Charge génératrice de noyau ayant une tenue à l'accélération améliorée

Abstract

 L'invention a pour objet une charge génératrice de noyau (1) comportant un chargement explosif (3) disposé dans une enveloppe (2) et un revêtement (4) destiné à être mis en mouvement par la détonation de l'explosif. Cette charge est caractérisée en ce que le revêtement (4) est mis en place sur un support (5) comportant une portée cylindrique (5a) ajustée au diamètre interne de l'enveloppe (2), support rendu solidaire de l'enveloppe par des moyens de liaison et assurant ainsi le maintien axial du chargement explosif (3) par rapport à l'enveloppe (2).

Description

[0001] Le domaine technique de l'invention est celui des charges génératrices de noyau.

[0002] Ces charges comportent généralement un chargement explosif disposé dans une enveloppe et un revêtement ayant globalement la forme d'une calotte sphérique.

[0003] Lors de la détonation de l'explosif, le revêtement est mis en mouvement par l'onde de pression incidente. Il se déforme en se retournant "en doigt de gant", c'est à dire qu'il se transforme en un projectile (ou noyau) dont la partie avant est constituée par la zone axiale du revêtement et la partie arrière est une jupe formée par la périphérie du revêtement.

[0004] Le brevet FR2627580 décrit une telle charge.

[0005] Lorsqu'une charge génératrice de noyau est disposée dans un vecteur tel un obus, dont elle est destinée à être éjectée sur trajectoire, elle se trouve soumise à des efforts d'accélération importants, tant au moment du tir de l'obus que lorsque la charge se trouve éjectée hors de celui-ci.

[0006] Ces efforts peuvent provoquer une désolidarisation du revêtement et du chargement ou tout au moins une dégradation du revêtement, nuisant ainsi à la formation ultérieure du noyau.

[0007] Le problème de la tenue du revêtement aux efforts d'accélération est d'autant plus complexe que la charge se trouve en principe soumise lors du tir d'un vecteur à une première accélération, puis elle connaît lors de l'éjection de la charge hors du vecteur une deuxième accélération ayant un sens inverse de celui de la première.

[0008] Il n'est ainsi pas possible de donner à la charge une orientation à l'intérieur du vecteur qui assure dans tous les cas un contact intime permanent entre le revêtement et le chargement explosif quelles que soient les contraintes d'accélération.

[0009] On cherche habituellement à assurer le maintien axial du revêtement et du chargement par rapport à l'enveloppe de la charge en frettant le revêtement sur la surface interne de l'enveloppe.

[0010] On peut également assurer ce maintien axial avec une butée formée par un rebord, solidaire de l'enveloppe, et placé devant une zone circulaire périphérique du revêtement.

[0011] De telles solutions connues sont décrites par le brevet FR2657156.

[0012] Cependant elles ne donnent pas entière satisfaction, en particulier dans le cas où le matériau du revêtement est un matériau ductile ou un matériau pour lequel la formation du noyau est perturbée par la présence de contraintes locales sur le revêtement.

[0013] Ainsi, la fixation par frettage génère des contraintes sur la périphérie du revêtement qui perturberont la formation et la reproductibilité de la jupe du noyau.

[0014] La présence d'une butée devant une zone circulaire du revêtement risque d'arracher la jupe du noyau, perturbant ainsi gravement sa stabilité.

[0015] De plus, les charges génératrices de noyau sont soumises lors des phases de stockage à des contraintes thermiques qui provoquent des dilatations dont l'amplitude est différente pour le chargement explosif et pour l'enveloppe métallique.

[0016] De telles dilatations (qui engendrent des contraintes aux contacts) viennent compliquer la définition des moyens de liaison du revêtement et de l'enveloppe.

[0017] Afin d'accroître les performances balistiques des noyaux on est conduit également à diminuer l'épaisseur de la partie périphérique du revêtement qui est en contact avec l'enveloppe.

[0018] Lorsque cette partie devient trop mince, des fuites des gaz engendrés par la détonation du chargement sont à craindre au niveau de la zone de contact entre enveloppe et revêtement, zone déjà fortement sollicitée par l'expansion des produits de détonation.

[0019] Ces fuites perturbent gravement la formation de la jupe du noyau ce qui diminue ses performances balistiques.

[0020] C'est le but de l'invention que de proposer une charge génératrice de noyau ne présentant pas de tels inconvénients.

[0021] La charge selon l'invention présente ainsi une excellente tenue du revêtement et du chargement aux contraintes d'accélération subies à l'intérieur du vecteur sans occasionner de perturbations à la formation du noyau.

