Brevet FR2961590A1 — publié le 20111223

Le domaine technique de l'invention est celui des obus dont le corps comporte une enveloppe fragmentable et en particulier celui des obus de moyen calibre (calibre inférieur à 75mm). Quel que soit le calibre, l'enveloppe métallique des obus est destinée à recevoir un chargement explosif et elle engendre des éclats lorsque le chargement est initié. Il est connu dans le domaine des obus de moyen calibre d'avoir recours à des éclats préformés, par exemple à des billes ou bien des disques, qui sont maintenus entre deux étuis formant l'enveloppe de l'obus. Le brevet EP169585 décrit une telle architecture de corps d'obus. Il est également connu de réaliser une enveloppe de projectile qui est dotée d'un réseau de lignes de fragmentation (ou de fragilisation) obtenu par exemple par usinage de sillons hélicoïdaux sur la paroi interne ou externe du projectile. Une telle solution est cependant plutôt mise en oeuvre pour les projectiles de gros calibre (supérieur à 75 mm) ou pour les têtes militaires. De telles dispositions permettent de maîtriser les dimensions des éclats engendrés par l'enveloppe donc l'efficacité globale du projectile explosif. Cependant les solutions connues, qu'il s'agisse de fragilisation ou d'éclats préformés, sont généralement mises en oeuvre au niveau des parties cylindriques des corps d'obus. Ceci se justifie par le fait que la plus grande partie de l'enveloppe fragmentable est cylindrique. Cette enveloppe se termine par une paroi plus épaisse qui intervient peu dans l'efficacité globale et qui est coiffée par une ogive balistique légère. On connaît cependant par le brevet DE3424238 un corps d'obus dont l'ogive renferme, elle aussi, un chargement explosif et porte dans sa paroi des billes constituant des 2 éclats préformés. Une telle architecture d'obus est complexe et coûteuse à réaliser. Elle n'est pas adaptée à des obus ayant un calibre réduit par exemple des obus de calibre 20mm ou 25mm. Or pour les obus de calibre inférieur à 30mm, et pour des raisons balistiques, l'ogive représente une part importante de la longueur totale de l'enveloppe (supérieure ou égale à 50% de cette longueur). En raison de problèmes d'intégration et de montage, il n'est plus possible alors de prévoir des éclats préformés assemblés et ces projectiles ont donc une enveloppe en acier chargée d'explosif et qui est soumise à la fragmentation naturelle du matériau. Les éclats ne sont donc pas calibrés et leur répartition 15 spatiale est donc peu maîtrisée. Ce problème est d'autant plus important lorsque l'explosif utilisé est un explosif à vulnérabilité réduite. En effet ces explosifs ont des performances détoniques plus faibles que les explosifs conventionnels. Il en résulte une 20 fragmentation de l'enveloppe qui est moins bonne et mal maîtrisée. Les explosifs à vulnérabilité réduite sont bien connus de l'Homme du Métier et décrits par exemple par le brevet FR2801883. Ces explosifs sont capables de résister à des échauffements lents ou rapide ainsi qu'à des impacts ou 25 des chocs sans détoner. L'invention a pour but de proposer une architecture d'enveloppe de corps d'obus permettant de maîtriser la taille des éclats même lorsque l'enveloppe comporte une partie ogivée fragmentable de longueur importante. 30 Ainsi l'invention a pour objet un obus comportant une enveloppe fragmentable renfermant un chargement explosif, l'enveloppe comportant une partie avant ogivée raccordée à une partie arrière cylindrique, obus caractérisé en ce que l'enveloppe comporte un réseau de fragilisation qui s'étend 3 sur la partie cylindrique et sur la partie ogivée, le réseau de fragilisation étant formé par des lignes hélicoïdales régulièrement réparties angulairement et qui se coupent de façon à délimiter des éclats sensiblement en forme de losange, le pas des lignes hélicoïdales étant constant le long de la partie cylindrique puis régulièrement croissant le long de la partie ogivée afin que les éclats délimités aient sensiblement tous la même masse. La partie ogivée pourra avoir une longueur comprise entre 10 40% et 80% de la longueur totale de l'enveloppe. Le réseau de fragilisation pourra être réalisé à l'extérieur de l'enveloppe. Le réseau de fragilisation pourra également être réalisé à l'intérieur de l'enveloppe. 15 Le réseau de fragilisation pourra être réalisé par usinage ou encore par échauffement laser. L'obus pourra comporter avantageusement un chargement explosif à vulnérabilité réduite. