EP0774643B1 - Procédé de fabrication d'un élément de munition explosive à fragmentation contrôlée - Google Patents

Procédé de fabrication d'un élément de munition explosive à fragmentation contrôlée Download PDF

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EP0774643B1
EP0774643B1 EP96402415A EP96402415A EP0774643B1 EP 0774643 B1 EP0774643 B1 EP 0774643B1 EP 96402415 A EP96402415 A EP 96402415A EP 96402415 A EP96402415 A EP 96402415A EP 0774643 B1 EP0774643 B1 EP 0774643B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
explosive
process according
manufacturing process
casing
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96402415A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0774643A1 (fr
Inventor
Alain Bonnel
Claude Grimelli
Bruno Nouguez
Alain Tinet
Pierre Vitrant
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.)
Eurenco SA
Original Assignee
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F42B12/20—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type
    • F42B12/22—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type with fragmentation-hull construction
    • F42B12/24—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type with fragmentation-hull construction with grooves, recesses or other wall weakenings

Definitions

  • the present invention is in the field military, more particularly in that of explosive ordnance, projectiles, bombs, various devices for example, with controlled fragmentation (also called “predetermined” or “prepared”), in particular intended for anti-runway, anti-bunker or anti-vehicle operations (ships, tanks, tanks, etc.).
  • the contact areas between the casing and the sleeve are therefore separated by cavities corresponding to the volume of indentations.
  • Patent FR 2 685 077 describes an element of ammunition explosive with controlled fragmentation allowing optimize the size of the chips produced by its fire depending on the target attacked.
  • the explosive charge is contained in a metal envelope consisting of 2 walls concentric, ferrule-shaped, separated by a clearance allowing them to be made mobile relative to the other according to a movement of rotation and / or translation, each wall being intended to be fragmented to produce shards whose mass individual is predetermined.
  • the relative mobility of the 2 walls in coincidence allows adjustment and programming, manual or automatic, the size of the flakes.
  • Patent FR 2 433 731 describes an element of ammunition explosive with controlled fragmentation comprising a thin-walled lining located between the envelope metal and the explosive charge and comprising indentations which are ribs directed towards the interior in the shape of a roof.
  • the filling, made up by a thin sheath, provides an interior coating, total or partial, of the envelope.
  • the envelope is internally smooth and is covered with a metal trim or plastic material comprising ribs directed towards the interior in the shape of a roof.
  • the trim is made of plastic, to make the explosive ordnance element, cover it, during the manufacture of the explosive charge by molding, the internal parts of the mold by a sheet plastic coated by front heating introduction of the explosive in a liquid or pasty state.
  • Closing the mold provided with projections causes the formation of roof-shaped ribs.
  • This load and its trim must then be introduced in a metallic envelope with dimensions suitable for making the ammunition element.
  • the object of the present invention is in particular to propose a much simpler and more economical process.
  • the proposed solution consists in carrying out prior, in particular using industrial techniques by simple and inexpensive molding well known from a person skilled in the art, a rigid enclosure-shaped sleeve provided with a single opening and provided with indentations directed inward, insert this sleeve into the metal structure of the ammunition and then proceed then to the classic casting and solidification of an explosive composition.
  • the present invention therefore relates to a new method of manufacturing a munition element explosive with controlled fragmentation comprising a solid explosive charge contained in an enclosure metallic whose inner wall is coated with a sleeve externally provided with indentations, it is say interior notches, grooves. Wall inside of the envelope and the outside surface of the sleeve are therefore in contact through protruding areas separated by voids corresponding to the volume of indentations.
  • the method according to the invention is characterized in that that we realize first of all, in general and preferably by molding, a rigid plastic sleeve or elastomeric, externally provided with indentations, and having an enclosure shape provided with a single opening, for example a form of case, bottle, warhead, cup or sock. Then we introduce the sleeve in a metal envelope comprising a opening and whose shape and dimensions are such that the sleeve can coat the inner wall of the envelope, the sleeve being introduced through the opening of the envelope the bottom first, that is to say so such that the opening of the sleeve is located opposite opening the envelope to make it accessible inside the sleeve through the opening of the envelope.
