EP0773424B1 - Charge génératrice de noyau ayant une tenue à l'accélération améliorée - Google Patents

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

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EP0773424B1
EP0773424B1 EP19960402311 EP96402311A EP0773424B1 EP 0773424 B1 EP0773424 B1 EP 0773424B1 EP 19960402311 EP19960402311 EP 19960402311 EP 96402311 A EP96402311 A EP 96402311A EP 0773424 B1 EP0773424 B1 EP 0773424B1
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EP
European Patent Office
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support
coating
explosive charge
casing
explosively formed
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EP19960402311
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English (en)
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EP0773424A1 (fr
Inventor
Alain Kerdraon
Michel Vives
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giat Industries SA
Original Assignee
Giat Industries SA
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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

Definitions

  • the technical field of the invention is that of fillers nucleus generators.
  • These charges generally include a charge explosive placed in an envelope and a coating having overall the shape of a spherical cap.
  • the coating When the explosive detonates, the coating is set in motion by the incident pressure wave. It is deforms by turning "in a glove", that is to say that it turns into a projectile (or nucleus) whose front part is formed by the axial area of the covering and the rear part is a skirt formed by the periphery of the coating.
  • Patent FR2627580 describes such a charge.
  • nucleus-generating charge When a nucleus-generating charge is placed in a vector such as a shell, from which it is intended to be ejected on trajectory, it is subjected to efforts significant acceleration, both when firing the shell only when the charge is ejected from it.
  • the problem of the behavior of the coating acceleration is all the more complex as the load is in principle subject to a vector when firing a vector first acceleration, then it knows when ejecting of the charge outside the vector a second acceleration having an opposite direction to that of the first.
  • the coating material is a ductile material or a material for which the formation of nucleus is disturbed by the presence of local constraints on the coating.
  • the core generating charges are subject during the storage phases at thermal constraints which cause dilations with different amplitudes for the explosive charge and for the metal shell.
  • the filler according to the invention thus has excellent resistance of coating and loading to constraints of acceleration undergone inside the vector without cause disturbances in the formation of the nucleus.
  • the subject of the invention is a charge generating nucleus with an explosive charge placed in a envelope and coating intended to be set in motion by the detonation of the explosive charge, the coating being set up by a support having a cylindrical bearing adjusted to the internal diameter of the envelope, support rendered secured to the envelope by connecting means, load characterized in that the support is in contact with the explosive charge and thus ensures the axial maintenance of the explosive charge in relation to the enclosure.
  • the support can be annular or have a substantially conical surface in contact with the explosive charge.
  • the support may be a cup applied to the explosive charge and carrying a housing intended to receive the coating.
  • the material of the cup will preferably have a shock impedance lower than that of the coating.
  • the support is fixed to the envelope by connecting means which include a deformable washer disposed between the support and a support surface integral with the envelope.
  • the deformable washer may include tongues springs, regularly distributed angularly and which are arranged to allow deformation by washer compression.
  • the spring tabs may have a shape of arcs of circle concentric to the washer.
  • a charge generating core 1 comprises in known manner a cylindrical envelope 2 inside which is placed an explosive charge 3 to which a metal coating 4.
  • the explosive charge is intended to be initiated by ignition means of known type and not shown here.
  • the coating 4 is placed on an annular support 5 which has a cylindrical surface 5a having a diameter equal to the internal diameter of the envelope.
  • the diameter of the coating 4 is here less than the diameter of the bearing 5a therefore to that of the envelope 2.
  • the support 5 has a convex face 6 which is in contact with explosive charge 3 and it has a circular collar 7 which bears on the end of envelope 2.
  • the collar 7 is regularly pierced with holes angularly distributed and which allow it to be joined with the casing 2 by means of screws 8.
  • the coating 4 is therefore housed in a bore 5b of the support 5 and its rear face 4a is supported, on the one hand on explosive charge 3 (at a middle part of the coating), and on the other hand on a surface 9 of the support 5 (at the periphery of the coating).
  • This load is intended to be placed in a vector (not shown), such as an artillery cargo shell.
  • the load is then subjected to acceleration forces which have the effect of pushing the explosive charge 3 against the annular support 5.
  • the latter which is integral with the casing 2 thanks to the screws 8, ensures the axial maintenance of the loading 3, thereby reducing the stresses in the coating 4.
  • the coating is in fact subject only to its own inertial forces which can be balanced by bonding of the coating on the support 5 (at the level of the surface 9) and on loading 3.
  • the support 5 we will size the support 5 so that it ensures its axial holding function for the explosive charge.
  • the coating is deformed by the shock wave communicated to it by the explosive, either directly or through the support 5 which also makes it possible to modulate the impulse undergone by the coating.
  • the support 5 thus ensures axial maintenance of the load without an obstacle being placed in front of the covering. He ... not therefore does not disturb the formation of the nucleus.
  • the coating is supported at its periphery by the support, and it is possible to adjust the thickness of this last depending on the thickness of the coating and its deformation characteristics.
  • Figure 2 shows a second embodiment of the invention in which the annular support 5 is in contact with the explosive charge at a conical surface 10. This embodiment of the support is more rigid than the previous embodiment.
  • the coating is glued to the support 5 at a surface 9 and glued to load 3 and it is essentially subjected to its own inertial forces.
  • Figure 3 shows a third embodiment of the invention in which the support 5 is no longer annular but affects the shape of a cup applied to the explosive charge 3 and carrying a housing 11 intended for receive the coating 4.
  • the support / cup 5 has a cylindrical seat 5a having a diameter equal to inner diameter of the casing 2.
  • the connecting means of the support 5 to envelope 2 include a deformable washer 12 which is arranged between an annular face 13 of the support 5 and a nut 14 screwed to the end of the casing 2.
  • the nut 14 thus constitutes an integral bearing surface of envelope 2.
  • the internal diameters D1 of the washer 12 and D2 of the nut 14 are chosen greater than the external diameter of the liner 4, so there is no obstacle placed forward of the coating and likely to disrupt the formation of the nucleus.
  • the washer 12 is shown in more detail in Figures 4a and 4b. It is made of spring steel sheet stamped and it has spring tabs 15 (here four tabs), evenly distributed angularly, and which are supported on the annular face 13 of the support 5.
  • These spring tabs 15 have here the shape of arcs of circles concentric with the washer 12 and they are obtained by cutting the washer.
  • the washer 12 is deformable into compression and it makes it possible to make up for the axial clearances between explosive charge 3 (carrying support 5) and envelope 2, mainly clearances due to expansion differential thermal.
  • the washer secures (with support 5) the axial maintenance of the load 3 relative to the casing 2 of the load.
  • the advantage of this embodiment is that it allows provide excellent mechanical resistance to acceleration load ejection while allowing expansion very reliably and reproducibly.
  • the washer 12 must therefore be defined so that the tabs come to bear on the support and have an orientation such as the direction of rotation of the shell corresponds to an arc oriented from the base of the tongue towards its free end.
  • the cup 5 is interposed between the explosive charge and coating. At the initiation of loading it transmits the shock it receives from the explosive to the coating.
  • a metallic material will preferably be chosen, the shock impedance is lower than that of the coating.
  • the support / cup 5 reduces the influence of a leak gas at the periphery of the coating at the time of initiation of the explosive.

