Brevet FR3002627A1 — publié le 20140829

Le domaine technique de l'invention est celui des projectiles explosifs de gros calibre. Dans la présente demande on entend par projectile de gros calibre tout projectile ayant un calibre égal ou supérieur à 76 mm. Un tel projectile pourra être un projectile tiré par artillerie de campagne, par canon de char ou encore un projectile tiré par mortier. Les projectiles explosifs connus comportent un corps qui est obturé par un fond et qui renferme un chargement 10 explosif. Le plus souvent, en particulier pour les projectiles d'artillerie de campagne, le corps porte une fusée d'ogive qui se visse au niveau d'une ouverture avant du corps. La fusée assure l'explosion du projectile sur trajectoire ou à l'impact sur une cible (avec ou sans retard 15 de déclenchement). Les projectiles explosifs connus engendrent des éclats par la fragmentation de leur corps qui est provoquée par la détonation du chargement explosif. On cherche aujourd'hui à maîtriser les dimensions de la 20 zone de létalité des projectiles explosifs afin d'assurer une frappe limitant les effets collatéraux. Or le fond des projectiles explosifs constitue un élément massif qui se trouve fragmenté et projeté vers l'arrière avec une vitesse importante lors de la détonation du projectile, 25 générant des effets dangereux et potentiellement létaux en secteur arrière du projectile. Ces effets en arrière du projectile ne sont pas dirigés vers la cible mais conduisent à des effets collatéraux qu'il est souhaitable de réduire ou d'éliminer. 30 Pour réduire les effets létaux du fond de projectile il a été envisagé de découper ce fond avec des amorces de rupture. Le brevet FR2778978 décrit une telle architecture de projectile. Cette solution de fragilisation permet de diviser le fond lors de l'initiation de l'explosif. Les éclats sont alors de masse moindre et, pour une vitesse de projection donnée, sont projetés moins loin. Cette solution présente cependant des inconvénients. Tout d'abord elle impose la réalisation d'un projectile dont le fond est séparé du corps. Il est en effet difficile de réaliser les usinages souhaités avec un projectile monobloc. Ensuite la fragmentation assurée par les rainures est insuffisante. En effet le fond est une partie massive du projectile en raison des contraintes mécaniques qu'il doit subir lors du tir. Il n'est pas possible de le pré-fragiliser de façon importante sans nuire à sa tenue mécanique ultérieure. L'invention a pour but de proposer un projectile explosif comportant des moyens de structure simple permettant de réduire la létalité du fond du projectile. Suivant un mode particulier de réalisation, ces moyens peuvent être mis en oeuvre avec un projectile monobloc. Suivant un autre mode de réalisation les moyens pourront aussi être associés à un projectile comportant un fond distinct du corps. Ainsi l'invention a pour objet un projectile explosif de gros calibre comportant un corps obturé par un fond et renfermant un chargement explosif, projectile caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche d'un matériau amortisseur interposée entre le chargement explosif et le fond. Le matériau amortisseur pourra être constitué par une 30 matière plastique de type thermoplastique ou thermodurcissable. Selon un mode de réalisation, le fond pourra être réalisé de façon monobloc avec le corps. Selon un autre mode de réalisation, le fond pourra être une pièce spécifique (ou culot) qui est distincte du corps et fixée à ce dernier. Selon d'autres caractéristiques, le projectile pourra 5 comporter un moyen conformateur d'éclats, tel une grille, qui sera appliqué sur une paroi interne du fond ou bien noyé dans la couche de matériau amortisseur appliquée contre le fond. Le projectile pourra par ailleurs comporter au moins un étui de conformation d'éclats interposé entre le chargement 10 explosif et le corps. Cet étui de conformation d'éclats pourra être formé par une grille plane enroulée. Selon un autre mode de réalisation, l'étui de conformation d'éclats pourra être sous la forme d'une poche 15 ouverte au niveau d'une partie avant du corps et épousant sensiblement la forme interne du corps du projectile. Selon une variante, le corps pourra être formé de deux parties liées l'une à l'autre au niveau d'une zone médiane du projectile. 