Obus explosif libérant des éclats préfragmentés et son procédé de fabrication

Abstract

 La présente invention concerne un dispositif explosif comportant une enveloppe renfermant des éclats préfragmentés, et un procédé de fabrication d'un tel dispositif.
Une charge explosive est contenue à l'intérieur d'une gaine mince (14), étanche et déformable, et des éclats (16) sont répartis sur une seule épaisseur en couches annulaires, tout autour de la gaine mince, enfermés entre cette gaine mince et une enveloppe relativement épaisse (10); la gaine mince est déformée de manière à s'appliquer contre les éclats et à permettre une avancée d'explosif (24) entre deux couches annulaires d'éclats consécutives pour se trouver en regard et à proximité de l'enveloppe relativement épaisse, à distance de celle-ci, et placer ainsi en regard de la paroi (10) une charge propre à la découper efficacement.

Description

[0001] La présente invention concerne les dispositifs explosifs anti-char ou anti-personnel, et plus particulièrement les dispositifs explosifs qui comportent une enveloppe renfermant des éclats préfragmentés disposés autour de la charge explosive et lancés avec force dans toutes les directions lors de l'explosion de celle-ci.

[0002] On connaît par exemple des dispositifs dans lesquels les éclats préfragmentés sont des billes d'acier projetées lors de l'explosion. On connait aussi des dispositifs dans lesquels les éclats ne sont pas complètement fragmentés avant l'explosion mais sont constitués par des morceaux de l'enveloppe enfermant la charge explosive, enveloppe qui a été préalablement striée profondément pour assurer une division en petits morceaux lancés dans toutes les directions.

[0003] L'inconvénient des dispositifs existant actuellement provient du fait que l'on doit choisir

- soit d'utiliser des enveloppes minces pour enfermer la charge explosive, mais alors l'effet d'éclat additionnel de ces enveloppes minces est tout à fait négligeable alors qu'on souhaite que non seulement des éclats préfragmentés lourds soient lancés à grande vitesse, mais aussi que les morceaux d'enveloppe déchiquetée contribuent efficacement à l'effet recherché ;

- soit d'utiliser des enveloppes épaisses pour augmenter leur effet destructif lorsque l'enveloppe est déchiquetée, mais alors la perte d'énergie explosive qui en résulte pour effectuer la fragmentation de ces enveloppes devient trop importante.

[0004] Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en améliorant la vitesse des éclats préfragmentés logés dans l'enveloppe tout en augmentant l'effet des éclats additionnels dus à une enveloppe épaisse et non une enveloppe mince.

[0005] On obtient une amélioration de la vitesse des éclats préfragmentés en rendant le contact de ces éclats et de l'explosif beaucoup plus intime, et on obtient l'effet d'éclats additionnels de la paroi épaisse grâce à un formage de l'explosif au cours de sa compression, formage permettant d'obtenir entre les éclats préfragmentés des charges annulaires, creuses ou diédriques, qui sont dirigées vers des points de la paroi épaisse pour assurer son découpage.

[0006] Plus précisément, le dispositif explosif de l'invention comprend une charge d'une matière explosive à l'intérieur d'une gaine mince étanche déformable, et des éclats répartis sur une seule épaisseur tout autour de la gaine mince, et 'enfermés entre cette gaine mince et une enveloppe relativement épaisse, la gaine mince étant déformée de manière à s'appliquer contre les éclats et à permettre une avancée d'explosif entre deux éclats consécutifs ; les éclats sont répartis en couches annulaires non jointives, et entre chaque groupe de deux couches annulaires non jointives consécutives, la gaine relativement mince présente en regard et à proximité de l'enveloppe relativement épaisse, mais à distance de cette dernière, une avancée annulaire correspondant à une avancée de la charge explosive vers celle-ci. La gaine mince a de préférence, entre deux couches annulaires d'éclats consécutives, une forme incurvée de concavité tournée vers l'extérieur pour constituer une portion de charge explosive assimilable a une charge creuse tournée vers l'enveloppe relativement épaisse. Elle peut aussi avoir sensiblement une forme de dièdre pour constituer une portion de charge explosive assimilable à une charge diédrique, en regard de l'enveloppe relativement épaisse.