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la 20 description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure 1 montre en vue extérieure un obus selon un premier exemple de réalisation de l'invention, 25 - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle de l'obus selon la figure 1, - les figures 3a et 3b sont deux vues agrandies de losanges délimitant des éclats, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale 30 partielle d'un obus selon un second exemple de réalisation de l'invention. En se reportant aux figures 1 et 2, un obus 1 selon l'invention comporte un corps formé d'une enveloppe fragmentable 2 réalisée par exemple en acier et qui est fermée à sa partie arrière par un fond 3 qui se visse dans un taraudage 6 de l'enveloppe 2. Le fond 3 renferme un dispositif de sécurité et d'armement ainsi qu'un moyen d'amorçage pour un explosif (non représenté) qui est disposé dans la cavité interne 4 de l'enveloppe 2. Ce chargement explosif pourra être à vulnérabilité réduite comme décrit par le brevet FR2801883. Le fond 3 n'est pas représenté en détails (et notamment n'est pas coupé sur la figure 2) car il ne fait pas l'objet de la présente invention. Le fond 3 porte une ceinture 5 assurant guidage et étanchéité lors du tir dans un tube d'arme. Comme on le voit sur les figures, l'enveloppe 2 comporte une partie avant 2a ogivée (qui pourrait aussi être tronconique) qui est raccordée à une partie arrière 2b cylindrique. La longueur L2a de la partie ogivée est relativement importante par rapport à celle L2b de la partie cylindrique. Dans l'exemple représenté ici la longueur ogivée L2b représente 66% de la longueur totale (L2a+L2b) de l'enveloppe 2. Conformément à une caractéristique de l'invention, l'enveloppe comporte un réseau 6 de fragilisation qui s'étend à la fois sur la partie cylindrique 2b et sur la partie ogivée 2a. Ce réseau de fragilisation 6 est formé par des lignes hélicoïdales 7 qui sont régulièrement réparties angulairement autour de l'axe 9 de l'obus et qui se coupent de façon à délimiter des éclats 8 sensiblement en forme de losange. On a repéré sur la figure 1 deux lignes 7a et 7b qui, lorsque l'on regarde l'enveloppe 2 de l'obus suivant la direction F, sont enroulées dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'axe 9 de l'obus. Ces lignes 7a et 7b se coupent avec les lignes 7c et 7d qui sont enroulées en sens inverse des précédentes, c'est à dire suivant le sens des aiguilles d'une montre en regardant l'enveloppe suivant la direction F. Le nombre de lignes 7 dépend bien entendu de la taille des éclats 8 souhaitée. Ici l'enveloppe comporte douze 5 lignes, 6 lignes enroulées dans un sens et 6 lignes enroulées en sens inverse. Deux lignes ayant même sens d'enroulement sont donc séparées sur l'enveloppe 2 d'un arc délimité par un angle de 30°. Comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 2, les lignes 7 de fragilisation sont ici réalisées par usinage sur l'enveloppe 2 de sillons à profil triangulaire. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le pas des lignes hélicoïdales est constant le long de la partie cylindrique 2b puis il est régulièrement croissant le long de la partie ogivée 2a (régulièrement signifie croissant sans zones à pas constant). Il en résulte une modification progressive des formes des éclats 8 le long de la partie ogivée 2a. On a représenté aux figures 3a et 3b et de façon agrandie les losanges délimitant deux éclats de formes différentes. La figure 3b montre ainsi un éclat 8b situé au niveau de la partie cylindrique 2b de l'enveloppe et la figure 3a un éclat 8a situé au niveau de la partie ogivée 2a de l'enveloppe, l'éclat 8a étant un de ceux situés le plus en avant de cette partie. A titre d'information les éclats 8a et 8b ont également été repérés sur la figure 1. On remarque que, si les éclats 8a,8b ont tous deux une forme en losange (en projection orthogonale sur un plan, l'enveloppe étant bien entendu convexe), l'éclat 8b a une hauteur hb qui est inférieure à celle (ha) de l'éclat 8a. Par contre l'éclat 8b a une largeur Lb qui est supérieure à celle (La) de l'éclat 8a. Cependant les surfaces des éclats 8a et 6 8b sont égales car les longueurs Lb et hb sont choisies telles que Laha=Lbhb. Compte tenu du fait que l'épaisseur e de l'enveloppe 2 est la même au niveau de la partie cylindrique 2b et au niveau de la partie ogivée 2a, cette égalité des surfaces des losanges implique une égalité de la masse des éclats. Lors de l'initiation de l'explosif contenu dans l'enveloppe 2, cette dernière se fragmentera donc en une gerbe d'éclats ayant sensiblement tous la même masse. Il en résultera une meilleure répartition spatiale