  • composition is poured into the sleeve explosive pasty or liquid, then solidify the composition.
  • plastic we conventionally mean any synthetic material based on the use of macromolecules and capable of being shaped or molded, usually hot and pressurized.
  • elastomeric material we conventionally mean any polymeric material, natural or synthetic, having elastic properties and which can serve as rubber.
  • the element of Explosive ordnance has an axis of symmetry. In a way preferred, it presents, in whole or in part, a cylindrical or ogival shape.
  • the bottom can be flat, rounded, or of any shape. So that the sleeve can internally coat the envelope, when the munition element has a cylindrical shape, the inner diameter of the envelope is equal to the diameter outside of the sleeve and when the ammunition element has an ogival shape, the dimensions of the ogives delimited by the inner wall of the envelope and by the outer wall of the sleeve are identical.
  • the thickness of the wall of the sleeve is preferably constant or substantially constant, especially in the peripheral zone.
  • the thickness of the bottom wall of the sleeve i.e. the part of the sleeve opposite to its single opening can, for example, be slightly superior, in particular due to the technique of aforementioned blowing.
  • the thickness of the sleeve wall can be any. It is however preferably significantly lower than that of the metal envelope, for example between 5% and 25% of the thickness of the envelope, preferably about 10%.
  • the indentations can have any form, but are preferably dihedral, roof-shaped, the dihedral edge being located towards the interior of the muff.
  • Dihedrons may have an opening angular in multi slope, for example in double slope, with respect to their plane of symmetry.
  • the indentations, dihedral or no are identical, and particularly preferred, when the sleeve has a shape cylindrical, they are distributed in the same crowns height with identical number of indentations identical, the indentations being regularly distributed on each crown and located alternately with the indentations of the upper crown and those of the lower crown.
  • each indentation is thus located between two protruding areas not indented from the two crowns adjacent, and projecting surfaces in contact with the envelope, are identical, regularly spaced, in alternating from one crown to another, and represent approximately a chessboard drawing.
  • the bottom of the sleeve is generally smooth, devoid of indentations. This is also the case for the part of the sleeve located near the opening.
  • peripheral zone has indentations.
  • the two sides which can for example be approximately flat and parallel, constituting the bottom and the area in which the opening is located lack them.
  • edges of the sleeve connecting the peripheral zone and the two flat faces can be rounded.
  • the inner and outer walls of the envelope metallic are not weakened, i.e. that they are appreciably smooth, devoid of veins and / or grooves, crack initiators whose network predetermines future fragments.
  • the present invention is therefore particularly interesting to implement in these situations.
  • the plastic or elastomeric material constituting the rigid enclosure-shaped sleeve with a single opening is chosen from the group made up of polyalkylenes, natural elastomers and synthetic elastomers, preferably polyethylene low or high density.
  • the sleeve can be manufactured by any technique of molding or extrusion, but we prefer to use the extrusion blow molding technique, well known to plastics manufacturers, widely used for manufacturing plastic bottles, which is simple, little expensive and allows high rates.
  • the sleeve must be rigid enough to withstand the pressure of explosive compositions pasty or liquid when these are introduced.
  • the sleeve is made of polyethylene, and so more general when it has flexibility and sufficient elasticity to be compressed without deterioration, we can introduce, by opening the envelope, a sleeve whose size is greater than envelope opening template.
  • the sleeve resumes its shape and its original size and coated internally the envelope.
  • the flowable explosive composition consists of a binder organic polymerizable charged whose charge contains at least one organic nitro explosive, and we solidify the composition by polymerization of the binder. We obtain thus a charge of the composite explosive type (Cast explosive plastic bonded).