[0007] Le procédé de fabrication selon l'invention consiste à placer une gaine mince, étanche, déformable, dans une enveloppe extérieure relativement épaisse, puis à insérer entre la gaine mince et l'enveloppe des éclats préfragmentés, puis à remplir la gaine mince d'explosif et à comprimer cet explosif en déformant la gaine mince jusqu'à obtenir qu'elle s'applique étroitement contre tous les éclats et qu'elle s'avance entre deux éclats vers l'enveloppe épaisse ; les éclats sont en nombre tel qu'ils peuvent se répartir entre la gaine mince et l'enveloppe en une seule épaisseur et avec entre eux des intervalles où peuvent s'introduire la gaine et l'explosif qu'elle contient.

[0008] Les éclats préfragmentés peuvent être des billes sphériques, ce qui a l'avantage de faciliter leur répartition autour de la gaine.

[0009] On insère les éclats dans l'enveloppe épaisse, autour de la gaine mince, en les superposant en couches annulaires avec un anneau de séparation entre chaque groupe de couches adjacentes pour maintenir les éclats espacés pendant la compression de l'explosif et la déformation de la gaine, les anneaux de séparation étant en matière peu compressible et étant aptes à être éliminés (par exemple par fusion à température peu élevée, c'est-à-dire par exemple inférieure ou égale à 70°C environ) après l'opération de compression. Dans ce procédé, il est préférable de prévoir que les anneaux aient une forme torique pour donner à la gaine mince et à l'explosif qu'elle contient, entre les éclats préfragmentés, une concavité tournée vers l'extérieur, c'est-à-dire sensiblement une forme de charge creuse tournée vers l'enveloppe épaisse. Ils peuvent également avoir une section polygonale pour donner à la gaine et à l'explosif qu'elle contient une forme de charge diédrique en regard de l'enveloppe relativement épaisse.

[0010] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une coupe longitudinale d'une réalisation du dispositif explosif tel qu'un projectile au cours d'une étape de fabrication ;

- la figure 2 montre le dispositif explosif de la figure 1 au cours d'une étape ultérieure de fabrication ;

- la figure 3 montre le même dispositif explosif au cours d'une troisième étape de fabrication ;

- la figure 4 est une coupe transversale partielle suivant la ligne IV-IV de la figure 3 ;

- la figure 5 est une coupe longitudinale agrandie correspondant à une partie de la figure 3 ;

- la figure 6 montre une coupe longitudinale d'un dispositif explosif tel qu'un projectile selon une variante de réalisation de l'invention, au cours d'une première étape de fabrication ;

- la figure 7 représente une demi coupe longitudinale correspondant à la réalisation de la figure 6, au cours d'une seconde étape de fabrication ;

- la figure 8 montre une demi coupe longitudinale correspondant à une troisième étape de fabrication ;

- la figure 9 représente un détail agrandi de la figure 7 ;

- et la figure 10 montre un détail agrandi correspondant à la figure 8.

[0011] A la figure 1, on voit un corps de projectile explosif qui comprend une enveloppe épaisse extérieure 10, par exemple en métal léger, de forme cylindrique fermée à une extrémité et obturée partiellement à l'autre extrémité par une bague vissée 12 laissant en son centre une ouverture à travers laquelle on pourra introduire une matière explosive dans le corps.

[0012] Une gaine mince intérieure 14 est insérée dans l'ouverture de la bague annulaire 12 et pénètre jusqu'au fond de l'enveloppe épaisse 10. Cette gaine intérieure mince peut être en aluminium, en acier, cuivre, laiton, matière plastique, caoutchouc naturel ou synthétique, etc., et elle est étanche de sorte qu'on peut y introduire une matière explosive qui sera confinée dans cette gaine.

[0013] La bague annulaire 12 permet de centrer la faine intérieure 14 en laissant un intervalle libre entre cette gaine et la paroi intérieure de l'enveloppe épaisse 10. Dans cet intervalle et avant la mise en place définitive de la bague annulaire 12, on introduit des éclats préfragmentés 16, par exemple des billes sphériques d'acier, en nombre tel que l'on puisse former une couche d'une seule épaisseur d'éclats tout autour de la gaine mince 14, en laissant un petit intervalle entre deux éclats 16 consécutifs. Sur la figure 1, on a représenté les éclats préfragmentés 16 entassés sur deux épaisseurs autour de la gaine 14, mais ils ne remplissent pas complètement l'intervalle entre la gaine et l'enveloppe 10, et ils sont destinés à être ensuite répartis tout autour de la gaine en une seule épaisseur.

