Brevet FR3086746A1 — publié le 20200403

Le domaine technique de l'invention est celui des munitions et plus particulièrement des enveloppes destinées à entourer un corps de munition. On connaît par le brevet FR2812385 une munition 5 génératrice d'éclats qui comporte un corps en acier ou en tungstène qui est entouré par une enveloppe, par exemple en matière plastique et qui renferme par exemple une grille métallique permettant de calibrer les éclats engendrés par le corps. 10 Cette enveloppe est spécifiquement conçue pour favoriser la formation des éclats mais elle n'assure aucune protection de la munition vis-à-vis des chocs reçus. On cherche aujourd'hui à réaliser des munitions génératrices d'éclats ayant des performances élevées, c'est-15 à-dire renfermant un explosif ayant une célérité de détonation supérieure ou égale à 8000 mètres par seconde. De tels explosifs permettent la projection d'éclats denses à une vitesse importante, ce qui augmente leur efficacité vis-à-vis des cibles durcies. 20 Malheureusement, ces performances détoniques élevées se conjuguent bien souvent, pour ces explosifs, avec une sensibilité au choc importante comparativement à des compositions ayant une vitesse de détonation moindre. Or on cherche aujourd'hui à réaliser des munitions à vulnérabilité 25 réduite, et pouvant en particulier satisfaire aux exigences de la norme OTAN STANAG 4439, qui liste les épreuves de vulnérabilité associées à des niveaux de réaction attendus. Les moyens connus de déconfinement du corps de munition permettent d'assurer la tenue de la munition aux 30 environnements thermiques intenses (telles que les épreuves d'échauffement rapide et d'échauffement lent spécifiées et référencées dans le STANAG 4439). En revanche, ces dispositifs ne sont d'aucune utilité dans le cas d'agressions purement mécaniques comme l'impact 2 d'éclats tel que spécifié par le STANAG 4439 et par l'Instruction Ministérielle française DGA IPE 211/893 du 21/07/2011. Dans ce cas, c'est la structure même de la munition qui doit contribuer à l'atténuation de l'énergie transmise au chargement par l'impact de l'éclat. Or la définition de cette structure est dictée par les caractéristiques de son fonctionnement détonique, en particulier la vitesse et la répartition des éclats qui seront engendrés par la munition. L'adjonction de protections complémentaires ne peut que freiner la projection des éclats et donc perturber le fonctionnement de la munition et modifier ses caractéristiques opérationnelles. Les protections classiques vis-à-vis des agressions 15 mécaniques (impacts d'éclats au sens du STANAG 4439 et de l'Instruction Ministérielle DGA IPE 211/893) se situent à ce jour au niveau des emballages logistiques. Jusqu'à présent la seule protection des munitions après leur sortie de l'emballage et permettant d'assurer la tenue 20 des exigences du STANAG 4439 a été obtenue par le choix d'un explosif à sensibilité atténuée. Mais de tels explosifs n'ont pas les performances détoniques souhaitées (célérité de détonation supérieure ou égale à 8000 mètres par seconde). C'est le but de l'invention que de proposer une enveloppe 25 permettant de protéger une munition contre les chocs mécaniques reçus sans pour autant gêner le fonctionnement de la munition. L'invention a également pour objet une munition équipée d'une telle enveloppe de protection. 30 Ainsi l'invention a pour objet une enveloppe destinée à être mise en place autour d'un corps générateur d'éclats d'une munition, enveloppe caractérisée en ce qu'elle comprend une paroi interne ayant une géométrie telle qu'elle puisse être positionnée en correspondance de forme avec celle du 3 corps sur lequel elle est destinée à se fixer, paroi interne qui porte des cellules, chaque cellule ayant un profil à contour fermé solidaire de la paroi par une première extrémité et s'étendant radialement à distance de la paroi, 5 les cellules étant régulièrement réparties angulairement et longitudinalement autour de la paroi interne de façon à former un réseau couvrant toute l'enveloppe, les cellules étant non jointives donc séparées les unes des autres tout autour de leur contour par une distance non nulle. 