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CA 02367299 2002-O1-16
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La présente invention se situe dans le domaine
militaire, plus particulièrement dans celui des
munitions explosives à fragmentation, telles que
notamment les bombes, à fragmentation contrSlëe ou non,
destinées par exemple à des opérations anti-pistes,
anti-bunkers ou anti-véhicules (navires, chars, blindés,
etc ) .
Les munitions explosives à fragmentation
comprennent généralement une enveloppe métallique,
préfragmentée ou non, contenant une charge explosive.
Lors de la détonation de la charge, l' enveloppe se
brise en formant des éclats dont les effets destructeurs
sont recherchés. Ces effets sont d'autant plus intenses
que la vitesse des éclats est ëlevée.
I1 est bien connu d'augmenter cette vitesse en
utilisant des explosifs plus puissants, mais ceux-ci
s'avèrent plus coflteux et plus sensibles, donc plus
dangereux à manipuler et à stocker.
L'homme du mëtier à donc le souci permanent, pour
améliorer l'efficacité des munitions explosives à
fragmentation, et notamment des bombes, de rechercher,
pour un chargement explosif donné, de nouveaux concepts,
notamment d'architecture, permettant d'accroftre la
vitesse des éclats obtenus.
La présente invention propose une telle solution.
Elle a pour objet un nouvel élément de munition
explosive à fragmentation qui comprend .
- une enveloppe, de prëfêrence métallique,
susceptible de générer des ëclats, ayant un axe
de révolution,
- un chargement explosif contenu dans ladite
enveloppe et revêtu par elle, c'est-à-dire enrobé
par ladite enveloppe, ayant le même axe de
révolution que celui de l'enveloppe, et
comportant un évidement en forme de canal
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cylindrique dont les génératrices sont parallèles
à l'axe de révolution du chargement explosif,
- un moyen unique d'amorçage dudit chargement
explosif.
Ce nouvel élément de munition selon l'invention est
caractérisé en ce que le moyen unique d'amorçage est un
moyen d'amorçage périphérique et ponctuel, c'est è dire
localisé en un seul point sur la surface de révolution
du chargement explosif.
Par moyen « unique » d'amorçage, il faut
normalement comprendre que le chargement explosif ne
comprend pas d'autre moyen d'amorçage.
Par « surface de révolution », il faut
classiquement comprendre une surface engendrée par la
rotation d'une courbe (génératrice) autour d'une droite
fixe (axe de révolution).
Par « génératrices » du canal cylindrique, il faut
classiquement comprendre l'ensemble des droites
parallèles s'appuyant sur une courbe plane fermée
Z0 (directrice) définissant un cylindre.
Ce nouveau concept d'architecture selon l'invention
ne doit pas être interprété avec une rigueur
mathématique. Le canal peut notamment n'étre que
cylindroYde et les génératrices peuvent n'étre
qu'approximativement parallèles à l'axe de révolution du
chargement, qui lui-méme peut ne pas étre rigoureusement
de révolution.
Divers concepts d'amorçage de munitions explosives
à fragmentation sont décrits dans l'état de la
technique.
Le brevet FR 2.778.978 décrit par exemple un
projectile d'artillerie à fragmentation comprenant un
chargement explosif contenu dans une enveloppe.
L'amorçage du chargement s'effectue soit centralement
dans la charge explosive, soit c8té fond.
Le brevet FR 2.748.102 décrit une munition à
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fragmentation dont le chargement explosif comporte un
canal central cylindrique dans lequel est logé le moyen
d'amorçage du chargement.
Le brevet GB 2 318 631 décrit un élëment cylin
drique de munition explosive essentiellement constitué
d'une part d'une paroi annulaire creuse en acier dans
laquelle se trouve noyé un chargement explosif et
d'autre part d'un système d'amorçage multipoints du
chargement explosif.
Le brevet FR 2.679.640 décrit un appareillage
d'amorçage multipoints destiné à constituer un
conformateur d'onde de détonation pour les charges
formées ou à éclats.
Le chargement explosif ne comporte pas d'évidement en
forme de canal cylindrique.
Le brevet US 4.579.059 dëcrit un projectile
tubulaire à fragmentation dont la paroi, creuse,
délimite une chambre annulaire contenant un chargement
explosif qui est ainsi totalement noyé dans le tube.
Par ailleurs, le moyen d'amorçage du chargement se situe
au niveau d'une face latérale de ce chargement, et non
pas à sa périphérie.