[0014] L'étape suivante de fabrication du corps explosif selon l'invention est représentée à la figure 2 : on remplit la gaine 14 d'une matière explosive 24 quel'on comprime par le haut ; cette compression a pour effet, compte tenu des capacités de déformation élevée qu'on donne à la gaine mince 14, de repousser celle-ci radialement dans toutes les directions pour venir en contact avec les éclats préfragmentés 16 qui sont de ce fait repoussés contre la paroi de l'enveloppe extérieure épaisse 10 et qui viennent se plaquer contre cette paroi en une seule épaisseur, et en se répartissant en couches annulaires superposées, comme cela est visible à la figure 2. Il faut bien entendu que la gaine 14 soit suffisamment mince pour présenter un coefficient d'allongement élevé sous l'effet de la pression radiale exercée lors de la compression de l'explosif par le haut.

[0015] On notera qu'il est préférable de prévoir en bas de l'enveloppe épaisse 10 une rampe inclinée 18 sur laquelle reposent les éclats ^préfragmentés 16, cette rampe inclinée ayant pour effet de faciliter la répartition des éclats en une seule couche lors de l'application de la compression.

[0016] Cette compression et cette déformation de la gaine ont pour effet de concentrer l'explosif 24tout autour de chacun des éclats préfragmentés individuellement, et, de ce fait, lors de l'explosion, ce contact intime communique aux éclats 16 une vitesse bien plus élevée que s'ils étaient séparés de l'explosif et de sa gaine.

[0017] A la figure 3, on a représenté la fin de l'opération de compression : non seulement la gaine intérieure 14 vient se déformer en s'appliquant étroitement contre les éclats 16, mais encore elle les sépare en pénétrant entre les éclats consécutifs, et notamment entre les couches annulaires consécutives qu'elle sépare ainsi, et en faisant pénétrer de ce fait une partie d'explosif 24 entre ces éclats et notamment entre les couches annulaires. Bien entendu les éclats sont été préalablement insérés en un nombre tel que cet espacement soit possible en ne laissant qu'une épaisseur d'éclats entre la gaine intérieure 14 et l'enveloppe épaisse 10.

[0018] Les figures 4 et 5 représentent, en coupe transversale et en coupe longitudinale respectivement, des vues agrandies et partielles du dispositif explosif de l'invention à la fin de l'opération de compression. On voit que chacun des éclats préfragmentés 16 (billes sphériques de préférence) est étroitement serré entre la gaine intérieure 14 et l'enveloppe extérieure 10, et de plus qu'une partie d'explosif24fait saillie directement en regard et à proximité de la paroi intérieure de l'enveloppe 10, mais à distance de celle-ci, entre chaque groupe de deux éclats 16 adjacents et notamment entre deux couches annulaires consécutives.

[0019] Lors de l'explosion de la charge, deux effets se combinent pour renforcer l'efficacité de celle-ci : d'une part les parties de charge en saillie directement en regard de l'enveloppe 10 provoquent un découpage de l'enveloppe 10 au niveau de ces saillies, et d'autre part les parties de charge explosivea₄ étroitement moulées autour des éclats préfragmentés 16 communiquent à ces derniers un maximum de vitesse lors de l'explosion.

[0020] Ceci est possible même avec une enveloppe épaisse 10 grâce au fait que les saillies d'explosif 24 se trouvent directement en regard de l'enveloppe extérieure 10 et proches de celle-ci, et l'explosion de la charge 24 entraîne à la fois une pénétration profonde des structures multiples des cibles (grâce aux éclats lourds 16) et une déchirure importante des surfaces des cibles grâce aux éclats plus volumineux constitués par les fragments d'enveloppe 10 ayant subi un découpage contrôlé.

[0021] Il est important que non seulement la gaine intérieure 14 soit fortement déformable sous l'effet d'une compression s'exerçant dans le sens radial, mais aussi qu'elle ne subisse aucune préfragmentation et ne soit traversée d'aucune fissure même après l'opération de compression. En particulier, la gaine doit avoir une étanchéité suffisante vis à vis des gaz chauds du lanceur.

[0022] On a décrit en référence aux figures 6 à 10 une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle la différence essentielle se situe dans la façon dont les éclats préfragmentés sont répartis autour de la gaine intérieure 14 pendant l'opération de fabrication.