[0022] Ce maintien est également assuré quelles que soient les contraintes thermiques subies.

[0023] De plus, grâce à l'invention, il devient possible de définir un revêtement présentant une zone périphérique très mince sans craindre de fuites de gaz pouvant perturber la formation de la jupe du noyau.

[0024] Ainsi l'invention a pour objet une charge génératrice de noyau comportant un chargement explosif disposé dans une enveloppe et un revêtement destiné à être mis en mouvement par la détonation du chargement explosif, charge caractérisée en ce que le revêtement est mis en place sur un support comportant une portée cylindrique ajustée au diamètre interne de l'enveloppe, support rendu solidaire de l'enveloppe par des moyens de liaison et assurant ainsi le maintien axial du chargement explosif par rapport à l'enveloppe.

[0025] Selon différents modes de réalisation, le support pourra être annulaire ou comporter une surface sensiblement conique en contact avec le chargement explosif.

[0026] Selon un autre mode de réalisation, le support pourra être une coupelle appliquée sur le chargement explosif et portant un logement destiné à recevoir le revêtement.

[0027] Le matériau de la coupelle aura de préférence une impédance de choc inférieure à celle du revêtement.

[0028] On pourra notamment réaliser le revêtement en Tantale et la coupelle en alliage d'aluminium.

[0029] Selon une variante, le support est fixé à l'enveloppe par des moyens de liaison qui comprennent une rondelle déformable disposée entre le support et une surface d'appui solidaire de l'enveloppe.

[0030] La rondelle déformable pourra comporter des languettes ressorts, régulièrement réparties angulairement et qui sont disposées de façon à permettre une déformation par compression de la rondelle.

[0031] Les languettes ressorts pourront avoir une forme d'arcs de cercle concentriques à la rondelle.

[0032] 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 1 représente schématiquement en coupe longitudinale partielle une charge génératrice de noyau selon un premier mode de réalisation de l'invention,
• la figure 2 représente en coupe longitudinale partielle une charge génératrice de noyau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
• la figure 3 représente en coupe longitudinale partielle une charge génératrice de noyau selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
• les figures 4a et 4b montrent la rondelle ressort utilisée dans ce troisième mode de réalisation, la figure 4b étant une coupe suivant le plan repéré AA sur la figure 4a.

[0033] Si on se reporte à la figure 1, une charge génératrice de noyau 1 selon l'invention comporte de façon connue une enveloppe 2 cylindrique à l'intérieur de laquelle est placé un chargement explosif 3 sur lequel est appliqué un revêtement métallique 4.

[0034] Le chargement explosif est destiné à être initié par des moyens d'amorçage de type connu et non représentés ici.

[0035] Le revêtement 4 est mis en place sur un support annulaire 5 qui présente une portée cylindrique 5a ayant un diamètre égal au diamètre interne de l'enveloppe.

[0036] Ainsi le diamètre du revêtement 4 est ici inférieur au diamètre de la portée 5a donc à celui de l'enveloppe 2.

[0037] Le support 5 comporte une face convexe 6 qui est en contact avec le chargement explosif 3 et il présente une collerette circulaire 7 qui vient en appui sur l'extrémité de l'enveloppe 2.

[0038] La collerette 7 est percée de trous régulièrement répartis angulairement et qui permettent sa solidarisation avec l'enveloppe 2 au moyen de vis 8.

[0039] Le revêtement 4 se loge donc dans un alésage 5b du support 5 et sa face arrière 4a est en appui, d'une part sur le chargement explosif 3 (au niveau d'une partie médiane du revêtement), et d'autre part sur une portée 9 du support 5 (au niveau de la périphérie du revêtement).

[0040] Cette charge est destinée à être mise en place dans un vecteur (non représenté), tel un obus cargo d'artillerie.

[0041] Un tel obus qui éjecte la ou les charges à un instant donné sur trajectoire est connu par exemple par le brevet FR2682754.

[0042] Si la charge est positionnée dans le vecteur de telle sorte que l'accélération de tir pousse le revêtement 4 contre le chargement explosif, la direction de l'accélération qui sera subie par la charge au moment de son éjection sur trajectoire sera inverse.

[0043] La charge est soumise alors à des efforts d'accélération qui ont pour effet de pousser le chargement explosif 3 contre le support annulaire 5. Ce dernier, qui est solidaire de l'enveloppe 2 grâce aux vis 8, assure le maintien axial du chargement 3, réduisant ainsi les contraintes dans le revêtement 4.