  • pouring the explosive into the sleeve can be performed at atmospheric pressure or by injection under pressure, or by gravity under empty.
  • organic nitro explosives we may include hexogen, octogen, pentrite, 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole (ONTA), and mixtures of minus two of these compounds.
  • a polymerizable organic binder can quote those allowing obtaining, after polymerization, for example by heating, of a matrix solid polymer filled with polyurethane type or polyester, possibly having groups energetic such as fluorinated, nitrated groups and / or azidae.
  • Polyurethane matrices are generally obtained by reaction of a prepolymer with hydroxyl endings with a polyisocyanate.
  • terminated prepolymers hydroxyls there may be mentioned those whose skeleton is a polyisobutylene, a polybutadiene, a polyether, a polyester, a polysiloxane. Preferably a polybutadiene with hydroxyl endings.
  • polyisocyanates examples include isophorone diisocyanate (IPDI), toluene diisocyanate (TDI), dicyclohexylmethylene diisocyanate (Hylene W), hexamethylene diisocyanate (HMDI), biuret trihexane isocyanate (BTHI), and their mixtures.
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • TDI toluene diisocyanate
  • Hylene W dicyclohexylmethylene diisocyanate
  • HMDI hexamethylene diisocyanate
  • BTHI biuret trihexane isocyanate
  • the polymer matrix is a matrix polyester
  • a carboxyl-terminated prepolymer preferably a carboxyl-terminated polybutadiene (PBCT) or a carboxyl-terminated polyester
  • PBCT carboxyl-terminated polybutadiene
  • MAPO trimethylaziridinyl phosphine oxide
  • the polymerizable organic binder can optionally include a plasticizer, inert or active, such as those usually used in the implementation by flow of composite explosives.
  • the charge can possibly include for example a mineral oxidant such as ammonium perchlorate and / or a metal reducing agent such as aluminum.
  • the flowable explosive composition consists of a organic nitro explosive granular charge in suspension in a fusible explosive in the molten state, and the composition is solidified by lowering the temperature.
  • a solid loading known as "melt-melt", consisting of an explosive matrix fuse, such as trinitrotoluene (TNT) which melts at 80 ° C, coating a granular explosive charge, such as hexogen, octogen or ONTA.
  • TNT trinitrotoluene
  • Explosive molten compositions such as moreover in general, composite explosives aforementioned plastic binder used by casting, are well known to those skilled in the art.
  • the solid explosive charge is a bi-composition charge comprising a central coated composition by a peripheral composition.
  • Bi-composition explosive charges and their processes for obtaining from explosive compositions flowable, pasty or liquid, are well known from the skilled person.
  • peripheral composition is less sensitive to the shock wave as the central composition, like those described for example in patents FR 2,668 146 and FR 2,678,262.
  • a removable pin is introduced in the sleeve then we sink, in the space between the pin and the inner wall of the sleeve, the composition liquid or pasty device. After solidification, we remove the spindle then we sink, in the space freed by the spindle, the liquid central composition or pasty which is then solidified.
  • a cylindrical element of ammunition explosive with controlled fragmentation comprising a loading with plastic binder composite explosive contained in a cylindrical steel casing, the inner wall is coated by a cylindrical sleeve plastic material externally provided indentations.
  • the steel casing 10mm thick, has a 280mm outer diameter and an inner diameter of 260mm. Its height is 500mm. It has a background approximately flat and the face opposite the bottom is fully open (260mm circular opening of diameter). The envelope is not weakened. The walls interior and exterior are smooth.
  • the sleeve consists of a shaped enclosure case, cylindrical, made of high density polyethylene, with an approximately flat bottom and a opening on the approximately flat face opposite the background.
  • This sleeve has an outside diameter of 260mm and has 28 17mm high crowns including 52 identical indentations and regularly spaced by tower, in the form of dihedral grooves parallel to the axis of the sleeve and 6mm deep.