Le concept d'architecture précitë selon l'invention
n'est donc pas connu de l'homme du métier. I1 permet, de
façon inattendue et particulièrement simple et peu
coûteuse, d'accroître considérablement, pour un
chargement explosif donné, la vitesse des éclats
obtenus, sans accroftre les risques pyrotechniques liés
à la manipulation et au stockage.
Selon une variante particulièrement préférée de
l'invention, l'enveloppe de révolution susceptible de
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générer des éclats et le chargement explosif de
révolution qu'elle enrobe ont une forme cylindrique ou
ogivale. Comme exemples d'autres formes de révolution,
on peut citer les formes conique et tronconique.
Selon l'invention, le terme «ponctuel» ou «point»
ne doit pas être interprété avec une rigueur
mathématique. En pratique, ce terme signifie une faible
surface assimilable à un point comparativement à la
surface totale de révolution du chargement. Un moyen
l0 d'amorçage usuel comprenant un détonateur et un relais
cylindrique de diamètre lOmm en explosif de type
hexocire en contact avec la périphérie d'un chargement
de diamètre 150mm et de longueur 100mm permet d' assurer
un amorçage périphérique ponctuel au sens de la présente
invention.
Le tir d'une balle perforante en acier représente un
autre exemple de moyen d'amorçage ponctuel selon
l'invention.
De façon générale, on peut utiliser tout moyen
d'amorçage usuel bien connu de l'homme du métier,
notamment des systèmes d'amorçage à booster d'explosif
ou à élément projeté.
Selon l'invention, la transition vers la détonation
après l'amorçage peut être de type Transition-Choc
Détonation (TCD) ou de type Transition vers la
Détonation retardée, encore appelëe transition
« inconnue » vers la détonation (TXD). Ces 2 mécanismes
de transition vers la détonation sont bien connus de
l'homme de métier.
Selon la transition TCD, l'amorçage génëre une onde de
choc dont le niveau en pression et en durée de maintien
est supérieur au seuil d'aptitude à la détonation du
matériau énergétique qui est une caractéristique de ce
matériau.
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Selon la transition TXD, dont la durée est beaucoup plus
longue, l'amorçage génère une onde de choc dont le
niveau en pression et en durée de maintien est inférieur
su seuil de fonctionnement TCD précitë. Cette onde de
S choc peu réactive endommage physiquement le matériau,
puis, après réflexion sur la paroi de la munition et
combinaison avec une autre onde, revient en surpression
sur le matériau endommagé, ce qui provoque sa
décomposition chimique et sa détonation.
L'homme du métier sait, par calcul ou par
expérimentation, choisir un moyen d'amorçage permettant,
pour un chargement explosif donné, d'obtenir une
transition vers la détonation du type TCD ou de type
TXD.
Selon une variante particuliérement préférée de
l'invention, le moyen unique d'amorçage est tel qu'il
puisse provoquer une transition TXD, en générant une
onde de choc dont le niveau en pression et en durée de
maintien est infërieur au seuil d'aptitude à la
détonation du chargement explosif (seuil de
fonctionnement TCD).
De façon particulièrement inattendue, on a constaté que
cette variante permettait d'accroitre encore plus la
vitesse des éclats obtenus comparativement à la variante
d'amorçage avec transition vers la détonation de type
TCD.
Selon une autre variante préférée de l'invention,
l'évidement en forme de canal cylindrique est situé dans
le chargement en position centrale de telle sorte que
l'axe de révolution du chargement explosif traverse
l'évidement.
Selon une autre variante prëférée, la section du
canal cylindrique constituant l'évidement est
circulaire, elliptique, carrée, rectangulaire,
trapézoYdale, polygonale ou étoilée.
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De façon particulièrement préférée, l'évidement est
un canal cylindrique de révolution, c' est à dire que sa
section est circulaire, dont l'axe coincide,
rigoureusement ou approximativement, avec l'axe de
rëvolution du chargement explosif.
Le rapport entre la section du chargement explosif
et la section de l'évidement est de préférence et en
général compris entre 5 et 100.
L'évidement en forme de canal cylindrique peut
transpercer le chargement explosif, c'est à dire
comporter 2 ouvertures, ce qui est préfëré, mais il peut
aussi ne comporter qu'une seule ouverture, c8té fond ou
c8té avant du chargement, ou bien encore ne comporter
aucune ouverture, c'est à dire qu'il est alors
emprisonné dans le chargement.