[0044] Le revêtement n'est en fait soumis qu'à ses propres forces d'inertie qui peuvent être équilibrées par un collage du revêtement sur le support 5 (au niveau de la portée 9) et sur le chargement 3.

[0045] On dimensionnera le support 5 de façon à ce qu'il assure sa fonction de maintien axial du chargement explosif. On réalisera de préférence le support en métal par exemple en un alliage léger comme un alliage d'aluminium.

[0046] Au moment de l'initiation de la charge, le revêtement se trouve déformé par l'onde de choc qui lui est communiquée par l'explosif, soit directement, soit au travers du support 5 qui permet en outre de moduler l'impulsion subie par le revêtement.

[0047] Le support 5 assure ainsi un maintien axial du chargement sans qu'un obstacle ne soit placé devant le revêtement. Il ne perturbe donc pas la formation du noyau.

[0048] Grâce au support 5 proposé par l'invention, aucune fuite de gaz ne se produit à la périphérie du revêtement au moment de la mise en vitesse de celui-ci. Il devient alors possible de définir un revêtement dont la périphérie est très mince sans qu'il en résulte de problèmes de fuite de gaz ni de problèmes de fixation du revêtement.

[0049] En effet le revêtement est soutenu à sa périphérie par le support, et il est possible d'ajuster l'épaisseur de ce dernier en fonction de l'épaisseur du revêtement et de ses caractéristiques de déformation.

[0050] Le support permet donc également d'améliorer la formation du jupage du noyau engendré par le revêtement.

[0051] La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le support annulaire 5 est en contact avec le chargement explosif au niveau d'une surface conique 10. Ce mode de réalisation du support est plus rigide que le mode de réalisation précédent.

[0052] De plus, il permet d'augmenter la surface de contact entre le revêtement et l'explosif sans pour autant diminuer la rigidité du maintien du chargement.

[0053] Comme dans le mode de réalisation précédent, le revêtement est collé au support 5 au niveau d'une portée 9 et collé au chargement 3 et il est soumis essentiellement à ses propres forces d'inertie.

[0054] La figure 3 montre un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel le support 5 n'est plus annulaire mais affecte la forme d'une coupelle appliquée sur le chargement explosif 3 et portant un logement 11 destiné à recevoir le revêtement 4.

[0055] Comme dans les modes précédents, le support / coupelle 5 comporte une portée cylindrique 5a ayant un diamètre égal au diamètre interne de l'enveloppe 2.

[0056] Suivant ce mode de réalisation, les moyens de liaison du support 5 à l'enveloppe 2 comprennent une rondelle déformable 12 qui est disposée entre une face annulaire 13 du support 5 et un écrou 14 vissé à l'extrémité de l'enveloppe 2.

[0057] L'écrou 14 constitue ainsi une surface d'appui solidaire de l'enveloppe 2.

[0058] Les diamètres internes D1 de la rondelle 12 et D2 de l'écrou 14 sont choisis supérieurs au diamètre externe du revêtement 4, ainsi il n'y a aucun obstacle disposé en avant du revêtement et susceptible de venir perturber la formation du noyau.

[0059] La rondelle 12 est représentée plus en détails aux figures 4a et 4b. Elle est réalisée en tôle d'acier à ressort emboutie et elle comporte des languettes ressorts 15 (ici quatre languettes), régulièrement réparties angulairement, et qui sont en appui sur la face annulaire 13 du support 5.

[0060] Ces languettes ressort 15 ont ici la forme d'arcs de cercles concentriques à la rondelle 12 et elles sont obtenues par découpe de la rondelle.

[0061] Grâce aux languettes 15, la rondelle 12 est déformable en compression et elle permet de rattraper les jeux axiaux entre le chargement explosif 3 (portant le support 5) et l'enveloppe 2, principalement les jeux dus aux dilatations thermiques différentielles.

[0062] Lorsque la charge est soumise à une force d'accélération orientée du chargement 3 vers le support 5, (par exemple lors de l'éjection de la charge hors du vecteur), un léger déplacement axial du chargement explosif portant le support et le revêtement se produit jusqu'à écrasement complet de la rondelle 12. Ce déplacement axial est égal aux maximum des dilatations thermiques rencontrées, il est de l'ordre de 0,5 mm.

[0063] Une fois écrasée, la rondelle assure (avec le support 5) le maintien axial du chargement 3 par rapport à l'enveloppe 2 de la charge.

