Brevet FR2978238A1 — publié le 20130125

Le domaine technique de l'invention est celui des munitions explosives. Les munitions explosives sont de différents types. Au sens de la présente invention on entend par munition explosive une munition tirée par un canon (par exemple un obus d'artillerie), mais aussi une munition propulsée ou guidée, telle une roquette ou un missile, ou encore une munition qui est dispersée sur trajectoire par un vecteur porteur. Dans ce dernier cas, la munition sera bien sûr conforme à la convention d'Oslo (signée à Oslo le 03/12/2008). C'est à dire que la munition éjectée par le vecteur aura plus de 20 kilogrammes, ou bien aura une masse comprise entre 4 kilogrammes et 20 kilogrammes, chaque vecteur contenant alors au plus dix munitions explosives. Dans ce dernier cas, chaque munition sera conçue pour détecter et attaquer une cible constituée d'un objet unique et sera dotée d'un dispositif électronique d'autodestruction et d'un dispositif électronique d'auto-désactivation. On cherche aujourd'hui à définir des munitions ayant un rayon létal réduit, cela dans le but de réduire les effets collatéraux aux attaques, la précision du tir étant maîtrisée par ailleurs. Les munitions explosives connues ont un effet létal qui est lié à la projection d'éclats qui sont le plus souvent les fragments du corps de munition qui est brisé par l'action de l'explosif. 11 est difficile de maîtriser le rayon létal de ces munitions sauf à prévoir des éclats calibrés ou bien qui sont 30 focalisés en direction d'une cible. Une autre solution pour réduire le rayon létal serait de privilégier l'effet de souffle du chargement explosif, donc de réduire le confinement de ce dernier en le plaçant dans un corps mince. Cependant la tenue mécanique de la munition est alors réduite et elle ne peut pas en particulier subir les contraintes mécaniques liées à un tir par canon. L'invention a pour objet de proposer une architecture de 5 munition permettant de réduire le rayon létal tout en assurant la tenue mécanique du corps de munition. Ainsi l'invention a pour objet une munition explosive comprenant un corps renfermant au moins un matériau explosif destiné à être initié par un moyen d'amorçage, munition 10 caractérisée en ce que le corps est formé d'au moins deux couches fragmentables et concentriques. Selon un mode de réalisation les couches pourront être liées les unes aux autres par frettage. Les couches pourraient être liées les unes aux autres par 15 un autre moyen de liaison mécanique, par exemple par soudage. Selon un autre mode de réalisation, les couches pourront être formées par une seule feuille enroulée en spirale. Le moyen d'amorçage pourra être défini de façon à assurer une initiation du chargement explosif en mode de 20 déflagration. Selon un autre mode de réalisation, la munition pourra comporter un étui d'un matériau amortisseur disposé entre le matériau explosif et le corps. Selon un autre mode de réalisation, la munition pourra 25 comporter au moins un moyen de pilotage de la fragmentation disposé au voisinage d'au moins une couche du corps. Selon encore un autre mode de réalisation, la munition pourra comprendre au moins une couche dotée d'un réseau de préfragmentation. 30 Selon un autre mode de réalisation, la munition explosive pourra comprendre au moins une couche en matériau fritté ou composite qui sera interposée entre deux couches métalliques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure la montre en coupe longitudinale schématique une munition selon un premier mode de réalisation de 5 l'invention, - la figure lb est une coupe transversale de la munition selon ce premier mode de réalisation, - la figure le est une coupe transversale de la munition selon une variante de ce mode de réalisation, 10 - la figure 2 est une courbe montrant le rayon létal de cette munition en comparaison avec le rayon létal d'une munition selon l'art antérieur, - la figure 3 montre en coupe longitudinale schématique une munition selon un second mode de réalisation de 15 l'invention, - la figure 4 montre en coupe longitudinale schématique une munition selon un troisième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 montre en coupe longitudinale schématique 20 une munition selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, - la figure 6a montre en coupe longitudinale schématique une munition selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, 25 - la figure 6b montre en coupe longitudinale schématique une munition selon une variante de ce cinquième mode de réalisation, - la figure 7a montre en coupe longitudinale schématique partielle une munition selon un sixième mode de réalisation 30 de l'invention, - la figure 7b montre en coupe longitudinale schématique partielle une munition selon une variante de ce sixième