des éclats et une meilleure efficacité pour l'obus. Ceci est d'autant plus important que ce type d'obus est généralement utilisé avec une fusée (ou dispositif d'amorçage) chronométrique et qu'il agit à distance sur des cibles telles que des aéronefs ou des missiles. Il est donc essentiel que la répartition des éclats soit reproductible d'un obus à l'autre, ce qui permet au tireur de mieux maîtriser la neutralisation d'une cible volante ainsi que les effets collatéraux. L'Homme du métier déterminera aisément à l'aide des outils informatiques de conception (outils de conception assistée par ordinateur ou CAO) quelle est la variation à apporter au pas des hélices dans la partie ogivée 2a de l'enveloppe pour assurer l'égalité de ces surfaces ou masses, compte tenu de la valeur de la courbure de l'ogive 2a (ou de la conicité de cette ogive si elle est conique). Dans l'exemple représenté aux figures la partie ogivée 2a a concrètement une courbure dans un plan longitudinal (plan de la figure) qui est formée par la succession longitudinale de plusieurs arcs de cercles (non repérés sur les figures) dont les courbures sont proches les unes des autres. Le pas des hélices au niveau de la partie ogivée est linéairement croissant au niveau de chaque portion d'arc de cercle et le coefficient de proportionnalité de cette progression linéaire 7 augmente par ailleurs légèrement à chaque changement d'arc de cercle de la partie ogivée. Bien entendu la variation du pas est la même pour toutes les lignes de fragilisation 7. Les lignes de fragilisation sont obtenues par usinage (tournage, fraisage ou tournage multiaxes). Il suffit de programmer une vitesse d'avance axiale variable pour l'outil lors de l'usinage des lignes 7 au niveau de la partie ogivée 2a. Diverses variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est ainsi possible de réaliser les lignes de fragilisation, non pas par usinage, mais par échauffement laser localisé. Par ailleurs si on conçoit un obus dans lequel la partie ogivée 2a n'a pas une épaisseur constante, on fera varier les pas des hélices non seulement en fonction de la variation de la courbure de la partie ogivée 2a mais aussi en fonction de la variation de l'épaisseur de celle ci. Le but étant toujours d'avoir des masses d'éclats égales. La figure 4 montre un deuxième mode de réalisation qui ne diffère du précédent que par la disposition des lignes de fragilisation 7 à l'intérieur de l'enveloppe 2. Les caractéristiques des lignes de fragilisation 7 sont analogues à celles des lignes décrites précédemment en référence à la figure 1 : le pas des lignes hélicoïdales 7 sera constant le long de la partie cylindrique 2b puis il sera régulièrement croissant le long de la partie ogivée 2a. Il en résultera une modification progressive des formes des éclats 8 le long de la partie ogivée 2a. La variation du pas étant choisie pour que les masses des éclats soient sensiblement égales, que l'éclat vienne de l'ogive ou bien de la partie cylindrique. REVENDICATIONS1- Obus (1) comportant une enveloppe fragmentable (2) renfermant un chargement explosif, l'enveloppe comportant une partie avant ogivée (2a) raccordée à une partie arrière cylindrique (2b), obus caractérisé en ce que l'enveloppe (2) comporte un réseau de fragilisation (6) qui s'étend sur la partie cylindrique (2b) et sur la partie ogivée (2a), le réseau de fragilisation étant formé par des lignes hélicoïdales (7) régulièrement réparties angulairement et qui se coupent de façon à délimiter des éclats (8) sensiblement en forme de losange, le pas des lignes hélicoïdales étant constant le long de la partie cylindrique (2b) puis régulièrement croissant le long de la partie ogivée (2a) afin que les éclats (8) délimités aient sensiblement tous la même masse. 2- Obus selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie ogivée (2a) a une longueur comprise entre 40% et 80% de la longueur totale de l'enveloppe (2). 3- Obus selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le réseau de fragilisation (6) est réalisé à l'extérieur de l'enveloppe (2). 4- Obus selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le réseau de fragilisation (6) est réalisé à 25 l'intérieur de l'enveloppe (2). 5- Obus selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réseau de fragilisation (6) est réalisé par usinage. 6- Obus selon une des revendications 1 à 4, caractérisé 30 en ce que le réseau de fragilisation (6) est réalisé par échauffement laser. 7- Obus selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un chargement explosif à vulnérabilité réduite.