10 Les cellules pourront avoir une forme hexagonale ou une forme cylindrique ou prismatique. Selon une variante, l'enveloppe pourra comporter une paroi externe de protection, de résistance mécanique inférieure à celle de la paroi interne, paroi externe 15 couvrant le réseau de cellules. Avantageusement, les cellules pourront être séparées les unes des autres d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur de la cellule. L'invention a également pour objet une munition explosive 20 comprenant un corps générateur d'éclat renfermant une charge explosive, munition qui est caractérisée en ce que le corps est entouré par une telle enveloppe. Avantageusement, l'enveloppe pourra être positionnée à distance du corps, l'enveloppe étant rendue solidaire du 25 corps au niveau d'au moins deux portées annulaires. La distance séparant l'enveloppe du corps pourra être comprise entre 0,01 mm et 1 mm. Selon un mode particulier de réalisation, l'enveloppe pourra être fabriquée en même temps que le corps par une 30 technologie de fabrication additive. 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 : 4 - La figure la est une coupe longitudinale d'une munition explosive incorporant une enveloppe selon un mode de réalisation de l'invention, coupe réalisée suivant le plan dont la trace AA est repérée à la 5 figure lb ; - La figure lb est une coupe transversale de cette munition explosive, coupe réalisée suivant le plan dont la trace BB est repérée à la figure la ; - La figure 2a schématise en coupe longitudinale 10 partielle une munition selon l'invention déformée par un choc ; - La figure 2b schématise cette même munition lors de la mise en détonation du chargement ; - Les figures 3a et 3b sont des vues schématiques de 5 l'extérieur de l'enveloppe selon des variantes de réalisation de l'invention ; - La figure 4 est une coupe longitudinale partielle d'une munition explosive incorporant une enveloppe selon un autre mode de réalisation de l'invention. 20 En se reportant aux figures la et lb, une munition 1 explosive selon l'invention comprend un corps 2 générateur d'éclats qui renferme une charge explosive 3 et le corps 2 est entouré par une enveloppe 4. La munition est par exemple une charge génératrice d'éclats qui est destinée à former une 25 tête militaire équipant un missile ou une roquette. La munition pourrait également être un projectile explosif ou une bombe (avec un profil de corps qui ne serait pas cylindrique). Le corps 2 générateur d'éclats est globalement 30 cylindrique et d'axe 5. Il comporte deux parois 2a et 2b. Une première paroi 2a (ou paroi interne) comprend un logement cylindrique 6 qui reçoit le chargement explosif 3. 5 Une deuxième paroi 2b (ou paroi externe) est coaxiale à la première et elle est réalisée dans un même matériau que la première paroi. La première paroi 2a et la deuxième paroi 2b présentent 5 chacune, sur leurs surfaces qui sont en regard l'une de l'autre, une alternance de formes en creux 7a,7b et de formes en bosses 8a et 8b. Chaque creux 7a de la première paroi 2a se trouve en regard d'une bosse 8b de la deuxième paroi 2b. Et, d'une façon analogue, chaque creux 7b de la deuxième 10 paroi 2b se trouve en regard d'une bosse 8a de la première paroi 2a. Comme on le voit sur les figures la et lb, cette alternance de creux et de bosses est répartie, non seulement axialement (figure la), mais aussi angulairement le long du 15 profil P séparant les deux parois (figure lb). Une telle structure de générateur d'éclats à double enveloppe est décrite en détails par la demande de brevet FR3038043 et il n'est pas nécessaire de la préciser davantage. 20 L'alternance de creux 7a,7b et de bosses 8a,8b permet de former un maillage qui matérialise des lignes de fragilisation des parois au niveau des différentes zones Za et Zb qui ont les épaisseurs minimales (zones au droit des fonds des creux 7a et 7b) - voir la figure la. 25 Les parois 2a et 2b sont séparées par un espace (non visible sur les figures) dont l'épaisseur est de l'ordre du dixième de millimètre. Cet espace permet de favoriser la rupture des parois 2a et 2b lors de la détonation du chargement explosif 3 contenu par le corps 2. 30 Une telle architecture permet tout à la fois de réaliser une enveloppe relativement épaisse, assurant la tenue mécanique aux environnements de tir sévères, et fragilisée d'une façon reproductible par le maillage, ce qui permet d'engendrer des éclats calibrés. 