20 Selon une variante, la grille formant l'étui et/ou la grille placée au voisinage du fond pourra être réalisée en métal déployé. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de modes particulier 25 de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - La figure 1 montre en coupe longitudinale un projectile selon un premier mode de réalisation de l'invention. 30 - La figure 2 montre en coupe longitudinale un projectile selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. - La figure 3a représente la partie arrière d'un projectile selon un troisième mode de réalisation de l'invention. - Les figures 3b et 3c montrent en vue frontale deux exemples de grilles conformatrices d'éclats. - La figure 4a représente la partie arrière d'un projectile selon une variante de ce troisième mode de réalisation de l'invention. - La figure 4b montre en perspective un exemple de grille conformatrice d'éclats utilisée avec la variante de la figure 4a. - La figure 5 montre en coupe longitudinale un projectile selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. La figure 6 montre en coupe longitudinale un projectile selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. En se reportant à la figure 1, un projectile explosif 1 selon un mode de réalisation de l'invention comporte un corps 2 qui est obturé par un fond 3 et qui renferme un chargement explosif 4. Le fond 3 est réalisé de façon monobloc avec le corps 2. Sur les différents modes représentés le fond 3 porte une jupe 12 délimitant un culot creux, jupe qui est vissée au fond 3 et qui n'est pas coupée sur les figures. Cette jupe 12 permet de diminuer la résistance aérodynamique du projectile en vol (diminution de traînée de culot). Elle n'est pas décrite en détails car un tel élément est classique et n'est pas visé par la présente invention. Le corps 2 comporte au niveau de sa partie avant ogivée 30 2a une ouverture 5 qui est filetée et qui reçoit une fusée 6. Le corps 2 porte au niveau de sa partie arrière 2b une ceinture 7 qui est destinée d'une façon classique à assurer l'étanchéité aux gaz lors du tir du projectile 1 par une arme (non représentée). Ce projectile est un projectile de gros calibre (supérieur ou égal à 76 mm), par exemple un obus de 155 mm. Conformément à l'invention, le projectile 1 comporte au moins une couche d'un matériau amortisseur 8 qui est 5 interposée entre le chargement explosif 4 et le fond 3. On pourra par exemple choisir comme matériau amortisseur une matière plastique ou polymère thermoplastique ou thermodurcissable (par exemple une résine polyuréthane). Les matières plastiques présentent une impédance de choc 10 relativement faible (c'est-à-dire une masse volumique de l'ordre de 1700 kg.m-3 et une célérité du son inférieure à 1000 m.s-1, le produit des deux grandeurs correspondant à l'impédance de choc). Cette impédance de choc limitée permet de réduire l'intensité du choc qui est transmis au fond du 15 projectile par le matériau. On choisira par ailleurs un matériau ayant une masse volumique proche de celle de l'explosif. Une telle caractéristique permet de ne pas modifier les différentes inerties du projectile et de ne pas altérer la balistique extérieure ce celui-ci. 20 A titre d'exemple, une résine de type polyuréthane à prise rapide (intégrant des composants de type polyol et isocyanate) pourra être utilisée. Le matériau amortisseur a donc pour fonction d'atténuer l'onde de choc que le chargement explosif 4 communique au 25 fond 3 du projectile 1 lors de son initiation. Ceci est assuré grâce à une impédance de choc inférieure ou égale à 1,7 106 kg.m-2s-1. Une telle impédance de choc est courante pour les matières plastiques. A titre de variante le matériau amortisseur pourra 30 comporter des renforts mécaniques, tels que des fibres ou des micro ballons. Les renforts de type micro ballons permettent de donner une certaine porosité au matériau amortisseur ce qui lui permet d'absorber par déformation une partie du choc reçu. La quantité de matériau amortisseur 8 qui est mise en oeuvre dépend des caractéristiques détoniques du chargement explosif 4 ainsi que des caractéristiques d'amortissement du matériau choisi pour réaliser la couche du matériau 8. A titre d'exemple on