mode de réalisation. Les figures 1a et 1b montrent un premier mode de réalisation d'une munition explosive 1 selon l'invention. Cette munition est ici représentée sous la forme d'un obus d'artillerie comportant un corps 2 renfermant un matériau explosif 3 qui est destiné à être initié par un moyen d'amorçage, tel une fusée disposée dans une ogive 4. Ce moyen d'amorçage de type connu comporte par exemple un dispositif de sécurité et d'armement, un détonateur et un relais de détonation. Il ne fait pas partie de l'invention et n'est donc pas représenté en détails. En particulier l'ogive n'est pas coupée sur les figures. Le corps 2 est fermé à sa partie arrière par un culot 5 qui porte une ceinture 6 assurant l'étanchéité aux gaz propulsifs lors d'un tir dans un tube d'arme (non représenté). Dans le cas où la munition serait dispersable par un vecteur, cette munition serait conforme à la convention d'Oslo. En particulier, si sa masse est comprise entre 4 kilogrammes et 20 kilogrammes, le moyen d'amorçage comportera alors un dispositif électronique d'autodestruction et un dispositif électronique d'auto-désactivation. Pour une munition dispersable, le culot ne portera pas de ceinture 6 et l'ogive pourra être un simple couvercle. La munition pourra comporter par ailleurs un moyen de stabilisation de sa trajectoire après éjection, tel un parachute. Conformément à l'invention le corps 2 est formé d'au moins deux couches fragmentables concentriques, ici deux couches uniquement : 2a et 2b (voir aussi figure lb). Chaque couche 2a , 2b est formée ici d'un tube d'acier et les tubes sont liés l'un à l'autre par exemple par frettage, c'est à dire par un ajustement serré. Alternativement on pourrait également lier les deux couches 2a et 2b par des points de soudure, disposés par exemple au niveau des extrémités du corps 2 qui sont en contact avec l'ogive 4 et le culot 5. On pourrait aussi lier les couches par assemblage mécanique, tel que par des vis ou bien encore en dotant une couche d'un filetage s'engageant dans un taraudage correspondant porté par l'autre couche. Ainsi chaque couche 2a ou 2b a une épaisseur qui est inférieure à l'épaisseur totale E du corps 2. Une telle disposition permet de réduire fortement le rayon de létalité de la munition. On a représenté à la figure 2 des courbes Cl, C2 qui représentent la décélération des fragments engendrés par un corps de munition lors de l'initiation de l'explosif, c'est à dire la variation de la vitesse V du fragment en fonction de sa distance parcourue R. La courbe Cl correspond à cette caractéristique de décélération pour une munition selon l'art antérieur ayant une enveloppe d'épaisseur E de l'ordre de 15 millimètres. La courbe C2 donne cette caractéristique de décélération pour un corps réalisé dans le même matériau mais ayant une épaisseur deux fois plus petite. Cette courbe C2 correspond donc pratiquement à la caractéristique de décélération des éclats pour une des couches 2a ou 2b de l'enveloppe 2 de la munition selon l'invention. En première approximation, l'équation de chaque courbe 25 Cl, C2 est de la forme : V (R) = Vo e-R/e Expression dans laquelle Vo est la vitesse initiale communiquée au fragment. La constante 0 dépend du coefficient de traînée Cx du 30 fragment, du maître couple S du fragment et de la masse m du fragment. Cette constante est d'autant plus faible que la masse du fragment est faible et que le coefficient de traînée Cx est fort. Ceci exprime en particulier que la perte de vitesse des fragments est d'autant plus grande que la densité (ou la masse) des fragments est faible. La tangente à la courbe C pour R=0 a une pente égale à -Vo/0 et elle coupe donc l'axe des abscisses à la valeur 0 considérée (01 ou 02). On voit que le fait de diviser un corps de fragmentation en plusieurs couches concentriques permet de réduire fortement la masse des fragments donc leur létalité. Grâce à l'invention, une épaisseur globale E de l'enveloppe de l'ordre de 15 millimètres est assurée ce qui permet d'assurer la tenue mécanique du corps aux contraintes de tir de la munition, voire d'assurer sa stabilisation dans le cas d'un obus gyrostabilisé. Par ailleurs, la masse du corps 2 est aussi globalement conservée par rapport à un projectile classique, ce qui conduit à un confinement du matériau explosif 3 qui est du même ordre que celui obtenu avec un projectile à corps monocouche et conduit donc à une vitesse initiale Vo des éclats qui est importante. Le partage du corps en plusieurs couches concentriques (on peut parler de corps "feuilleté") assure cependant une pré-fragmentation du corps dans son épaisseur, ce qui conduit à une forte réduction de la masse des fragments, tant de la couche interne 2a que de la couche externe 2b. Les fragments des deux couches sont donc fortement freinés et