EP0193427B1 - Tête militaire à charges formées montées en tandem - Google Patents

Tête militaire à charges formées montées en tandem Download PDF

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EP0193427B1
EP0193427B1 EP86400159A EP86400159A EP0193427B1 EP 0193427 B1 EP0193427 B1 EP 0193427B1 EP 86400159 A EP86400159 A EP 86400159A EP 86400159 A EP86400159 A EP 86400159A EP 0193427 B1 EP0193427 B1 EP 0193427B1
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EP
European Patent Office
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charge
caliber
warhead
explosive
liner
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EP86400159A
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German (de)
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EP0193427A1 (fr
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Michel Durand
André Espagnacq
Alain Kerdraon
Michel Roumieux
Marie-Louise Riffault
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CESSIONE;GIAT INDUSTRIES
Original Assignee
Direction General pour lArmement DGA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B1/00—Explosive charges characterised by form or shape but not dependent on shape of container
    • F42B1/02—Shaped or hollow charges
    • F42B1/028—Shaped or hollow charges characterised by the form of the liner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/04—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type
    • F42B12/10—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type with shaped or hollow charge
    • F42B12/16—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type with shaped or hollow charge in combination with an additional projectile or charge, acting successively on the target
    • F42B12/18—Hollow charges in tandem arrangement

Definitions

  • the invention relates to a military head usable in particular in shells, rockets and missiles, for attacking battle tanks, whether their armor is simple, laminated, composite or active, that is to say exploding when a certain quantity of energy is supplied to it by a projectile.
  • This delay is necessary in order to operate the second charge only after destruction of the active protection and to avoid the catching of the first jet by the second, the optimal delay varying according, on the one hand, to the nature and the thickness of the constituent plates active armor and on the other hand the angle of incidence of the projectile on the target.
  • An increase in the delay can have many consequences which are as many disadvantages, namely, the increase of the optimal distance of action of the second explosive charge, the decrease in the speed of the projectile and the increase in the interactions between the two charges.
  • This weapon comprises a flat charge A, placed at the front part of the projectile and a hollow charge B of the same caliber placed in the axis and at the rear of the flat charge.
  • the hollow charge B is initiated after the charge A with a predetermined delay.
  • Such a military head applies to the perforation of simple, laminated, composite or active armor but, in the latter case, causes their initiation.
  • Patent FR-A-1 400 814 describes a military head according to the preamble of claim 1 and comprising two charges mounted in tandem.
  • the front charge which first explodes, has a cone-shaped rear surface intended, according to the principle of dead explosion angles, so as not to damage the rear charge after it explodes.
  • the technical effect produced resides in the creation, in the shielding of the target, of a hole of sufficiently large diameter to allow the projectile coming from the rear charge to penetrate there without being damaged. No dimensional indication is given.
  • US-A-3,128,701 describes a single charge usable in drilling oil wells without producing a residual jet.
  • a metal or a metal alloy with a low melting point associated with an explosive charge is used as a coating. It is not a projectile, but a charge that is fixed at the place of use.
  • Patent GB-A-1,500,681 describes a military head comprising two charges.
  • the rear load is a conventional hollow load and the front load is of the annular type, intended to generate significant rear effects by explosion or by production of hot gases.
  • the rear charge is first initiated, and generates a jet which passes through the annular charge and then pierces the armor of the target.
  • the front charge is then initiated and exerts its effects behind the target previously drilled. This structure is therefore very different from that of the military head according to the invention.
  • US-A-3,750,582 describes a military head similar to that of the previous English patent, in which the rear load 6 is first initiated and then the front load.
  • the front load is provided with a hole intended for the passage of the rear load jet.
  • these two loads are of the same caliber and no details are given on the average thickness of the coating of the front load.
  • the patent FR-A-2 443 506 describes a military head identical to that of the previous American patent where the rear load is initiated first and then the front load.
