Munition comportant un corps, un chargement explosif et des moyens de calage entre le corps et le chargement explosif

Abstract

 L'invention concerne une munition, telle qu'un missile, une roquette ou un projectile comportant un corps (2) formant un volume intérieur (5) et un chargement explosif (10) confiné dans le volume intérieur (5). Elle s'applique notamment, mais pas exclusivement, aux munitions dont le chargement explosif (10) comporte des molécules explosives enrobées dans un liant polymère.
Selon l'invention, le chargement explosif (10) épouse sensiblement une surface longitudinale intérieure (11) du volume intérieur (5), cette surface intérieure (11) est sensiblement de révolution autour d'un axe (X) et elle comporte des parties saillantes (14) et/ou des cavités permettant de maintenir le chargement explosif (10) calé dans le corps (2).

Description

[0001] L'invention concerne une munition, telle qu'un missile, une roquette ou un projectile comportant un corps formant une enveloppe et un chargement explosif confiné dans l'enveloppe. Elle s'applique notamment, mais pas exclusivement, aux munitions dont le chargement explosif comporte des molécules explosives enrobées dans un liant polymère.

[0002] Actuellement, les munitions explosives sont généralement chargées avec un explosif de type dit coulé-fondu, c'est-à-dire un explosif qui est coulé à l'état liquide dans le corps de la munition et qui se solidifie en revenant à une température inférieure à son point de fusion. Cependant, de nouvelles exigences en matière de sécurité conduisent à changer le type d'explosif. Ces exigences sont notamment imposées par le label MURAT (munitions à risques atténués), qui vise à rendre les munitions moins sensibles aux agressions accidentelles et terroristes. Un nouveau type d'explosif a ainsi été développé. Ce type d'explosif comprend des molécules explosives enrobées dans un liant polymère, par exemple un hexogène enrobé dans un liant polybutadiène. Les explosifs de ce type sont appelés explosifs composites. Ils permettent de répondre plus facilement aux exigences d'insensibilisation. Cependant, les propriétés physiques des explosifs composites font apparaître de nouveaux problèmes. Un premier problème est dû à leur coefficient de dilatation thermique relativement élevé en comparaison avec celui des explosifs coulés-fondus. Les munitions étant soumises à d'importantes variations de température, le chargement explosif subit des dilatations qui interdisent de le coller sur toute la surface interne du corps de la munition. Ces nouveaux chargements sont donc généralement libres ou quasi-libres dans le corps de munition, de manière à ce qu'ils ne soient pas dans un état contraint permanent et qu'ils ne fissurent pas dans le temps. Les explosifs composites sont, après malaxage et chargement in situ, polymérisés à une température généralement voisine de 50°C à 60°C. Après retour à température ambiante, le volume du chargement explosif a diminué et induit un jeu non négligeable entre le chargement et le corps de la munition. Ce jeu est plus important qu'avec un chargement coulé-fondu dans la mesure où le coefficient de dilatation thermique des explosifs composites est supérieur à celui des explosifs coulés-fondus. Par ailleurs, les munitions doivent pouvoir être stockées et utilisées dans de larges plages de températures, typiquement comprises entre - 50°C et + 70°C. En conséquence, le jeu entre le chargement explosif et le corps est susceptible de varier et peut devenir très important dans les températures basses d'utilisation et de stockage. Pour les munitions stabilisées de façon gyroscopique, la présence d'un jeu implique la création d'un balourd qui modifie la trajectoire de la munition et réduit sa portée. L'effet du balourd est particulièrement significatif étant donné la vitesse élevée de rotation des munitions. A titre d'exemple, un projectile rayé de mortier de calibre 120 millimètres part de son canon avec une vitesse de rotation d'environ 10 000 tours par minute. Un deuxième problème lié aux propriétés physiques des explosifs composites est leur faible dureté après polymérisation en comparaison avec celle des explosifs coulés-fondus. Au départ du coup, la forte accélération axiale entraîne un avalement du chargement explosif, impliquant également un déplacement du centre de masse et donc une source de dérive de trajectoire. En outre, pour les munitions stabilisées de façon gyroscopique, l'accélération radiale entraîne une torsion du chargement explosif, cette torsion se combinant avec l'avalement du chargement explosif. Il en résulte une déformation de la munition, celle-ci prenant une forme arquée susceptible d'évoluer lorsque les accélérations diminuent en sortie de canon. Cette déformation implique également une perturbation du comportement en vol de la munition.