[0023] A la différence de la première réalisation décrite, les éclats préfragmentés 16 ne sont pas entassés en plusieurs épaisseurs au début de la fabrication, mais ils sont initialement, c'est-à-dire avant toute opération de compression de la matière explosive et même avant introduction de celle-ci, répartis en couches annulaires superposées écartées les unes des autres et sur une seule épaisseur autour de la gaine 14.

[0024] Cette répartition s'effectue par exemple en disposant une première couche d'éclats préfragmentés (billes sphériques notamment) au fond de l'enveloppe 10 autour de la gaine 14, puis un anneau de séparation 20 au-dessus de cette première couche d'éclats 16, puis une nouvelle couche d'éclats 16, et un nouvel anneau de séparation etc. jusqu'en haut. La dimension initiale de la gaine intérieure 14 par rapport au diamètre intérieur de l'enveloppe épaisse 10 est telle qu'une seule épaisseur d'éclats puisse trouver sa place entre la gaine et l'enveloppe 10.

[0025] Les anneaux de séparation 20 sont de préférence toriques et les dimensions de leur section par rapport aux dimensions des éclats préfragmentés 16 sont telles que les couches d'éclats préfragmentés soient parfaitement séparées entre elles pendant la première phase de fabrication.

[0026] La seconde phase de fabrication consiste à introduire la matière explosive 24 à l'intérieur de la gaine 14 et à la comprimer par l'ouverture supérieure dans la bague annulaire 12 qui ferme l'enveloppe 10 en empêchant les éclats préfragmentés de sortir vers le haut. La compression a encore pour effet de déformer fortement la gaine 14 en appliquant étroitement contre les éclats préfragmentés 16 qui viennent donc se coincer entre cette gaine et l'enveloppe extérieure épaisse 10. Ce contact intime aura encore pour effet d'augmenter la vitesse d'expulsion des éclats préfragmentés lors de l'explosion. De plus, la gaine déformable 14 vient s'insérer dans l'espace entre deux couches d'éclats préfragmentés maintenues séparées par un anneau de séparation 20. L'explosif 24 vient également se loger dans cet intervalle. La gaine prend, au niveau de chaque anneau de séparation 20 une forme étroitement adaptée à la forme de l'anneau de séparation et l'explosif prend donc à ce niveau une forme concave de concavité tournée radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire vers la paroi de l'enveloppe épaisse 10.

[0027] La figure 9 représente un détail de la figure 7, montrant la forme prise par la gaine déformable 14 et l'explosif à l'intérieur de cette gaine au niveau d'un anneau de séparation 20 et au niveau de deux éclats préfragmentés adjacents 16.

[0028] L'étape suivante de fabrication est représentée à la figure 8 ; elle consiste à éliminer les anneaux de séparation 20, c'est-à-dire à les enlever de leur emplacement entre les éclats préfragmentés 16. Un procédé que l'on peut utiliser pour effectuer cette élimination est la fusion, et on prévoit à cet effet que les anneaux de séparation soient en une matière fusible à basse température, c'est-à-dire à une température suffisamment basse pour ne pas engendrer un risque d'explosion de la matière explosive, et, par exemple inférieure ou égale à 70°C environ ; on peut par exemple réaliser à cet effet les anneaux 20 en alliage à bas point de fusion, notamment à base de gallium, et/ou d'indium, de cadmium, d'étain, de bismuth, etc..., ou utiliser des cires telles que la paraffine. Le chauffage peut se faire extérieurement. La matière fondue vient alors se loger par exemple dans une cavité 22 au fond de l'enveloppe 10.

[0029] Pendant et après cette fusion, les éclats préfragmentés 16 restent en position, et sont maintenus en place, non plus par les anneaux de séparation alors fondus, mais par l'explo₃if24 comprimé et la gaine 14

[0030] La figure 10 montre un détail de la figure 8 sur lequel on voit le résultat final qui est que la gaine 14 et l'explosif prennent une forme particulière qui est à la fois un contact intime autour de chacun des éclats préfragmentés 16 et aussi une forme concave tournée vers la paroi de l'enveloppe extérieure 10, cette forme concave s'avançant entre les éclats 16 adjacents vers la paroi 10 , en regard de cette dernière et jusqu'à proximité de celle-ci, mais à distance de celle-ci.