  • the front load is conventionally used as a booster to increase the terminal effect. It is only a question of reinforcing the perforating power of a jet of hollow charge. It is not the aim of the invention which aims to selectively perforate an active armor while avoiding its detonation.
  • the invention therefore aims to overcome the aforementioned drawbacks, by proposing a military head with shaped charges mounted in tandem and operating in sequence, in such a way that the head charge generates a jet capable of puncturing an active armor without initiating it, the second charge formed can then be initiated after a very short time, this short delay being necessary to avoid catching up of the jet generated by the first charge by the jet of the second charge, but which can be reduced to a minimum taking into account the non initiation of the active shielding.
  • the subject of the invention is therefore a military head comprising a front formed charge and a rear formed charge mounted in tandem and operating in sequence, intended for the aggression of active armored targets, the front charge comprising a coating of revolution, the caliber of the front load being less than that of the rear load, characterized in that the size of the front load is between 25 and 70% of the size of the rear load, the covering of revolution having a ratio of height to the size between 0.15 and 1.5, an average thickness between 1 and 5% of its caliber and a density between 500 and 4,000 kg / m 3 , thus creating a kinetic energy jet of less than 200 kilojoules.
  • the front load is coated in one of the following group materials aluminum or magnesium alloys, glass, organic materials.
  • the front load comprises a conical coating of aluminum alloy with an angle at the top substantially equal to 70 °, the caliber of which is around 60% of that of the rear load and the average thickness of which is order of 3% of its caliber.
  • the front load comprises an aluminum alloy coating, of ellipsoidal shape, the ratio of the height to the caliber is equal to 1 and the average thickness of the order of 3.5% of its caliber .
  • This military head comprises an envelope 1 in which are placed two explosive charges 2 and 3 respectively called front charge and rear charge.
  • the front charge 2 the caliber of which is between 25 and 70% of the caliber of the rear charge, consists of an explosive mass 4 limited towards the front by a metallic coating 5, and comprising at the rear a device for priming 6 not shown in detail but known to those skilled in the art.
  • the geometric characteristics of the coating as well as the nature of the explosive constituting the front charge must be chosen so that the speed of the jet relative to the target is less than 8000 m / s and its kinetic energy is less than 200 kilojoules; this condition being necessary so that the explosive constituting the active armor cannot be initiated.
  • the rear charge is a high performance hollow charge, comprising a conical coating 7 with a closed angle and an explosive 8 which can be highly energetic.
  • This military head also includes a protective screen 9 whose function is to protect the rear load when the front load detonates.
  • a security and arming device 10 is disposed at the rear of the load 3 and transmits the initiation order to the front load via a detonating cord 11 which could, for example, be replaced by a line electric connected to the priming device 6.
  • the detection of the target can be achieved by any means known to those skilled in the art such as a close proximity rocket or by contact.
  • the operating delay between the front and rear loads can be achieved for example using a detonating cord winding, an electronic device or a pyrotechnic component with a delay of 150 microseconds.
  • a particular advantage of this invention lies in its adaptation to perforate active armor while offering a lighter military head, the inter-charge protection 9 being able to be reduced taking into account the very short initiation delay between the two charges.

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Description

  • L'invention concerne une tête militaire utilisable notamment dans les obus, roquettes et missiles, pour agresser les chars de bataille, que leur blindage soit simple, feuilleté, composite ou actif, c'est-à-dire explosant lorsqu'une certaine quantité d'énergie lui est fournie par un projectile.
  • L'emploi des blindages actifs en particulier, a engendré un nouveau concept de tête militaire à charges formées montées en tandem. L'initiation de la première charge entraîne, en séquence, celle de la deuxième avec toutefois un retard de fonctionnement entre les deux.
  • Ce retard est nécessaire pour ne faire fonctionner la deuxième charge qu'après destruction de la protection active et pour éviter le rattrapage du premier jet par le second, le retard optimal variant selon, d'une part la nature et l'épaisseur des plaques constitutives du blindage actif et d'autre part l'angle d'incidence du projectile sur la cible.