pourra, pour un projectile de 155 mm chargé de 8 à 9 kg d'un explosif militaire, c'est à dire présentant une pression de détonation (pression dite de Chapman-Jouguet) qui est supérieure à 25000 Méga Pascals, mettre en place 500 grammes d'un matériau de type résine polyuréthane. Parmi les explosifs militaires on pourra par exemple considérer les chargements explosifs à base de trinitrotoluène (TNT), d'hexogène (RDX), d'octogène (HMX), de triaminotrinitro-benzène (TATB), d'oxynitrotriazole (ONTA)... Grâce à la présence de la couche de matériau amortisseur 15 8, la vitesse communiquée au fond 3 est réduite de 25 % ce qui réduit frottement la distance parcourue par ce fond, donc sa zone de létalité. Le matériau amortisseur 8 est mis en place à l'intérieur du corps 2 par coulée au travers de l'ouverture 5. Le 20 matériau est mis en place à l'état liquide ou pâteux, puis il polymérise à température ambiante et durcit à l'intérieur du corps. Cette opération peut être réalisée après fabrication du corps d'obus par forgeage. Le matériau amortisseur est en 25 effet un matériau qui est inerte d'un point de vue pyrotechnique et dont la mise en oeuvre ne nécessite pas de dispositions particulières. La mise en place du chargement explosif 4 s'effectue ensuite par coulée d'une façon tout à fait classique, par 30 exemple en mettant en oeuvre le procédé de coulée décrit par le brevet EP2215426. Il est bien entendu possible de réaliser un chargement à l'aide d'une explosif composite qui est mis en place par coulée dans le corps puis durci par polymérisation. Pour certains calibres l'explosif pourra être chargé par compression. A titre de variante, il est possible de prévoir plusieurs couches de matériaux amortisseurs 8 ayant des caracté- ristiques différentes, par exemple ayant des impédances de choc décroissantes de l'explosif 4 vers le fond 3, de telle sorte que l'atténuation du choc soit optimisée. La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention. Ce mode diffère du précédent en ce que le fond 3 10 est une pièce spécifique qui est distincte du corps 2 et qui est fixée à ce dernier, ici par un filetage 3a. Le fond comprend une cuvette interne 3b à l'intérieur de laquelle est placée une couche d'un matériau amortisseur 8. Avec ce mode de réalisation, il est possible d'équiper le 15 fond 3 de sa couche de matériau 8 avant montage sur le corps 2. Ce mode de réalisation autorise aussi la mise en place d'une autre couche de matériau amortisseur 8 dans le corps 2 avant montage du fond 3. On voit sur la figure 2 que le corps 2 comporte un étui 9 20 cylindrique qui est interposé entre le chargement explosif 4 et le corps 2. Cet étui a pour fonction de favoriser la conformation d'éclats calibrés. Il pourra être constitué par une grille métallique (comme décrit par la demande de brevet W02008083800) ou par un étui en matière plastique comportant 25 des trous (comme décrit par le brevet US7886667). Avantageusement cet étui 9 pourra être formé par une grille métallique plane enroulée qui sera introduite dans le corps 2 avant la mise en place du fond 3. On pourra par exemple utiliser une grille formée de métal déployé (comme 30 décrit par le brevet US5337673). Une fois le fond 3 fixé au corps 2, le chargement explosif 4 pourra être mis en place par coulée au travers de l'ouverture 5 comme décrit précédemment. Ce mode de réalisation facilite donc la mise en place d'un étui 9 de conformation des éclats du corps 2 tout en assurant l'amortissement du choc reçu par le fond 3, donc en réduisant la létalité en zone arrière du projectile 1. La figure 3a montre la partie arrière d'un projectile 1 selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Tout comme le précédent, ce mode de réalisation met en oeuvre un fond 3 qui est distinct du corps 2 et qui est fixé à ce dernier, ici par un filetage 3a. Ce mode diffère du précédent en ce que la couche de matériau amortisseur 8 renferme un moyen conformateur d'éclat 10 qui est ici réalisé sous la forme d'une grille métallique. Les figures 3b et 3c montrent en vue de dessus deux modes de réalisation d'une grille 10. Sur la figure 3b la grille 10 est formée de fils orthogonaux délimitant des mailles rectangulaires. Sur la figure 3c la grille 10 est formée de métal déployé dont les