leur projection suit une évolution de la vitesse telle que représentée à la courbe C2 La munition selon l'invention a donc une efficacité relativement correcte à distance réduite (Vo importante) et un rayon d'efficacité réduit ce qui permet de localiser son effet sur le terrain et de réduire fortement les effets collatéraux. On peut considérer avec une telle munition que, malgré la présence d'un corps fragmentable, l'effet de souffle peut être privilégié sur une cible par rapport à l'effet cinétique des seuls éclats projetés par le corps. Il est possible de mettre en oeuvre plus de deux couches concentriques pour réaliser le corps 2. A iso fragmentation, l'énergie cinétique initiale des fragments d'un corps 2 comprenant N couches concentriques 2i est en première approximation inférieure dans un rapport N à celle des éclats engendrés par un corps monocouche de même épaisseur globale. A titre d'exemple la figure 3 montre une munition 1 dont le corps 2 comporte trois couches concentriques 2a, 2b et 2c. L'intérêt de multiplier le nombre de couches concentriques 2i est de réduire encore plus le rayon de létalité de la munition. On peut également réaliser un revêtement à trois couches dont la couche médiane 2b est en un matériau fragile, par exemple un matériau fritté à base de fer ou à base de tungstène. Les couches périphériques 2a et 2c assureront alors la tenue mécanique de la couche médiane lors d'un tir canon. La couche médiane engendrera des éclats de petites dimensions, donc de masse réduite, et le rayon létal sera donc également réduit. A titre de variante il est également possible de réaliser 25 un corps 2 multicouches par enroulement en spirale d'une seule feuille d'acier. La figure le montre en coupe une munition selon une telle variante. L'enroulement représenté et constituant le corps 2 ne comporte ici que deux couches 2a, 2b. Il serait bien 30 entendu possible de réaliser un enroulement comportant plus de deux couches. Les extrémités de la feuille enroulée présenteront des biseaux 12 au niveau desquels la feuille pourra être soudée. On a représenté aux figures un corps 2 multicouches globalement cylindrique. Il est bien entendu possible de donner au corps une forme non cylindrique. On pourra en particulier, après solidarisation des différentes couches, réaliser une mise en forme du corps 2 par déformation mécanique de façon par exemple à réaliser une ogive. Afin de modifier l'efficacité d'une munition selon l'invention, il est également possible de jouer sur la nature de l'explosif mis en oeuvre. Le corps 2 étant préfragmenté dans le sens de l'épaisseur (grâce à sa structure multicouches), il est en effet possible, à masse de corps égale, de mettre en oeuvre un explosif moins brisant, par exemple le trinitro 2,4,6-toluène (ou tolite), le 2,4 dinitroanisole (ou DNAN), le LX17 (explosif insensible à base de 1,3,5-triamino-2,4,6- trinitrobenzol ou TATB). On pourra aussi utiliser un explosif qui est initié non pas en mode de détonation, mais en mode déflagrant. On obtient un tel mode déflagrant, par exemple en sous- dimensionnant le relais renforçateur du moyen d'amorçage, ou en dimensionnant l'initiateur du moyen d'amorçage de telle sorte qu'il libère l'énergie de façon plus lente. Les couches externes du corps 2 assurant un confinement des couches internes, il est utile de mettre en oeuvre un matériau pour le corps 2 dont la ductilité reste réduite. Ceci permet de réduire la taille des éclats engendrés par les couches externes. La figure 4 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel on a disposé un étui 7 entre l'explosif 3 et les couches 2a et 2b du corps 2. Cet étui 7 est réalisé en un matériau amortisseur, tel qu'un élastomère. Le but de cette variante est, en amortissant le choc reçu par le corps 2, de favoriser la formation de gros éclats. Ces derniers auront une masse plus importante mais ils seront également fortement freinés sur trajectoire. Un compromis sera bien sûr recherché entre la masse des éclats et le freinage des éclats pour assurer le rayon létal réduit souhaité. La figure 5 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel les deux couches 2a et 2b de l'enveloppe 2 sont séparées par une couche 8 d'un matériau non métallique tel un composite qui incorporera des fragments métalliques. Là encore les couches périphériques 2a et 2b assureront la tenue mécanique de la couche intermédiaire 8. Les éclats renfermés par cette dernière seront dispersés lors de l'initiation de l'explosif. La masse réduite des éclats réduira le rayon létal de la munition. Afin de maîtriser la taille des fragments engendrés par les couches 2i du corps 2, il est possible de prévoir un (ou plusieurs) moyen de pilotage de la fragmentation qui sera disposé au voisinage d'au moins une couche 2i du corps 2. Un tel moyen est