  • Une augmentation du retard peut avoir de nombreuses conséquences qui sont autant d'inconvénients, à savoir, l'augmentation de la distance d'action optimale de la deuxième charge explosive, la diminution de la vitesse du projectile et l'augmentation des interactions entre les deux charges.
  • On connaît par le brevet FR-2 552 870, représentant un droit national antérieur, une tête militaire à charges formées en tandem. Cette arme comporte une charge plate A, disposée à la partie avant du projectile et une charge creuse B de même calibre disposée dans l'axe et à l'arrière de la charge plate. La charge creuse B est initiée après la charge A avec un retard prédéterminé.
  • Une telle tête militaire s'applique à la perforation des blindages simples, feuilletés, composites ou actifs mais, dans ce dernier cas, provoque leur initiation.
  • Le brevet FR-A-1 400 814 décrit une tête militaire selon le préambule de la revendication 1 et comportant deux charges montées en tandem. La charge avant, qui explose la première, a une surface arrière en forme de cône destinée, selon le principe des angles morts d'explosion, pour ne pas endommager la charge arrière après son explosion.
  • L'effet technique produit réside dans la création, dans le blindage de la cible, d'un trou de diamètre suffisamment grand pour permettre au projectile provenant de la charge arrière d'y pénétrer sans être endommagé. Aucune indication dimensionnelle n'est apportée.
  • CcMe tête militaire n'est en principe, utilisable que contre les blindages classiques.
  • Le brevet US-A-3 128 701 décrit une charge unique utilisable dans le percement des puits de pétrole sans production d'un jet résiduel. Pour cela, on utilise comme revêtement un métal ou un alliage métallique à bas point de fusion associé à une charge explosive. Il ne s'agit pas d'un projectile, mais d'une charge que l'on fixe sur le lieu d'utilisation.
  • Le brevet GB-A-1 500 681 décrit une tête militaire comportant deux charges.
  • La charge arrière est une charge creuse classique et la charge avant est de type annulaire, destinée à générer des effets arrières importants par explosion ou par production de gaz chauds. La charge arrière est d'abord initiée, et génère un jet qui passe au travers de la charge annulaire et perce ensuite le blindage de la cible. La charge avant est alors initiée et exerce ses effets en arrière de la cible perforée précédemment. Cette structure est donc très différente de celle de la tête militaire selon l'invention.
  • Le brevet US-A-3 750 582 décrit une tête militaire analogue à celle du brevet anglais précédent, dans laquelle on initie d'abord la charge arrière 6 puis la charge avant. Bien entendu, la charge avant est munie d'un trou destiné au passage du jet de la charge arrière. De plus, ces deux charges sont de même calibre et aucune précision n'est apportée sur l'épaisseur moyenne du revêtement de la charge avant.
  • Le brevet FR-A-2 443 506 décrit une tête militaire identique à celle du brevet américain précédent où on initie d'abord la charge arrière puis la charge avant. La charge avant est utilisée de façon classique comme renforçateur pour augmenter l'effet terminal. Il s'agit uniquement de renforcer le pouvoir de perforation d'un jet de charge creuse. Ce n'est pas le but de l'invention qui vise une perforation sélective d'un blindage actif tout en évitant sa détonation.
  • L'invention vise donc à pallier les inconvénients précités, en proposant une tête militaire à charges formées montées en tandem et fonctionnant en séquence, de telle manière que la charge de tête génère un jet capable de perforer un blindage actif sans l'initier, la deuxième charge formée pouvant alors être initiée après un temps très bref, ce court retard étant nécessaire pour éviter le rattrapage du jet engendré par la première charge par le jet de la deuxième charge, mais pouvant être réduit au minimum compte tenu de la non initiation du blindage actif.