  • the length of each groove is 17mm, i.e. the height of each crown, the edge of each dihedral is located at the inside of the sleeve and the angle of the dihedrons is 90 °.
  • the dihedral indentations are located alternately with the indentations of the upper crown and those of the lower crown.
  • Each indentation is thus located between two zones in non-indented projection of the two adjacent crowns and projecting surfaces in contact with the envelope steel are identical, regularly spaced, in alternating from one crown to another, and represent approximately a checkerboard design approximately rectangular.
  • a rounding of 12mm radius connects the cylindrical part and the bottom. Another rounding of the same radius connects this same cylindrical part and the face, opposite the bottom, which includes an axial circular opening of diameter 90mm.
  • the thickness of the sleeve more precisely the thickness of the constituent plastic, approximately constant, of the order of 1mm.
  • This sleeve made of high density polyethylene, has everything first obtained by the extrusion blow molding technique from a mold adapted to the dimensions and the aforementioned configuration sought.
  • the temperature in die outlet was 170 ° C.
  • the opening of the sleeve is thus opposite the opening of the envelope, which makes it possible to accessible inside the sleeve through the opening of the envelope.
  • the sleeve covers the wall inside of the envelope, the sleeve and the envelope being in contact through surfaces external protruding from the sleeve, as well as by the background.
  • a explosive pasty composition consisting of 12% by weight octogen, 72% by weight of 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole (ONTA) and 16% by weight of an organic binder polymerizable with polybutadiene with endings hydroxyls (PBHT) of mass around 2000 and isophorone diisocyanate.
  • composition is solidified by polymerization of the binder by heating 7d at 60 ° C.
  • the loading was then started at using a plane wave generator (GOP) in diameter 90mm reinforced with a cylinder of the same diameter and height 45mm in composite explosive with plastic binder polyether with hydroxyl endings crosslinked by IPDI of octogenic weight composition 86%, crosslinked binder 14%.
  • GOP plane wave generator
  • the same cylindrical element of ammunition explosive with controlled fragmentation only for example 1, except on the one hand that the explosive charge is a composite explosive with bi-composition plastic binder including the peripheral layer is less sensitive to the wave of shock than the central layer, and secondly that the diameter of the opening of the polyethylene sleeve is 200mm instead of 90mm.
  • the explosive charge is a composite explosive with bi-composition plastic binder including the peripheral layer is less sensitive to the wave of shock than the central layer, and secondly that the diameter of the opening of the polyethylene sleeve is 200mm instead of 90mm.
  • Example 2 we operate strictly as for Example 1 up to the step, not included, of casting the explosive pasty composition in the sleeve.
  • a removable cylindrical pin of diameter 130mm and height 500mm we sink in space located between the spindle and the inner part of the sleeve, 60 ° C, a pasty explosive composition consisting of 51% by weight of ammonium perchlorate, 17% by weight octogen, 20% by weight of aluminum and 12% by weight a polymerizable organic binder based on polybutadiene with approximately hydroxyl-terminated mass 2000 and isophorone diisocyanate.
  • composition is solidified by polymerization of the binder by heating 7d at 60 ° C.
  • composition explosive pasty consisting of 50% by weight of octogen, 24% by weight of ammonium perchlorate, 12% by weight aluminum and 14% by weight of an organic binder polymerizable with polybutadiene with endings hydroxyls of mass around 2000 and isophorone diisocyanate.
  • composition is solidified by polymerization of the binder by heating 7d at 60 ° C.
  • the priming of the bi-composition loading was then carried out using a reinforced 50mm diameter GOP of a cylinder of the same diameter and height 35mm in same composite explosive as that used for the example 1.
  • Example 1 After detonation of the explosive ordnance item and recovery of the fragments, we note, as for Example 1, a quasi-Gaussian distribution of the mass of these chips, perfectly centered on 20g.