6 Comme décrit par la demande de brevet FR3038043, les deux parois 2a et 2b, qui sont indémontables l'une par rapport à l'autre en raison des creux et des bosses, sont réalisées de façon simultanée, couche transversale, par 5 couche transversale par un procédé de fabrication additive. Conformément à l'invention, le corps 2 de la munition 1 est entouré par une enveloppe 4. Cette enveloppe 4 comprend une géométrie être positionnée en telle qu'elle puisse 10 correspondance de forme avec celle du corps 2 sur lequel elle est destinée à se positionner. Ici le corps 2 est cylindrique la paroi interne 9 est donc également cylindrique. Il serait bien entendu possible de mettre en oeuvre l'invention avec une autre forme de corps de munition, par exemple ogivée pour un projectile ou un corps de bombe. Suivant le mode de réalisation qui est l'enveloppe 4 est positionnée à distance du existe donc un espace annulaire 12 entre le corps 2 et l'enveloppe 4. La distance est comprise entre 0,01 mm et 1 mm. Du fait du profil cylindrique de l'extérieur du corps 2, il est possible de fixer l'enveloppe 4 par un simple montage mécanique (par exemple filetages au niveau de portées d'extrémité). Ainsi la figure la, l'enveloppe 9 est rendue selon solidaire du corps 2 au niveau d'au moins deux portées annulaires 10, une à chaque extrémité du corps 2. Il est possible en fonction de la longueur du corps 2 de prévoir d'autres portées de soutien de l'enveloppe 9, qui pourront être annulaires ou non. On peut en effet remplacer une portée annulaire par plusieurs plots de maintien répartis angulairement et axialement. On cherchera cependant à limiter le nombre de portées 10 paroi interne 9 ayant une décrit ici, corps 2. Il ou de plots, car elles sont susceptibles de gêner le 7 fonctionnement de la munition 1 en perturbant la génération d'éclats. Avantageusement l'enveloppe 4 (la paroi interne 9 et les cellules 11 qu'elle porte) sera fabriquée en même temps que 5 le corps 2 par une technologie de fabrication additive. Une telle disposition permet de limiter au volume minimum les portées 10 de soutien de l'enveloppe 4. Comme on le voit sur les figures la et lb, la paroi interne 9 porte des cellules 11 qui sont fixées sur elle. 10 Chaque cellule 11 a un profil à contour fermé qui est solidaire de la paroi interne 9 par une première extrémité et qui s'étend radialement à distance de la paroi interne 9. Les cellules 11 sont régulièrement réparties angulairement et longitudinalement autour de la paroi interne 15 9 de façon à former un réseau de cellules couvrant sensiblement toute l'enveloppe 4. Pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté sur la figure la une zone R de la munition 1 qui n'est pas coupée et qui montre les différentes cellules 11 20 fixées à la paroi interne 9. Suivant le mode de réalisation qui est représenté, chaque cellule 11 a une forme hexagonale creuse. On remarque sur les figures que les cellules 11 ne sont pas jointives. Elles sont séparées les unes des autres tout 25 autour de leur contour hexagonal par une distance d non nulle. Cette distance d est sensiblement égale à l'épaisseur de la cellule 11, soit de 0,2 mm à 1 mm (de préférence 0,3 mm) . Les cellules 11 sont réalisées dans le même matériau que 30 la paroi interne 9, par exemple en acier à hautes caractéristiques mécaniques. La paroi 9 portant les cellules 11 forme ainsi une sorte de structure en nid d'abeille mais dont les cellules 11 ne sont pas jointives. La résistance de cette structure est donc 8 plus réduite que celle des structures nid d'abeille classique. Les figures 2a et 2b permettent de schématiser le fonctionnement de l'enveloppe 4 selon l'invention. 5 On a représenté sur la figure 2a une enveloppe 4 entourant un corps 2 d'une munition explosive 1 et recevant un choc radial F. Il résulte du choc F une déformation locale de l'enveloppe 4 et du corps 2. Cependant on remarque que la déformation conduit à rapprocher les cellules 11 les unes des 10 autres. Les cellules 11 deviennent ainsi jointives au droit du choc ce qui accroît la résistance de l'enveloppe 4 à ce niveau. L'enveloppe 4 selon l'invention permet donc d'améliorer la résistance de la munition aux chocs mécaniques externes 15 (chutes, tirs de projectiles petit calibre...). La figure 2b montre à l'inverse une munition explosive 1 en début de détonation. Le corps 2 s'expanse par l'action de la détonation de l'explosif 3. L'enveloppe 4 s'expanse également et, du fait du caractère non jointif des cellules 20 11, la distance d entre les cellules 11 s'accroît et ne perturbe pas la mise en vitesse des éclats engendrés par l'enveloppe 2. Ainsi l'enveloppe 3 selon l'invention a des caractéristiques de déformations différentes suivant le sens 25 de la sollicitation mécanique qu'elle reçoit. Elle est résistante à la flexion (figure 2a) quand le choc vient de l'extérieur en raison du rapprochement des différentes cellules 11 qui deviennent jointives. Elle fléchit par contre facilement (figure 2b) quand le 30 choc vient de l'intérieur en raison de l'écartement des cellules 11 qui s'accroît. L'enveloppe 4 ne perturbe donc pas la formation et la mise en vitesse des éclats du corps 2. Les perturbations dues à l'enveloppe 4 sont d'autant plus atténuées que l'enveloppe 9 4 se trouve pour ce mode de réalisation positionnée à distance du corps 2 (espace annulaire 12). La taille des éclats reste donc identique à celui d'un corps 2 non couvert d'une telle enveloppe 4. 