tout type de munition, obus, roquette, lancée à distance de la cible. Dans ce cas l'activation de la charge pyrotechnique duale est, soit déclenchée par un dispositif de retard après lancement, soit par un dispositif de détection de la distance entre la charge pyrotechnique et la protection à franchir, soit par d'autres systèmes d'activation des charges pyrotechniques.35 La charge pyrotechnique selon l'invention permet le franchissement de protections diverses, une compacité architecturale du tronçon avant et une adaptabilité des effets en fonction de la mission. Les effets combinés de la charge creuse et de la charge à souffle et 5 à éclats distribués dans le temps (retard At compris entre 50 et 200µs environ) permettent : - une ruine mécanique du matériau situé dans l'axe de la munition sur un diamètre de 10 à 30 mm plus un chargement en pression dudit matériau s'expansant radialement, 10 - un arrachement mécanique de la protection sur un calibre proche de celui de la munition par détonation de la charge à souffle positionnées en dynamique au quasi contact avec la paroi La charge pyrotechnique duale selon l'invention permet : 15 - la ruine mécanique de la protection de la cible qu'elle soit en matériau de construction comme le béton, la brique, le bois, la terre, le sable ou autre, ou en acier de quelque nature que ce soit, - de s'affranchir de l'angle de présentation de la munition (comportant la charge) ainsi que de sa vitesse d'impact, 20 - de minimiser sa longueur, - de participer à la stabilité d'une munition comportant la charge pyrotechnique selon l'invention en ayant un centre de gravité au centre de la munition. Après fonctionnement du tronçon avant (soit la charge pyrotechnique 25 duale) le tronçon arrière pourra franchir la protection sans véritable problème et traiter la cible avec fiabilité. 30 REVENDICATIONS1. Charge pyrotechnique duale destinée à provoquer une ouverture 5 dans une paroi de protection d'une cible, caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe cylindrique (10), d'axe longitudinal ZZ', fermée à ses extrémités par une paroi respective droite (20) et gauche (22) perpendiculaires à l'axe ZZ', l'enveloppe cylindrique (10) contenant, du côté de la paroi droite (20), une charge creuse 10 (26) et, du côté de la paroi gauche (22), dans l'alignement selon l'axe longitudinal ZZ', une charge à souffle (28) comportant un conduit (50) cylindrique circulaire, d'axe de révolution colinéaire et confondu avec l'axe longitudinal ZZ', pour le passage, vers l'extrémité de l'enveloppe cylindrique (10) fermée par la paroi gauche (22), d'un dard de matière produit par 15 l'activation de la charge creuse. 2. Charge pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge creuse (26) comporte une paroi conique (40) d'axe colinéaire et confondu avec l'axe longitudinal ZZ', un explosif (64) de la charge creuse 20 entre la paroi droite (20) et la paroi conique (40), le bord circulaire (42) de ladite paroi conique étant face au conduit (50) cylindrique circulaire de la charge à souffle (28) comportant un explosif (66) de la charge à souffle entourant au moins partiellement ledit conduit (50) de la charge à souffle (28). 25 3. Charge pyrotechnique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le conduit (50) cylindrique circulaire de la charge à souffle (28) comporte, entre la paroi gauche (22) de fermeture de l'enveloppe cylindrique (10) et le 30 bord circulaire (42) de la paroi conique de la charge creuse, un passage de sortie (54), de diamètre Dl, raccordé à un passage d'entrée (56), de diamètre D2 plus grand que le diamètre Dl du passage de sortie, par l'intermédiaire d'un passage intermédiaire (58) de formé tronconique de diamètre variant entre le diamètre Dl et le diamètre D2. 4. Charge pyrotechnique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte, dans la paroi droite (20) un détonateur 5 (70) d'activation de la charge creuse (26). 5. Charge pyrotechnique selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte, entre la charge creuse (26) et la charge à souffle (28) un artifice pyrotechnique d'amorçage (80) de l'explosif (66) de 10 la charge à souffle par la détonation de l'explosif (64) de la charge creuse. 6. Charge pyrotechnique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'artifice pyrotechnique d'amorçage (80) de la charge à souffle est configuré de façon que la détonation de l'explosif (64) de la charge creuse 15 (26) produise la détonation de l'explosif (66) de charge à souffle (28) avec un temps de retard prédéterminé At. 7. Charge pyrotechnique selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que l'artifice pyrotechnique d'amorçage (80) comporte 20 une charge d'amorçage (84) de l'explosif (66) de la charge à souffle relié à l'explosif (64) de la charge creuse par l'intermédiaire d'un relais pyrotechnique (86) et d'un cordon pyrotechnique d'amorçage. 8. Charge pyrotechnique selon l'une des revendications 6 ou 7, 25 caractérisée en ce que le temps de retard prédéterminé At est compris entre 50 et 200µs. 9. Charge pyrotechnique selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que la paroi conique (40) de la charge creuse (26) est 3o réalisée à partir de matériaux choisis parmi, le cuivre, l'aluminium, un alliage d'aluminium et de magnésium, 10. Munition comportant une charge pyrotechnique duale selon l'une des revendications 1 à 9. 35