  • L'invention a donc pour objet une tête militaire comprenant une charge formée avant et une charge formée arrière montées en tandem et fonctionnant en séquence, destinée à l'agression de cibles blindées actives, la charge avant comportant un revêtement de révolution, le calibre de la charge avant étant inférieur à celui de la charge arrière, caractérisée en ce que le calibre de la charge avant est compris entre 25 et 70 % du calibre de la charge arrière, le revêtement de révolution possédant un rapport de hauteur sur le calibre compris entre 0,15 et 1,5, une épaisseur moyenne se situant entre 1 et 5 % de son calibre et une masse volumique comprise entre 500 et 4 000 kg/m3, créant ainsi un jet d'énergie cinétique inférieur à 200 kilojoules.
  • Selon une autre caractéristique, le revêtement de la charge avant est réalisé dans un des matériaux du groupe suivant alliages d'aluminium ou de magnésium, verre, matériaux organiques. Selon une réalisation particulière, la charge avant comporte un revêtement conique en alliage d'aluminium d'angle au sommet sensiblement égal à 70°, dont le calibre avoisine 60 % de celui de la charge arrière et dont l'épaisseur moyenne est de l'ordre de 3 % de son calibre.
  • Selon une variante, la charge avant comporte un revêtement en alliage d'aluminium, de forme ellipsoïdale, dont le rapport de la hauteur sur le calibre est étal à 1 et l'épaisseur moyenne de l'ordre de 3,5 % de son calibre.
  • Selon d'autres caractéristiques:
    • - l'explosif utilisé pour réaliser le chargement de la charge avant est un explosif à vitesse de détonation inférieure à 8 000 m/s pouvant être par exemple un explosif composite, du baratol ou du trinitrotoluène;
    • - le retard de fonctionnement entre la charge avant et la charge arrière se si tue entre 100 et 300 microsecondes et plus précisément est égal à 150 microsecondes.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier de l'invention faite en regard du dessin annexé représentant une coupe longitudinale d'une tête militaire selon l'invention.
  • Cette tête militaire comprend une enveloppe 1 dans laquelle sont disposées deux charges explosives 2 et 3 respectivement appelées charge avant et charge arrière.
  • La charge avant 2 dont le calibre est compris entre 25 et 70 % du calibre de la charge arrière est constituée par une masse d'explosif 4 limitée vers l'avant par un revêtement métallique 5, et comportant à l'arrière un dispositif d'amorçage 6 non représénte en détail mais connu de l'homme de l'art.
  • Le revêtement 5 peut être conique, sphérique ou ellipsoïdal et plus généralement de révolution, mais ses caractéristiques géométriques doivent répondre aux conditions suivantes:
    • - dans le cas d'un revêtement conique, l'angle au sommet doit être compris entre 40 et 140° et son épaisseur moyenne doit se situer entre 1 et 5 % de son calibre.
  • Dans cet exemple particulier de réalisation, l'angle au sommet est de 70° et l'épaisseur est égale à 3 % du calibre de la charge;
    • - dans le cas d'un revêtement de révolution, tel que sphérique ou ellipsoïdal, le rapport de sa hauteur h sur son diamètre doit être compris entre 0,15 et 1,5, les caractéristiques concernant son épaisseur étant identiques à celles données précédemment pour les revêtements de forme conique. Dans cet exemple particulier de réalisation, le rapport de sa hauteur sur son diamètre est égal à 1 et son épaisseur égale à 3,5 % du diamètre;
    • - le revêtement est en matériau de masse volumique comprise entre 500 et 4 000 kg/m3 tel que, dans cet exemple particulier, de l'alliage d'aluminium. Le matériaux constituant le revêtement peut être également choisi parmi les matériaux suivants: alliage de magnésium, matériaux organiques tel du plexiglas ou des matériaux vitreux tels que du verre pyrex, de l'oxyde ou sulfure de bore ou un gel d'alumine;
    - l'explosif 4 constituant cette charge doit être un explosif basse énergie dont la vitesse de détonation est inférieure de 8 000 m/s tel que par exemple du trinitrotoluène, du baratol, ou un explosif composite.