[0003] Un but de l'invention est notamment de pallier tout ou partie des inconvénients précités en proposant une munition dont le chargement explosif reste calé en permanence par rapport au corps de la munition, c'est-à-dire à toutes températures et pendant toutes les sollicitations liées au tir et sur trajectoire, tout en évitant un collage du chargement dans l'enveloppe. A cet effet, l'invention a pour objet une munition comprenant un corps formant un volume intérieur, et un chargement explosif confiné dans le volume intérieur, le chargement explosif épousant sensiblement une surface longitudinale intérieure du volume intérieur. Cette surface longitudinale est sensiblement de révolution autour d'un axe et comporte des parties saillantes et/ou des cavités permettant de maintenir le chargement explosif calé dans le corps.

[0004] L'invention a notamment pour avantage que le calage du chargement explosif dans le corps de la munition est réalisé de façon statique, sans pièces supplémentaires. L'invention peut ainsi être adaptée à tout type de munition sans introduire de coût de fabrication supplémentaire significatif.

[0005] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description faite en regard de dessins annexés qui représentent :

• la figure 1, un exemple de réalisation d'une munition selon l'invention ;
• la figure 2, par une vue détaillée au niveau d'un bossage selon l'invention, l'agencement d'un chargement explosif par rapport à un corps de la munition lorsque la munition est à une température inférieure à la température de polymérisation du chargement explosif ;
• la figure 3, dans une vue en coupe selon le plan de coupe A-A de la figure 1, une forme particulière de réalisation d'une munition selon l'invention.

[0006] La description qui suit est faite en référence à un projectile rayé de mortier ; cependant, l'invention s'applique à tout type de munition comportant un chargement explosif, notamment les missiles, les roquettes et les projectiles.