L'évidement dans le chargement explosif est de
préférence vide de toute matière, c'est à dire qu'il ne
contient que de l'air ou un gaz quelconque, mais il peut
aussi au moins partiellement contenir un matériau inerte
de basse densité.
Par « basse » densité, il faut comprendre une densité
nettement inférieure à celle du matériau énergétique
constituant le chargement explosif, c'est-à-dire
inférieure à environ 70% de la densité du matériau
énergétique.
Comme exemples de tels matériaux inertes de basse
densité, on peut citer les mousses et les caoutchoucs
ayant une densité comprise entre environ 0,1 g/cm3 et
environ 1,3 g/cm3.
Selon l'invention, l'explosif constituant le
chargement peut étre tout explosif bien connu de l'homme
du métier dans le domaine des munitions à fragmentation.
Cet explosif est en génêral et de préférence un solide,
mais il peut également être par exemple un liquide
visqueux. Dans ce cas, l'évidement en forme de canal
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cylindrique doit bien entendu être matérialisé par une
enveloppe solide, par exemple métallique.
Les explosifs composites sont particulièrement préférés
comme explosifs solides, c'est à dire des explosifs
obtenus à partir de compositions explosives à liant
plastique mises en oeuvre par coulée puis
polymérisation, constituées d'un liant plastique chargé
contenant au moins une charge explosive nitrée organique
comme l'hexogène ou l'octogène.
l0 Comme exemples d'autres explosifs solides convenant bien
dans le cadre de la présente invention, on peut citer
les explosifs coulés fondus comme ceux à base de TNT
(hexolites, octolites, etc...), et les explosifs à liant
plastique mis en oeuvre par compression.
La présente invention a également pour objet un
procédé permettant d'accroitre la vitesse des éclats
obtenus lors de la détonation d'un élément de munition
explosive â fragmentation comprenant
- une enveloppe susceptible de générer des éclats, ayant
2o un axe de révolution,
- un chargement explosif enrobé dans ladite enveloppe,
ayant le même axe de révolution que celui de
l'enveloppe, et comportant un évidement en forme de
canal cylindrique dont les génératrices sont
parallèles à l'axe de révolution du chargement
explosif.
Ce nouveau procédé selon l'invention est
caractérisé en ce que la détonation résulte d'un
amorçage du chargement explosif uniquement localisé à la
3o périphérie du chargement explosif, et ponctuel.
De façon préférêe, selon ce nouveau procédé, le
moyen d'amorçage est tel qu'il provoque une transition
vers une détonation de type TXD, c'est à dire que
l'amorçage du chargement explosif génère une onde de
choc dont le niveau en pression et en durée de maintien
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est inférieur au seuil d'aptitude à la détonation du
chargement explosif.
La figure 1 jointe représente une coupe schématique
d'un élément de munition explosive à fragmentation selon
l'invention.
Dans la rêalisation schématisée selon la figure 1,
l'élément de munition comprend .
- une enveloppe 1 métallique, cylindrique, pleine,
susceptible de générer des éclats, ayant un axe de
rêvolution 2,
- un chargement explosif 3, contenu dans ladite
enveloppe 1 et revêtu par ladite enveloppe 1. Ce
chargement explosif 3 est donc cylindrique et possède
le méme axe de révolution 2 que celui de l'enveloppe
1.
Le chargement explosif 3 comporte, sur toute sa
longueur, un évidement 5 en forme de canal cylindrique
dont les génératrices 6, 7 sont parallèles à l'axe de
révolution 2 du chargement explosif 3 et dont la paroi
est constituëe par le chargement explosif 3.
L'évidement 5, qui transperce le chargement explosif
3, est un canal cylindrique de révolution dont l'axe
coincide avec l'axe de rêvolution 2 du chargement
explosif 3.
- un moyen unique d'amorçage 4 du chargement explosif 3,
permettant d'assurer un amorçage périphérique du
chargement, en un seul point.
Un dispositif expérimental 9, non détaillé figure 1,
bien connu de l'homme du métier, permet de visualiser, à
l'aide d'une caméra à balayage de fente, les phénomènes
et effets produits après l'amorçage du chargement, et
notamment de déterminer le type de la transition vers la
détonation et la vitesse des éclats obtenus. L'axe de la
fente est approximativement situé dans l'axe d'amorçage
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10, du c4té opposé â l'amorçage par rapport à l'élément
de munition.