mailles ont un profil en losange. La grille 10 est ici noyée dans le matériau amortisseur 8. Elle pourrait également (comme représenté à la figure 4a) être appliquée contre la paroi interne de la cuvette 3b du fond 3 et être séparée du chargement explosif 4 par la couche de matériau amortisseur 8. Dans ce cas on utilisera une grille ayant été déformée pour pouvoir épouser le profil interne de la cavité 3b du fond 3. Une telle grille est représentée à la figure 4b. Le fait d'appliquer la grille 10 directement au contact de la paroi interne de la cuvette 3b permet de modifier plus sensiblement les localisations de contraintes donc la fragmentation du fond. Cela impose néanmoins de procéder à un matriçage de cette grille 10 dans le fond 3 rapporté ce qui ajoute une étape supplémentaire au montage du projectile. La figure 5 montre un projectile selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. Ce mode comporte, tout comme le mode selon la figure 2, un fond 3 qui est une pièce spécifique distincte du corps et fixée à ce dernier par un filetage 3a. Il diffère des modes de réalisation précédents en ce que l'étui de conformation d'éclats 9 est réalisé sous la forme d'un sac ou d'une poche 9 en matière plastique qui est ouverte au niveau de la partie avant 2a du corps 2. La poche 9 est fermée au niveau du fond 3 du projectile et elle épouse sensiblement la forme interne du corps 2 et de la cuvette 3b du fond 3 du projectile. Cette poche pourra être réalisée en une matière plastique du type polyamide ou polyéthylène, voire même en un élastomère. Elle comporte un réseau de reliefs et de creux sur sa surface externe en contact avec le corps 2. Ce réseau en forme de dièdres permet de localiser des zones de fragilisation du corps 2. Un tel type d'étui est connu en particulier par le brevet FR2741437. Le fond 3 démontable permet de mettre aisément en place la poche 9 dans le corps 2, même si elle présente une certaine rigidité. Il était en effet difficile avec les obus monobloc de mettre en place une telle poche par l'ouverture avant 5 du projectile 1. Le matériau de la poche 9 devait être suffisamment souple pour passer par l'ouverture 5 puis reprendre sa forme. Cette opération était par ailleurs longue à réaliser sur les lignes de production. Après mise en place de la poche 9 dans le corps 2 par l'ouverture arrière du corps 2, le fond 3 est vissé. On procède ensuite, tout comme pour le mode de réalisation de la figure 1, à la coulée du matériau amortisseur 8 au fond de la poche 9, puis enfin à la coulée du matériau explosif 4. La figure 6 montre un projectile selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. Selon ce mode, le projectile 1 comporte, tout comme celui du mode de la figure 5, une poche 9 de conformation des éclats. Il diffère du mode de réalisation précédent en ce que le corps 2 est formé de deux parties 2a et 2b qui sont liées l'une à l'autre au niveau d'une zone médiane Zm du projectile 1. La liaison est assurée par exemple par un filetage 11. Un tel mode de réalisation permet de réaliser un corps 2 dans lequel le fond 3 est monobloc avec le corps 2 au moins jusqu'à la zone médiane ZM. Une telle disposition renforce la résistance mécanique du fond 3 du projectile tout en facilitant la mise en place de la poche 9. La poche 9 est ainsi positionnée dans la partie arrière 2b du corps 2 avant vissage de la partie avant 2a. Là encore, après montage du corps 2, on procède à la coulée du matériau amortisseur 8 au fond de la poche 9, puis 15 enfin à la coulée du matériau explosif 4. Dans l'exemple selon la figure 5 tout comme dans celui selon la figure 6 le matériau amortisseur 8 est coulé dans la poche 9. Il est bien entendu possible de placer le matériau amortisseur 8 en dehors de la poche 9, entre cette dernière 20 et le fond 3 du projectile. Le fond de la poche 9 sera alors en contact avec une surface supérieure du matériau amortisseur 8, une surface inférieure du matériau amortisseur étant en contact avec le fond 3 du projectile. Dans ce cas, le matériau amortisseur 8 pourra incorporer un moyen 25 conformateur d'éclats, tel une grille 10 (comme décrit en référence à la figure 3a). Ou bien la grille 10 pourra être pincée entre le matériau amortisseur 8 et le fond 3 du projectile (comme décrit en