Landscapes

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Description

La présente invention se situe dans le domaine militaire, plus particulièrement dans celui des munitions explosives, projectiles, bombes, engins divers par exemple, à fragmentation contrôlée (encore appelée "prédéterminée" ou "préparée"), notamment destinées à des opérations anti-pistes, anti-bunkers ou anti-véhicules (navires, chars, blindés, etc.).
Elle concerne plus précisément un nouveau procédé de fabrication d'un élément de munition explosive à fragmentation contrôlée comportant un chargement explosif solide contenu dans une enveloppe métallique intérieurement revêtue par un manchon pourvu d'indentations, diédriques par exemple, dirigées vers l'intérieur de la munition, c'est à dire vers le chargement.
Les zones de contact entre l'enveloppe et le manchon sont donc séparées par des cavités correspondant au volume des indentations.
Le brevet FR 2 685 077 décrit un élément de munition explosive à fragmentation contrôlée permettant d'optimiser la taille des éclats produits par sa mise à feu en fonction de la cible attaquée.
Le chargement explosif est contenu dans une enveloppe métallique constituée de 2 parois concentriques, en forme de virole, séparées par un jeu permettant de les rendre mobiles l'une par rapport à l'autre selon un mouvement de rotation et/ou de translation, chaque paroi étant destinée à être fragmentée pour produire des éclats dont la masse individuelle est prédéterminée.
La mobilité relative des 2 parois en coïncidence permet le réglage et la programmation, manuelle ou automatique, de la taille des éclats.
Le brevet FR 2 433 731 décrit un élément de munition explosive à fragmentation contrôlée comportant une garniture à paroi mince située entre l'enveloppe métallique et le chargement explosif et comportant des indentations qui sont des nervures dirigées vers l'intérieur en forme de toit. La garniture, constituée par une gaine mince, assure un revêtement intérieur, total ou partiel, de l'enveloppe.
Selon une variante, l'enveloppe est intérieurement lisse et est revêtue d'une garniture métallique ou en matière plastique comprenant des nervures dirigées vers l'intérieur en forme de toit.
Lorsque la garniture est en matière plastique, pour réaliser l'élément de munition explosive, on recouvre, lors de la fabrication du chargement explosif par moulage, les parties internes du moule par une feuille en matière plastique plastifiée par chauffage avant introduction de l'explosif à l'état liquide ou pâteux.
La fermeture du moule pourvu de saillies entraíne la formation des nervures en forme de toit.
Après refroidissement et ouverture du moule, on retire le chargement explosif enrobé par la garniture.
Ce chargement et sa garniture doivent ensuite être introduits dans une enveloppe métallique aux dimensions appropriées pour réaliser l'élément de munition.
Un tel procédé par moulage préalable du chargement explosif enrobé de la gaine en matière plastique est long et très coûteux au stade industriel en raison des multiples opérations de fabrication (réalisation de moules adaptés, traitement de surface anti-adhésif, coulée de la charge, solidification, démoulage, insertion du chargement obtenu dans la structure métallique) et des précautions, pour des raisons évidentes de sécurité, que doivent prendre les opérateurs manipulant des chargements explosifs nus.
De plus, les quantités de chargements réalisables simultanément sont limitées par le nombre de moules disponibles. La multiplication des moules rend l'investissement industriel très onéreux.
L'objet de la présente invention est notamment de proposer un procédé beaucoup plus simple et économique.
La solution proposée consiste à réaliser au préalable, notamment selon des techniques industrielles par moulage simples et peu onéreuses bien connues de l'homme du métier, un manchon rigide en forme d'enceinte munie d'une seule ouverture et pourvu d'indentations dirigées vers l'intérieur, à introduire ce manchon dans la structure métallique de la munition, puis à procéder ensuite aux opérations classique de coulée et de solidification d'une composition explosive.
Les principaux avantages qu'apporte ce procédé sont les suivants :
  • L'opération dangereuse de démoulage et d'insertion du chargement explosif dans la structure est supprimée, d'où en résultent un gain de sécurité et une réduction du coût.