[0007] La figure 1 représente, dans une vue en coupe partielle, un exemple de réalisation d'une munition selon l'invention, en l'occurrence un projectile. Le projectile 1 comporte un corps 2 de forme allongée et un culot 3 assemblé au corps 2 à l'une de ses extrémités. Le culot 3 est par exemple vissé au corps 2. La partie du projectile comportant le culot 3 forme la partie arrière du projectile sur laquelle est exercée la poussée lors du départ du projectile. Le projectile 1, et en particulier son corps 2, sont sensiblement de révolution autour d'un axe X. Le corps 2 est creux de manière à ce que l'ensemble comportant le corps 2 et le culot 3 forme un volume intérieur 5. Ce volume intérieur 5 est délimité par une surface intérieure, appelée enveloppe 4. L'enveloppe 4 est également sensiblement de révolution autour de l'axe X, notamment pour des raisons de comportement du projectile en vol. A l'extrémité du corps 2 opposée au culot 3, un espace 6 est ménagé pour accueillir un dispositif de mise à feu du projectile 1, non représenté, apte à déclencher l'explosion du projectile 1. Le corps 2 comporte en outre une ceinture rayée 7 sur sa surface extérieure 8. La ceinture rayée 7 permet de donner un mouvement de rotation au projectile lors de son départ. Un matériau explosif 10 est chargé dans le volume intérieur 5. Le matériau explosif 10 est par exemple composite, c'est-à-dire qu'il comporte des molécules explosives enrobées dans un liant polymère. Dans un tel cas, l'explosif 10 est introduit dans le volume intérieur 5 et est polymérisé, typiquement à une température voisine de 50°C à 60°C. Le chargement explosif 10 épouse donc la forme du volume intérieur 5 à la température à laquelle il est polymérisé. En particulier, une surface 11 correspondant à la partie longitudinale de l'enveloppe 4 et une surface longitudinale 12 du chargement explosif 10 sont complémentaires sur toute leur surface de contact à la température de polymérisation de l'explosif 10. Autrement dit, le chargement explosif 10 épouse sensiblement la surface longitudinale 11 de l'enveloppe 4. Les explosifs composites présentent généralement un coefficient de dilatation relativement élevé en comparaison des explosifs de type coulé-fondu. Par conséquent, le changement de température du chargement explosif 10 après sa polymérisation entraîne des variations importantes de son volume. En particulier, le chargement explosif 10 se rétreint lors de son refroidissement après polymérisation ; autrement dit, il subit une diminution de son volume à la suite de son refroidissement. En outre, le coefficient de dilatation du chargement explosif 10 est typiquement largement supérieur au coefficient de dilatation du corps 2. Ainsi, le corps 2 et le chargement explosif 10 ne sont pas déformés dans les mêmes proportions lors d'un changement de température. En particulier, lors d'une diminution de la température ambiante, le chargement explosif 10 se rétracte davantage que le corps 2. Il en résulte, comme pour le rétreint après polymérisation, l'introduction d'un jeu périphérique entre le chargement explosif 10 et l'enveloppe 4. Ce jeu dépend notamment de la température à laquelle se trouvent le corps 2 et le chargement explosif 10. Typiquement, les munitions doivent pouvoir être utilisées et stockées dans une plage de températures comprises entre - 50°C et + 70°C sans dégradation notable de leur performance. Cette plage de températures est appelée plage de températures d'utilisation. En raison de la forme relativement homogène du chargement explosif 10, le rétreint est également homogène, de sorte que la surface longitudinale 11 de l'enveloppe 4 et la surface longitudinale 12 du chargement explosif 10 restent sensiblement complémentaires. Pour pallier un éventuel jeu entre le corps 2 et le chargement explosif 10, la surface longitudinale 11 de l'enveloppe 4 comporte des parties saillantes et/ou des cavités. La surface longitudinale 11 est donc une surface de révolution aux parties saillantes et/ou aux cavités près. Chaque partie saillante et/ou chaque cavité permet de maintenir dans son voisinage une surface de contact entre l'enveloppe 4 et le chargement explosif 10 pour toute température du chargement explosif 10 comprise dans une plage de températures donnée. Cette plage de températures est avantageusement la plage de températures d'utilisation de la munition. Par conséquent, le chargement explosif 10 reste calé dans le corps 2 de la munition. Il reste notamment calé lorsqu'il se rétreint après polymérisation et lors d'une baisse de la température ambiante. Sur la figure 1, les parties saillantes et/ou les cavités sont des bossages 14 d'une hauteur donnée. Par hauteur de bossage, on entend l'épaisseur du bossage selon un axe sensiblement orthogonal à l'axe x. La hauteur de chaque bossage 14 est adaptée de manière à maintenir, au niveau dudit bossage, une surface de contact entre l'enveloppe 4 et le chargement explosif 10 pour toute température comprise dans la plage de températures d'utilisation. La hauteur des bossages 14 peut notamment prendre en compte les coefficients de dilatation du corps 2 et du chargement explosif 10 et la plage de températures d'utilisation du projectile. Dans l'exemple de la figure 1, chaque bossage 14 présente, dans une vue en coupe passant par l'axe X, un profil en chanfrein. Le profil des bossages 14 peut cependant être différent. Il peut par exemple former un arrondi. Le profil des bossages 14 et, de manière générale, des parties saillantes et/ou des cavités, est adapté de manière à maintenir le chargement explosif 10 calé dans le corps 2.

[0008] La figure 2 représente de façon détaillée l'agencement du chargement explosif 10 au niveau d'un bossage 14 lorsque le projectile 1 est à une température inférieure à la température de polymérisation du chargement explosif 10. En raison de la différence entre les coefficients de dilatation du corps 2 et du chargement explosif 10, ce dernier est localement rétracté autour du bossage 14. La surface de contact entre le corps 2 et le chargement explosif 10 est ainsi réduite, mais reste suffisante pour bloquer le chargement explosif 10 par rapport au corps 2.