[0031] La forme concave ainsi réalisée assure un découpage de la paroi 10 au niveau de cet intervalle entre deux éclats et ce découpage est encore meilleur que celui qui était réalisé dans le premier mode de réalisation par la simple saillie d'explosif entre deux éclats, car maintenant on a un effet de charge creuse pour assurer le découpage de l'enveloppe épaisse 10 autour des éclats préfragmentés 16.

[0032] La forme de la partie de gaine et d'explosif entre les éclats préfragmentés n'est pas forcément exactement celle d'une charge creuse; elle peut aussi être celle d'une charge diédrique si les anneaux de séparation 20 ne sont pas toriques mais à section polygonale. De toute façon, on peut prévoir que les saillies soient constituées par de petites charges formées selon l'effet de découpage que l'on cherche à obtenir.

Revendications

1 - Dispositif explosif comportant une charge explosive à l'intérieur d'une gaine mince étanche déformable, et des éclats répartis sur une seule épaisseur, tout autour de la gaine mince, et enfermés entre cette gaine mince et une enveloppe relativement épaisse, la gaine mince étant déformée de manière à s'appliquer contre les éclats et à permettre une avancée d'explosif entre deux éclats consécutifs,caractérisé en ce que les éclats sont répartis en couches annulaires non jointives, et en ce que, entre chaque groupe de deux couches annulaires non jointives consécutives,la gaine relativement mince (14) presente en regard et à proximité de l'enveloppe relativement épaisse, (10) mais à distance de cette dernière, une avancée annulaire correspondant à une avancée de la charge explosive (24) vers celle-ci.

2 - Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisée par le fait que la gaine relativement mince entre deux couches annulaires d'éclats consécutives, une forme incurvée de concavité tournée vers l'enveloppe relativement épaisse (10) pour constituer une portion de charge explosive (24) assimilable à une charge creuse, tournée vers l'enveloppe relativement épaisse (10).

3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la gaine relativement mince (14) a, entre deux couches annulaires d'éclats (16) consécutives, une forme de diédre pour constituer une portion de charge explosive (24) assimilable à une charge diédrique, en regard de l'enveloppe relativement épaisse (10).

4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 , caractérisé par le fait que les éclats préfragmentés sont des billes sphériques (16).

5 - Procédé de fabrication d'un dispositif explosif selon l'une des revendications 1 à 4, consistant à placer une gaine mince, étanche, déformable dans une enveloppe extérieure relativement épaisse, à insérer entre la gaine mince et l'enveloppe des éclats préfragmentés, à remplir la gaine mince d'explosif, à comprimer l'explosif en déformant la gaine mince jusqu'à obtenir que la gaine s'applique étroitement contre tous les éclats et qu'elle s'avance entre deux éclats consécutifs vers l'enveloppe épaisse, les éclats étant en nombre tel qu'ils peuvent se répartir entre la gaine mince et l'enveloppe en une seule é aisseur caractérisé par le fait que l'on insère les éclats dans l'enveloppe épaisse (10) autour de la gaine mince, (14) en les superposant en couches annulaires avec un anneau de séparation entre chaque groupe de deux couches adjacentes, pour maintenir les éclats (16) espacés pendant la compression de l'explosif (24) et la déformation de la gaine (14), les anneaux de séparation (20) étant en matière peu compressible et étant aptes à être éliminés après l'opération de compression, et en ce que l'on élimine les anneaux après l'opération de compression.

6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les éclats préfragmentés sont des billes sphériques (16).

7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les anneaux (20) sont en une matière fusible à une température suffisamment basse pour ne pas engendrer un risque d'explosion de l'explosif, telle sorte qu'ils soient éliminables par fusion à cette température après l'opération de compression.

8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite température est au plus égale à 70°C environ.

9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que les anneaux (20) sont en alliage à bas point de fusion, notamment à base de gallium.

10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait que les anneaux (20) ont une forme torique pour donner la gaine (14) et à l'explosif (24) qu'elle contient, entre les éclats préfragmentés, (16) une forme de charge creuse tournée vers l'enveloppe relativement épaisse (10).

11 - Procédé selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait que les anneaux ont une section polygonale pour donner à la gaine (14) et à l'explosif (24) qu'elle contient, entre les éclats préfragmentés (16), une forme de charge diédrique en regard de l'enveloppe relativement épaisse (10).

Dessins