  • Le moule nécessaire à la réalisation du manchon rigide est de conception beaucoup plus simple que celui nécessaire au moulage de l'explosif, notamment pour deux raisons. Tout d'abord, le problème de l'étanchéité est moins crucial, voire inexistant lorsqu'on utilise la technique bien connue des plasturgistes d'extrusion-soufflage des matières thermoplastiques.
Par ailleurs, l'emploi de matières plastiques à température de travail élevée permet l'utilisation de moules bi-coques, en profitant de leur souplesse à chaud et de leur retrait thermique (contraction naturelle), alors que le moulage traditionnel de l'explosif ou le moulage simultané matière plastique/explosif nécessite des moules comportant un nombre plus élevé de coques.
  • L'opération elle-même de moulage est beaucoup plus économique car les problèmes liés à la sécurité pyrotechnique ne se posent plus. De plus, on peut réaliser les manchons rigides aux cadences élevées propres aux industries de la plasturgie.
  • Il permet, contrairement au procédé connu précité par moulage simultané matière plastique/explosif, grâce au moulage préalable du manchon rigide, l'utilisation de matières plastiques supportant ou nécessitant des températures élevées de mise en forme qui seraient incompatibles avec les explosifs.
  • La souplesse et l'élasticité de nombreuses matières plastiques ou élastomériques permettent la mise en oeuvre du procédé selon l'invention même lorsque le gabarit de l'ouverture de l'enveloppe métallique est inférieur au gabarit du manchon, ce qui n'est pas possible lorsqu'on opère par moulage simultané matière plastique/explosif.
  • Il assure un meilleur contact d'ensemble entre l'enveloppe, le manchon et le chargement explosif, ce qui limite le risque de décollement intempestif pouvant se produire lorsque l'élément de munition subit de fortes accélérations, ou au contraire de fortes décélérations, par exemple lors de la pénétration dans une cible.
La présente invention a donc pour objet un nouveau procédé de fabrication d'un élément de munition explosive à fragmentation contrôlée comportant un chargement explosif solide contenu dans une enveloppe métallique dont la paroi intérieure est revêtue par un manchon extérieurement pourvu d'indentations, c'est à dire d'encoches intérieures, de rainures. La paroi intérieure de l'enveloppe et la surface extérieure du manchon sont donc en contact par l'intermédiaire de zones en saillie séparées par des vides correspondant au volume des indentations.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on réalise tout d'abord, en général et de préférence par moulage, un manchon rigide en matière plastique ou élastomèrique, extérieurement pourvu d'indentations, et ayant une forme d'enceinte munie d'une seule ouverture, par exemple une forme d'étui, de bouteille, d'ogive, de gobelet ou de chaussette. On introduit ensuite le manchon dans une enveloppe métallique comportant une ouverture et dont la forme et les dimensions sont telles que le manchon puisse revêtir la paroi intérieure de l'enveloppe, le manchon étant introduit par l'ouverture de l'enveloppe le fond d'abord, c'est à dire de façon telle que l'ouverture du manchon soit située en regard de l'ouverture de l'enveloppe pour rendre accessible l'intérieur du manchon par l'ouverture de l'enveloppe.
On coule ensuite dans le manchon une composition explosive pâteuse ou liquide, puis on solidifie la composition.
Par matière plastique, on entend classiquement toute matière synthétique fondée sur l'emploi des macromolécules et susceptible d'être modelée ou moulée, en général à chaud et sous pression.
Par matière élastomérique, on entend classiquement toute matière polymérique, naturelle ou synthétique, possédant des propriétés élastiques et pouvant servir de caoutchouc.
De façon générale, mais non impérative, l'élément de munition explosive présente un axe de symétrie. De façon préférée, il présente, en totalité ou en partie, une forme cylindrique ou ogivale. Le fond peut être plat, arrondi, ou de forme quelconque. Afin que le manchon puisse intérieurement revêtir l'enveloppe, lorsque l'élément de munition présente une forme cylindrique, le diamètre intérieur de l'enveloppe est égal au diamètre extérieur du manchon et lorsque l'élément de munition présente une forme ogivale, les dimensions des ogives délimitées par la paroi intérieure de l'enveloppe et par la paroi extérieure du manchon sont identiques.