[0009] La figure 3 représente, dans une vue en coupe selon le plan de coupe A-A de la figure 1, une forme particulière de réalisation d'un projectile selon l'invention. Selon cette forme particulière de réalisation, les parties saillantes et/ou les cavités, en l'occurrence les bossages 14, forment chacune une surface de contact apte à empêcher une rotation selon l'axe X du chargement explosif 10 par rapport à l'enveloppe 4. Ces surfaces de contact sont naturellement formées lorsque les bossages 14 ne sont pas circulaires selon l'axe X. Les bossages 14 forment alors localement des saillies par rapport à la surface longitudinale 11 de l'enveloppe 4 et constituent des exceptions à la forme de révolution selon l'axe X de l'enveloppe 4. Comme précédemment, la hauteur de chaque bossage 14 et le profil, dans le plan de coupe A-A, peuvent être adaptés de manière à empêcher la rotation du chargement explosif 10 par rapport au corps 2. La hauteur des bossages 14 peut alors dépendre, en outre, de l'accélération radiale lors du départ du projectile et de la dureté du chargement explosif 10.

[0010] Selon une forme particulière de réalisation, la surface longitudinale 11 de l'enveloppe 4 comporte au moins deux parties saillantes et/ou cavités qui ne se situent pas au même niveau selon l'axe X, c'est-à-dire qui ont des coordonnées distinctes selon l'axe X, comme représenté à la figure 1. Autrement dit, les parties saillantes et/ou les cavités peuvent être réparties sur la surface longitudinale 11 au voisinage de deux ou plusieurs plans distincts orthogonaux à l'axe X, nommés P₁ et P₂ sur la figure 1. Cette forme particulière de réalisation permet de maintenir un contact entre le chargement explosif 10 et le corps 2 à plusieurs niveaux selon l'axe X et donc de mieux répartir le calage du chargement explosif 10. Le nombre de plans au voisinage desquels sont formées des parties saillantes et/ou des cavités dépend notamment de la longueur du projectile 1.

[0011] Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, les parties saillantes et/ou les cavités sont réparties symétriquement selon l'axe X, comme représenté à la figure 3. Cette forme de réalisation permet de conserver une symétrie axiale selon X du projectile 1, bien que la forme du corps 2 ne soit pas entièrement de révolution. Cette symétrie du projectile 1 évite l'apparition d'un balourd. Par ailleurs, cette forme de réalisation permet de maintenir le chargement explosif 10 centré dans l'enveloppe 4 du corps 2 pour toute température comprise dans la plage de températures d'utilisation, le chargement explosif 10 se rétractant de façon concentrique autour de l'axe X lors d'une baisse de température. Ainsi, le centre de gravité du projectile 1 n'est pas déplacé avec un changement de température ; aucun balourd ne peut se former malgré l'introduction d'un jeu entre le chargement explosif 10 et l'enveloppe 4. Lorsque des parties saillantes et/ou des cavités sont formées au voisinage de plusieurs plans, elles sont avantageusement décalées angulairement selon l'axe X entre deux plans voisins, de manière à répartir les surfaces de contact entre le chargement explosif 10 et le corps 2 sur le pourtour de l'enveloppe 4. Ainsi, les déformations du chargement explosif 10 par flexion sont limitées et celui-ci est mieux calé.

[0012] Selon une autre forme particulière de réalisation, non représentée, la surface longitudinale 11 de l'enveloppe 4 comporte une ou plusieurs parties saillantes et/ou cavités qui sont circulaires selon l'axe X. Dans le cas où les parties saillantes et/ou cavités sont des bossages 14, elles forment des épaulements coniques. Les parties saillantes circulaires et/ou cavités circulaires ne permettent pas d'empêcher une rotation selon l'axe X du chargement explosif 10 par rapport à l'enveloppe 4. En revanche, elles permettent de préserver une parfaite symétrie de révolution selon l'axe X du projectile 1. Elles sont donc particulièrement bien adaptées aux projectiles lisses et, plus généralement, aux munitions dont la vitesse de rotation est nulle ou relativement faible, puisqu'il n'y a plus d'effort d'inertie en rotation à absorber, par exemple au départ du coup. Dans le cas où les parties saillantes et/ou les cavités ne se situent pas toutes au même niveau selon l'axe X, il est possible de combiner cette forme de réalisation avec la forme de réalisation selon laquelle les parties saillantes et/ou les cavités forment chacune une surface de contact apte à empêcher une rotation selon l'axe X du chargement explosif 10 par rapport à l'enveloppe 4. L'enveloppe 4 comporte alors d'une part une partie saillante et/ou une cavité circulaire au voisinage d'un premier plan et, d'autre part, des parties saillantes et/ou des cavités aptes à empêcher une rotation du chargement explosif 10 au voisinage d'un deuxième plan.