5 S'il est possible de mettre en place, par simple montage mécanique sur le corps 2 d'une munition 1, une enveloppe 4 qui a été fabriquée isolément, on pourra avantageusement fabriquer l'enveloppe 4 et le corps 2 de la munition 1 par une seule et même opération de fabrication additive. 10 L'enveloppe 4 et le corps 2 sont alors réalisés dans le même matériau (acier à hautes caractéristiques mécaniques). Cette technologie permettra d'aménager l'espace annulaire 12 et réalisera également les portées annulaires 10 (zones de matière commune entre le corps 2 et l'enveloppe 4). 15 Il est bien entendu possible de réaliser une enveloppe 4 dans laquelle les cellules 11 ont un autre profil qu'hexagonal. A titre d'exemple la figure 3a montre partiellement un réseau de cellules 11 cylindriques et la figure 3b montre un 20 réseau de cellules 11 à section carrée (prisme à section carrée). Les cellules pourront avoir d'autres formes prismatiques (parallélépipédiques). La figure 4 montre un autre mode de réalisation qui diffère du précédent par la présence d'une paroi externe 13 25 qui couvre le réseau de cellules 11. Cette paroi 13 a pour seul fonction d'assurer une protection de la munition en particulier contre la boue qui pourrait se loger dans les cellules 11. Elle sera de résistance mécanique inférieure à celle du matériau de 30 l'enveloppe 4 pour ne pas gêner les mécanismes décrits précédemment. Elle pourra en particulier avoir une épaisseur réduite (bien inférieure à celle de la paroi interne 9). 10 La paroi externe pourra être réalisée sous la forme d'une mince feuille d'aluminium rapportée à l'extérieur de l'enveloppe REVENDICATIONS1- Enveloppe (4) destinée à être mise en place autour d'un corps (2) générateur d'éclats d'une munition (1), 5 enveloppe caractérisée en ce qu'elle comprend une paroi interne (9) ayant une géométrie telle qu'elle puisse être positionnée en correspondance de forme avec celle du corps (2) sur lequel elle est destinée à se fixer, paroi interne (9) qui porte des cellules (11), chaque cellule (11) ayant un 10 profil à contour fermé solidaire de la paroi (9) par une première extrémité et s'étendant radialement à distance de la paroi (9), les cellules (11) étant régulièrement réparties angulairement et longitudinalement autour de la paroi interne (9) de façon à former un réseau couvrant toute l'enveloppe 15 (4), les cellules (11) étant non jointives donc séparées les unes des autres tout autour de leur contour par une distance (d) non nulle. 2- Enveloppe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cellules (11) ont une forme hexagonale. 20 3- Enveloppe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cellules (11) ont une forme cylindrique. 4- Enveloppe selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi externe (13) de protection, de résistance mécanique inférieure à celle de la 25 paroi interne (9) , paroi externe (13) couvrant le réseau de cellules (11). 5- Enveloppe selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les cellules (11) sont séparées les unes des autres d'une distance (d) sensiblement égale à 30 l'épaisseur de la cellule (11). 6- Munition explosive (1) comprenant un corps (2) générateur d'éclat renfermant une charge explosive, munition caractérisée en ce que le corps (2) est entouré par une enveloppe (4) selon une des revendications 1 à 5. 12 7- Munition explosive selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'enveloppe (4) est positionnée à distance du corps (2), l'enveloppe (4) étant rendue solidaire du corps au niveau d'au moins deux portées annulaires (10). 8- Munition explosive selon la revendication 7, caractérisée en ce que la distance séparant l'enveloppe (4) du corps (2) est comprise entre 0,01 mm et 1 mm. 9- Munition explosive selon une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que l'enveloppe (4) est fabriquée en 10 même temps que le corps (2) par une technologie de fabrication additive.