  • Les caractéristiques géométriques du revêtement ainsi que la nature de l'explosif constituant la charge avant doivent être choisies de telle manière que la vitesse du jet par rapport à la cible soit inférieure à 8 000 m/s et que son énergie cinétique soit inférieure à 200 kilojoules; cette condition étant nécessaire pour que l'explosif constituant le blindage actif ne puisse être initié.
  • La charge arrière est une charge creuse à hautes perfomances, comportant un revêtement conique 7 d'angle fermé et un explosif 8 pouvant être hautement énergétique.
  • Cette tête militaire comporte également un écran protecteur 9 dont la fonction est de protéger la charge arrière lorsque la charge avant détone. Un dispositif de sécurité et d'armement 10 est disposé à l'arrière de la charge 3 et transmet l'ordre d'initiation à la charge avant par l'intermédiaire d'un cordeau détonant 11 qui pourrait par exemple être remplacé par une ligne électrique reliée au dispositif d'amorçage 6.
  • La détection de la cible peut être réalisé par tout moyen connu de l'homme de l'art tel qu'une fusée de proche proximité ou par contact.
  • De même le retard de fonctionnement entre les charges avant et arrière peut être réalisé par exemple à l'aide d'un enroulement de cordeau détonant, d'un dispositif électronique ou d'un composant pyrotechnique à retard de 150 microsecondes.
  • Un avantage particulier de cette invention réside dans son adaptation à perforer les blindages actifs tout en offrant une tête militaire allégée, la protection inter-charges 9 pouvant être rédiute compte tenu du retard d'initiation très court entre les deux charges.
  • D'autre part, du fait de la non initiation de la protection active, l'efficacité de ce type de tête militaire n'est pas influencée par les caractéristiques du blindage actif, notamment les vitesses de projection des plaques et leurs dimensions latérales.

Claims (8)

1. Tête militaire comprenant une charge formée avant (2) et une charge formée arrière (3) montées en tandem et fonctionnant en séquence destinée à l'agression de cibles blindées actives, la charge avant (2) comportant un revêtement de révolution (5), le calibre de la charge avant (2) étant inférieur celui de la charge arrière (3), caractérisée en ce que le calibre de la charge avant (2) est compris entre 25 et 70 % de celui de la charge arrière (3), le revêtement de révolution (5) possédant un rapport de hauteur sur le calibre compris entre 0,15 et 1,5, une épaisseur moyenne se situant entre 1 et 5 % de son calibre et une masse volumique comprise entre 500 et 4000 kg/m3, créant ainsi un jet d'énergie cinétique inférieure à 200 kilojoules.
2. Tête militaire, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement de la charge avant est réalisé dans un des matériaux du groupe suivant: alliages d'aluminium ou de magnésium, verre, matériaux organiques.
3. Tête militaire, selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la charge avant comporte un revêtement conique (5) en alliage d'aluminium, d'angle au sommet sensiblement égal à 70° dont le calibre avoisine 60 % de celui de la chrge arrière et dont l'épaisseur moyenne est de l'ordre de 3 % de son calibre.
4. Tête militaire, selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la charge avant (2) comporte un revêtement (5) en alliage d'aluminium, de forme ellippsoïdale, dont le rapport de la hauteur sur le calibre est égal à 1 et l'épaisseur moyenne de l'ordre de 3,5 % de son calibre.
5. Tête militaire, selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le chargement explosif (4) de la charge avant (2) est constitué par un explosif à vitesse de détonation inférieure à 8 000 m/s.
6. Tête militaire, selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le chargement explosif (4) de la charge avant (2) est choisi dans le groupe: trinitrotoluène, baratol, explosif composite.
7. Tête militaire, selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le retard de fonctionnement entre la charge avant (2) et la charge arrière (3) se situe entre 100 et 300 microsecondes.
8. Tête militaire, selon la revendication 7, caractérisée en ce que le retard de fonctionnement entre la charge avant (2) et la charge arrière (3) est d'environ 150 microsecondes.
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