[0013] Toujours selon une forme particulière de réalisation, représentée à la figure 1, le chargement explosif 10 est collé sur au moins une partie d'une surface interne 15 du culot 3. Le chargement explosif 10 peut en outre être collé sur une partie de la surface longitudinale 11 de l'enveloppe 4, au niveau de la partie arrière du projectile. La surface sur laquelle est collé le chargement explosif 10 est appelée surface de collage 16. Lorsque le chargement explosif 10 est collé au culot 3, il se rétracte en direction du culot 3 et reste en contact avec au moins une partie de la surface des parties saillantes et/ou des cavités. Le collage du chargement explosif 10 assure son contact permanent avec le culot 3. Ce contact est primordial dans la mesure où il prévient tout risque d'explosion du projectile 1 lors du départ du projectile. En effet, si le chargement explosif 10 n'est pas déjà en contact avec le culot 3 lors du départ du projectile, il vient le heurter violemment du fait de son inertie et de l'accélération axiale selon l'axe X du corps 2 et du culot 3. Le choc peut être suffisamment violent pour générer des ondes vibratoires initiant la décomposition du chargement explosif 10. Le collage du chargement explosif 10 empêche ainsi de provoquer l'explosion du projectile lors de son départ.

[0014] La munition selon l'invention a été décrite ci-dessus en considérant que les parties saillantes et/ou les cavités sont des bossages. Les bossages et, plus généralement, les parties saillantes, sont bien adaptés aux munitions dont le corps est en fonte. En effet, les corps en fonte sont généralement réalisés par moulage et les noyaux de coulée formant l'enveloppe 4 peuvent être facilement modifiés afin de former de tels bossages. Cependant, l'enveloppe du corps de la munition peut également comporter des cavités, notamment sous forme de gorges circulaires pour des projectiles lisses. Le profil et la profondeur des cavités peuvent être déterminés de façon analogue au profil et à la hauteur des bossages, c'est-à-dire notamment en fonction des coefficients de dilatation du corps et du chargement explosif, de la plage de températures d'utilisation, de l'accélération radiale lors du départ du projectile et de la dureté du chargement explosif. Les cavités sont par exemple préférables aux bossages lorsque le corps 2 de la munition est en acier. Elles peuvent alors être facilement réalisées par forgeage ou usinage.

Revendications

1. Munition caractérisée en ce qu'elle comporte :

- un corps (2) formant un volume intérieur (5) et

- un chargement explosif (10) confiné dans le volume intérieur (5), le chargement explosif (10) épousant sensiblement une surface longitudinale intérieure (11) du volume intérieur (5),
cette surface longitudinale (11) étant sensiblement de révolution autour d'un axe (X) et comportant des parties saillantes (14) et/ou des cavités permettant de maintenir le chargement explosif (10) calé dans le corps (2).

2. Munition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une partie saillante (14) ou une cavité forme une surface de contact apte à empêcher une rotation selon l'axe (X) du chargement explosif (10) par rapport au corps (2).

3. Munition selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que des parties saillantes (14) et/ou des cavités sont réparties symétriquement selon l'axe (X).

4. Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une partie saillante (14) ou une cavité est circulaire selon l'axe (X).

5. Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins deux parties saillantes (14) et/ou cavités ne sont pas au même niveau selon l'axe (X).

6. Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une hauteur des parties saillantes (14) et/ou une profondeur des cavités sont fonction d'une différence entre un coefficient de dilatation du corps (2) et un coefficient de dilatation du chargement explosif (10)

7. Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des parties saillantes (14) sont des bossages (14).

8. Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un culot (3) fermant une extrémité du volume intérieur (5), le chargement explosif (10) étant collé sur au moins une partie d'une surface interne (15) du culot (3).

9. Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le chargement explosif (10) comporte des molécules explosives enrobées dans un liant polymérisé.

Dessins