[0064] Lors du relâchement des efforts d'accélération, les languettes 15 ramènent par l'intermédiaire de la coupelle le revêtement et le chargement en contact avec le fond de la charge (position initiale de la charge).

[0065] Là encore le revêtement n'est soumis à aucune force autre que sa propre inertie.

[0066] L'avantage de ce mode de réalisation est qu'il permet d'assurer une excellente tenue mécanique à l'accélération d'éjection de la charge tout en autorisant les dilatations thermiques d'une façon très fiable et reproductible.

[0067] On dimensionnera le support 5 en fonction de l'amplitude des efforts d'accélération subis.

[0068] On pourra adopter une rondelle 12 telle que, lorsque l'obus est entraîné en rotation, les extrémités des languettes 15 s'engagent dans la coupelle/support 5. On assure ainsi l'entraînement en rotation du support par la rondelle 12 (elle même entraînée en rotation par l'écrou 14, par exemple au moyen de méplats non représentés).

[0069] La rondelle 12 devra donc être définie de telle sorte que, les languettes viennent en appui sur le support et aient une orientation telle que le sens de rotation de l'obus corresponde à un arc orienté de la base de la languette vers son extrémité libre.

[0070] La coupelle 5 est interposée entre le chargement explosif et le revêtement. Lors de l'initiation du chargement elle transmet au revêtement le choc qu'elle reçoit de l'explosif.

[0071] On donnera à la partie de la coupelle 5 disposée entre l'explosif et le revêtement 4 une épaisseur qui sera choisie de façon à favoriser la formation du noyau tout en assurant la tenue mécanique aux contraintes rencontrées lors de l'éjection.

[0072] On choisira de préférence un matériau métallique dont l'impédance de choc est inférieure à celle du revêtement.

[0073] On pourra par exemple réaliser une coupelle en alliage d'aluminium dont l'épaisseur est de l'ordre du millimètre pour soutenir un revêtement en tantale.

[0074] Comme dans les modes de réalisation précédents, le support/coupelle 5 permet de réduire l'influence d'une fuite de gaz à la périphérie du revêtement au moment de l'initiation de l'explosif.

[0075] A titre de variante on pourra remplacer la rondelle élastique 22 par une rondelle en élastomère compressible.

[0076] A titre de variante il est bien sûr possible pour compenser les dilatations de prévoir des moyens compressibles (tel une couche d'un élastomère) disposés entre le chargement explosif et le revêtement et/ou le support (ou la coupelle) ou bien entre le fond de l'enveloppe 2 et le chargement explosif.

Revendications

1. Charge génératrice de noyau (1) comportant un chargement explosif (3) disposé dans une enveloppe (2) et un revêtement (4) destiné à être mis en mouvement par la détonation du chargement explosif, charge caractérisée en ce que le revêtement (4) est mis en place sur un support (5) comportant une portée cylindrique (5a) ajustée au diamètre interne de l'enveloppe (2), support rendu solidaire de l'enveloppe par des moyens de liaison et assurant ainsi le maintien axial du chargement explosif (3) par rapport à l'enveloppe (2).

2. Charge génératrice de noyau selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support (5) est annulaire.

3. Charge génératrice de noyau selon la revendication 2, caractérisée en ce que le support (5) comporte une surface (10) sensiblement conique en contact avec le chargement explosif (3).

4. Charge génératrice de noyau selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support (5) est une coupelle appliquée sur le chargement explosif (3) et portant un logement (11) destiné à recevoir le revêtement (4).

5. Charge génératrice de noyau selon la revendication 42, caractérisée en ce que le matériau de la coupelle (5) a une impédance de choc inférieure à celle du revêtement (4).

6. Charge génératrice de noyau selon la revendication 5, caractérisée en ce que le revêtement (4) est réalisé en Tantale et la coupelle (5) en alliage d'aluminium.

7. Charge génératrice de noyau selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le support (5) est fixé à l'enveloppe (2) par des moyens de liaison qui comprennent une rondelle (12) déformable disposée entre le support (5) et une surface d'appui (14) solidaire de l'enveloppe (2).

8. Charge génératrice de noyau selon la revendication 7, caractérisée en ce que la rondelle déformable (12) comporte des languettes ressorts (15), régulièrement réparties angulairement et qui sont disposées de façon à permettre une déformation par compression de la rondelle (12).

9. Charge génératrice de noyau selon la revendication 8, caractérisée en ce que les languettes ressorts (15) ont une forme d'arcs de cercle concentriques à la rondelle (12).

Dessins