référence à la figure 4a). D'autres variantes sont encore possibles sans sortir du 30 cadre de l'invention. Il est en particulier possible de combiner ou d'associer les caractéristiques des différents modes de réalisation précédemment décrits. On pourra en particulier associer l'architecture d'un corps de projectile en deux parties décrit en référence à la figure 6 avec la structure des moyens amortisseurs décrits en référence aux figures 3a ou 4a. On pourra ainsi mettre en place dans un projectile comportant un corps formé de deux parties 2a,2b, un matériau amortisseur 8 qui renferme une grille 10 de conformation d'éclats. On pourra également positionner une grille 10 conformatrice d'éclats qui sera pincée entre le matériau amortisseur 8 et le fond 3 du projectile. En effet un corps de projectile formé de deux parties distinctes 2a,2b facilite la mise en place d'une telle grille 10 tout aussi facilement que le permet un fond démontable. Il suffira de positionner la grille 10 et le matériau amortisseur 8 au fond de la partie arrière 2b du corps 2 puis de fixer la partie avant 2a du corps et enfin de procéder au chargement du matériau explosif par coulée. Il est aussi possible d'associer un projectile comportant un corps formé de deux parties 2a,2b (figure 6) avec un étui de conformation d'éclats 9 du type de celui décrit en référence à la figure 2, c'est à dire formé par exemple d'une grille métallique enroulée qui est interposée entre le chargement explosif 4 et le corps 2. En effet, là encore, un corps de projectile qui est réalisé en deux parties distinctes facilite la mise en place de cette grille cylindrique. Du point de vue montage on positionnera la grille cylindrique au niveau de la partie arrière 2b du corps 2 puis on fixera la partie avant 2a du corps. On procèdera ensuite à la coulée du matériau amortisseur 8 qui sera durci avant de réaliser le chargement du matériau explosif 4 par coulée. Le matériau amortisseur 8 pourra aussi être positionné avant la fixation de la partie avant 2a du corps sur la partie arrière 2b. REVENDICATIONS1- Projectile explosif (1) de gros calibre comportant un corps (2) obturé par un fond (3) et renfermant un chargement explosif (4), projectile caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche d'un matériau amortisseur (8) interposée entre le chargement explosif (4) et le fond (3). 2- Projectile explosif de gros calibre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau 10 amortisseur (8) est constitué par une matière plastique de type thermoplastique ou thermodurcissable. 3- Projectile explosif de gros calibre selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le fond (3) est réalisé de façon monobloc avec le corps (2). 15 4- Projectile explosif de gros calibre selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le fond (3) est une pièce spécifique distincte du corps (2) et fixée à ce dernier. 5- Projectile explosif de gros calibre selon la 20 revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen conformateur d'éclats (10), tel une grille, qui est appliqué sur une paroi interne du fond (3) ou bien noyé dans la couche de matériau amortisseur (8) appliquée contre le fond. 6- Projectile explosif de gros calibre selon une des 25 revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un étui (9) de conformation d'éclats interposé entre le chargement explosif (4) et le corps (2). 7- Projectile explosif de gros calibre selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étui (9) de 30 conformation d'éclats est formé par une grille plane enroulée. 8- Projectile explosif de gros calibre selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étui (9) de conformation d'éclats est sous la forme d'une poche ouverteau niveau d'une partie avant (2a) du corps (2) et épousant sensiblement la forme interne du corps (2) du projectile. 9- Projectile explosif de gros calibre selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps (2) est formé 5 de deux parties (2a,3b) liées l'une à l'autre au niveau d'une zone médiane (ZM) du projectile. 10- Projectile explosif de gros calibre selon une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que la grille (9) formant l'étui et/ou la grille (10) placée au voisinage du 10 fond (3) est réalisée en métal déployé.