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Description

Le domaine technique de l'invention est celui des charges génératrices de noyau.
Ces charges comportent généralement un chargement explosif disposé dans une enveloppe et un revêtement ayant globalement la forme d'une calotte sphérique.
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.
Le brevet FR2627580 décrit une telle charge.
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.
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.
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 connaít lors de l'éjection de la charge hors du vecteur une deuxième accélération ayant un sens inverse de celui de la première.
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.
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.
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.
De telles solutions connues sont décrites par le brevet FR2657156 ainsi que par le brevet EP543072.
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.
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.
La présence d'une butée devant une zone circulaire du revêtement, comme le propose EP543072 qui est pris comme base du préambule de la revendication principale, risque d'arracher la jupe du noyau, perturbant ainsi gravement sa stabilité.
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.
De telles dilatations (qui engendrent des contraintes aux contacts) viennent compliquer la définition des moyens de liaison du revêtement et de l'enveloppe.
Afin d'accroítre 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.
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.
Ces fuites perturbent gravement la formation de la jupe du noyau ce qui diminue ses performances balistiques.
C'est le but de l'invention que de proposer une charge génératrice de noyau ne présentant pas de tels inconvénients.
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.
Ce maintien est également assuré quelles que soient les contraintes thermiques subies.
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.
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, le revêtement étant mis en place par un support comportant une portée cylindrique ajustée au diamètre interne de l'enveloppe, support rendu solidaire de l'enveloppe par des moyens de liaison, charge caractérisée en ce que le support est en contact avec le chargement explosif et assure ainsi le maintien axial du chargement explosif par rapport à l'enveloppe.
Selon différents modes de réalisation, le support pourra être annulaire ou comporter une surface sensiblement conique en contact avec le chargement explosif.
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.
Le matériau de la coupelle aura de préférence une impédance de choc inférieure à celle du revêtement.
On pourra notamment réaliser le revêtement en Tantale et la coupelle en alliage d'aluminium.
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.
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.
Les languettes ressorts pourront avoir une forme d'arcs de cercle concentriques à la rondelle.
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.
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.
Le chargement explosif est destiné à être initié par des moyens d'amorçage de type connu et non représentés ici.
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.
Ainsi le diamètre du revêtement 4 est ici inférieur au diamètre de la portée 5a donc à celui de l'enveloppe 2.
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.
La collerette 7 est percée de trous régulièrement répartis angulairement et qui permettent sa solidarisation avec l'enveloppe 2 au moyen de vis 8.
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).
Cette charge est destinée à être mise en place dans un vecteur (non représenté), tel un obus cargo d'artillerie.
Un tel obus qui éjecte la ou les charges à un instant donné sur trajectoire est connu par exemple par le brevet FR2682754.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Le support permet donc également d'améliorer la formation du jupage du noyau engendré par le revêtement.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
L'écrou 14 constitue ainsi une surface d'appui solidaire de l'enveloppe 2.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
Là encore le revêtement n'est soumis à aucune force autre que sa propre inertie.
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.
On dimensionnera le support 5 en fonction de l'amplitude des efforts d'accélération subis.
On pourra adopter une rondelle 12 telle que, lorsque l'obus est entraíné en rotation, les extrémités des languettes 15 s'engagent dans la coupelle/support 5. On assure ainsi l'entraínement en rotation du support par la rondelle 12 (elle même entraínée en rotation par l'écrou 14, par exemple au moyen de méplats non représentés).
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.
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.
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.
On choisira de préférence un matériau métallique dont l'impédance de choc est inférieure à celle du revêtement.
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.
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.
A titre de variante on pourra remplacer la rondelle élastique 22 par une rondelle en élastomère compressible.
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.

Claims (9)

  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, le revêtement (4) étant mis en place par 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, charge caractérisée en ce que le support (5) est en contact avec le chargement explosif (3) et assure 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).
EP19960402311 1995-11-13 1996-10-30 Charge génératrice de noyau ayant une tenue à l'accélération améliorée Expired - Lifetime EP0773424B1 (fr)

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