Les exemples non limitatifs suivants illustrent
l'invention et les avantages qu'elle procure.
F~cempl~l
on a réalisé un élément de munition explosive à
fragmentation comme schématisé figure 1, de longueur
100mm.
l0 L'enveloppe 1 est lisse, en acier, d'épaisseur l,5mm.
Le diamètre extérieur du chargement explosif 3 est
150mm.
Le diamètre de l'évidement 5 est 50mm.
Le matériau énergétique constituant le chargement
explosif 3 est un explosif composite constitué de 55% en
poids d'octogène, 12% en poids de perchlorate
d'ammonium, 3% en poids d'aluminium et 30% en poids
d'une matrice polymërique énergétique réticulée obtenue
par polymérisation, par le biuret trihexane
isocyanate(BTHT), d'un polyadipate de diéthylèneglycol
en présence d'un plastifiant ënergëtique constitué d'un
mélange de nitroglycérine et de trinitrate de
butanetriol.
L'évidement 5 est classiquement obtenu à l'aide d'un
noyau central positionné dans le moule avant la coulée
de la composition explosive non polymérisée.
Le moyen d'amorçage 4 comprend un détonateur haute
tension usuel bien connu de l'homme du métier et un
relais cylindrique en hexocire (95% d'hexogène et 5% de
cire) de diamètre lOmm et hauteur lOmm, bien en contact
avec la surface de révolution du chargement explosif 3,
grâce à une perforation de diamètre correspondant dans
l'enveloppe 1.
Après amorçage, on a pu constater, à l'aide du
dispositif expérimental 9
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l
- un mécanisme de transition vers la détonation de type
TCD.
- Une expansion quasi hémisphérique de l'enveloppe 1 en
acier.
- Une vitesse de relèvement de l'enveloppe 1 en fonction
du temps, mesurée au niveau de la génératrice 11
opposée à la génératrice 8 sur laquelle se produit
l'amorçage, permettant de déduire une vitesse initiale
des éclats de 2870 m/s.
On a réalisé un élément de munition explosive à
fragmentation identique à celui de l'exemple 1, mais
dépourvu du détonateur, de son relais d' hexocire, et de
la perforation correspondante de l'enveloppe 1. On a
obtenu un amorçage périphérique du chargement explosif
en tirant, vers la périphérie de l'enveloppe 1, avec un
angle de tir de 90° par rapport au plan de tangence du
point d'impact, c'est à dire selon l'axe d'amorçage 10
du c8té opposé au dispositif expérimental 9 par rapport
à l'élément de munition, une balle perforante en acier
de type PF1, de diamètre 12,7mm, à la vitesse de
1000m/s.
Cette balle perforante représente le moyen unique
d'amorçage 4 selon l'invention et la figure 1.
On a constaté, à l'aide du dispositif expérimental 9,
un mécanisme de transition vers la détonation de type
TXD, une expansion de l'enveloppe 1 qualitativement
identique à celle observée pour l'exemple 1, mais
quantitativement supérieure, puisque la courbe vitesse
de relèvement de l'enveloppe en fonction du temps permet
de déduire une vitesse initiale des éclats de 3370 m/s.
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ZZ
~i~.si~~
Cet exemple comparatif ne fait pas partie de
l'invention. I1 a été réalisé dans le seul but de bien
mettre en évidence les avantages procurés par
l'invention, et notamment le gain important obtenu en
vitesse initiale des éclats.
Selon cet exemple comparatif, on a tout d'abord
réalisé un élément de munition explosive à fragmentation
rigoureusement identique à celui de l'exemple 2.
Aprês un amorçage plan conventionnel du chargement
explosif, au niveau de l'une des 2 faces planes, à
l'aide d'un générateur d'ondes planes (GOP) couplé à un
relais en hexocire 95/5 de diamètre 10 mm et hauteur
10 mm lui méme couplé à un détonateur haute-tension
usuel, on a constaté un mécanisme de transition vers la
détonation de type TCD et une vitesse initiale des
éclats de 2400 m/s.
Le gain obtenu en vitesse initiale des éclats selon
l'invention est donc de l'ordre de 20% selon la
configuration objet de l'exemple 1 et de l'ordre de 40%
selon la configuration objet de l'exemple 2.
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