connu en particulier par les brevets US5419024 ou US7886667 qui décrivent des moyens de pilotage de la fragmentation disposés entre l'explosif et le corps. On pourra aussi considérer le brevet EP1176385 qui décrit des moyens de pilotage de la fragmentation disposés à l'extérieur d'un corps fragmentable. La figure 6a montre ainsi à titre d'exemple une munition 1 dans laquelle le moyen de pilotage de la fragmentation comprend un tube 9 d'un matériau plastique à l'intérieur duquel est noyée une grille métallique formée de fils 10 formant des mailles en forme de losange. Le tube 9 est interposé entre le matériau explosif 3 et la couche interne 2a du corps 2. Les mailles délimitées par les fils 10 assurent une calibration de la taille des éclats qui seront engendrés. Pour simplifier la figure, les fils sont représentés de façon schématique pas des pointillés. Ce moyen 9 de pilotage de la fragmentation agit alors de façon privilégiée sur les dimensions des éclats engendrés par la couche interne 2a du corps. La figure 6b montre un autre mode de réalisation dans lequel le moyen 9 de pilotage de la fragmentation est, comme dans le mode de réalisation précédent, formé par un tube 9 d'un matériau plastique renfermant une grille métallique 10. Le tube 9 est cependant ici interposé entre la couche interne 2a et la couche externe 2b du corps 2. Avec ce mode de réalisation, le moyen 9 de pilotage de la fragmentation agit à la fois sur la fragmentation de la couche interne 2a et sur celle de la couche externe 2b. A titre de variante il est possible de mettre en oeuvre un moyen de pilotage de la fragmentation 9 de forme différente, par exemple un étui en matière plastique percé de trous comme décrit par US7886667. Ou encore un fil métallique 10 qui n'est pas disposé dans un étui 9 mais simplement appliqué contre une couche du corps ou entre les deux couches du corps. Le fil 10 pourrait aussi être réalisé en matière plastique ou composite. Selon un autre mode de réalisation de l'invention on pourra, à la place des moyens de pilotage de la fragmentation, prévoir un réseau de préfragmentation qui sera usiné sur au moins une des couches 2i du corps 2. Ainsi la figure 7a montre une munition 1 comportant un corps 2 formé de deux couches 2a et 2b. La couche interne 2a porte un usinage de préfragmentation. Cet usinage est réalisé sur la surface cylindrique interne de la couche interne 2a. Il forme un réseau de préfragmentation qui est constitué par des sillons hélicoïdaux 11 à profil triangulaire qui forment un réseau de lignes délimitant des losanges calibrant les éclats à 11 engendrer. Les formes hélicoïdales des sillons n'ont pas été représentées ici pour la clarté de la figure. La figure 7b montre un autre mode de réalisation dans lequel les sillons 11 sont réalisés sur la surface cylindrique interne de la couche externe 2b du corps 2. Il serait bien entendu possible de réaliser des usinages de préfragmentation sur les deux couches 2a et 2b. Il serait aussi possible de réaliser les usinages de préfragmentation, non pas sur la ou les surfaces cylindriques internes des corps 2i, mais plutôt sur la ou les surfaces cylindriques externes de ces corps 2i. REVENDICATIONS1- Munition explosive (1) comprenant un corps (2) renfermant au moins un matériau explosif (3) destiné à être initié par un moyen d'amorçage, munition caractérisée en ce que le corps (2) est formé d'au moins deux couches (2a,2b) fragmentables et concentriques. 2- Munition explosive selon la revendication 1, caractérisée en ce que les couches (2a,2b) sont liées les 10 unes aux autres par frettage. 3- Munition explosive selon la revendication 1, caractérisée en ce que les couches (2a,2b) sont liées les unes aux autres par soudage. 4- Munition explosive selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que les couches (2a,2b) sont formées par une seule feuille enroulée en spirale. 5- Munition explosive selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le moyen d'amorçage est défini de façon à assurer une initiation du chargement explosif (3) en 20 mode de déflagration. 6- Munition explosive selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un étui (7) d'un matériau amortisseur disposé entre le matériau explosif (3) et le corps (2). 25 7- Munition explosive selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un moyen (9,10) de pilotage de la fragmentation disposé au voisinage d'au moins une couche (2a,2b) du corps (2). 8- Munition explosive selon une des revendications 1 à 7, 30 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une couche (2a,2b) dotée d'un réseau de préfragmentation (11). 9- Munition explosive selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une couche (8)en matériau fritté ou composite qui est interposée entre deux couches métalliques (2a,2b).