L'épaisseur de la paroi du manchon est de préférence constante ou sensiblement constante, notamment dans la zone périphérique. L'épaisseur de la paroi du fond du manchon, c'est à dire de la partie du manchon opposée à son unique ouverture, peut, par exemple, être légèrement supérieure, notamment du fait de la technique de soufflage précitée. L'épaisseur de la paroi du manchon peut être quelconque. Elle est toutefois de préférence nettement inférieure à celle de l'enveloppe métallique, par exemple comprise entre 5% et 25% de l'épaisseur de l'enveloppe, de préférence 10% environ.
Les indentations peuvent avoir une forme quelconque, mais sont de préférence diédriques, en forme de toit, l'arête du dièdre étant située vers l'intérieur du manchon.
Les dièdres peuvent comporter une ouverture angulaire en multi pente, par exemple en double pente, par rapport à leur plan de symétrie.
De façon préférée, les indentations, diédriques ou non, sont identiques, et, de façon particulièrement préférée, lorsque le manchon présente une forme cylindrique, elles sont réparties en couronnes de même hauteur comportant un nombre identique d'indentations identiques, les indentations étant régulièrement réparties sur chaque couronne et situées en alternance avec les indentations de la couronne supérieure et celles de la couronne inférieure. Le long d'une génératrice, chaque indentation est ainsi située entre deux zones en saillie non indentées des deux couronnes adjacentes, et les surfaces en saillie, en contact avec l'enveloppe, sont identiques, régulièrement espacées, en alternance d'une couronne à l'autre, et représentent approximativement un dessin d'échiquier.
Le fond du manchon est en général lisse, dépourvu d'indentations. C'est également le cas pour la partie du manchon située à proximité de l'ouverture.
A titre illustratif, dans le cas d'un manchon cylindrique, seule la zone périphérique comporte des indentations. Les deux faces, qui peuvent par exemple être approximativement planes et parallèles, constituant le fond et la zone dans laquelle se trouve l'ouverture en sont dépourvues.
Les arêtes du manchon reliant la zone périphérique et les deux faces planes peuvent être arrondies.
Selon une autre variante préférée de l'invention, les parois intérieure et extérieure de l'enveloppe métallique ne sont pas fragilisées, c'est à dire qu'elles sont sensiblement lisses, dépourvues denervures et/ou rainures, amorces de fissures dont le réseau prédétermine les futurs fragments.
Cette méthode de fragmentation contrôlée par fragilisation de l'enveloppe n'est pas toujours utilisable, notamment pour les têtes militaires destinées à pénétrer une cible avant de fonctionner ("pénétrateurs"), ou devant subir de fortes accélérations (obus), l'enveloppe risquant de se détériorer avant fonctionnement du fait de sa trop grande fragilité.
Dans cette configuration, la fragmentation contrôlée est uniquement assurée par l'effet de charge coupante dû aux indentations diédriques du manchon.
Dans ces situations pour lesquelles il n'est pas possible de fragiliser l'enveloppe, il est bien connu de l'homme du métier de réaliser un chargement explosif présentant une multitude de dièdres sur sa face périphérique en contact avec l'enveloppe métallique, mais de telles munitions ne peuvent être réalisées que par moulage intégral préalable du chargement, avec tous les inconvénients qui ont été développés précédemment, ou par moulage suivi d'un usinage, ce qui est encore plus coûteux.
La présente invention est donc particulièrement intéressante à mettre en oeuvre dans ces situations.
Selon une autre variante préférée de l'invention, la matière plastique ou élastomérique constituant le manchon rigide en forme d'enceinte munie d'une seule ouverture est choisie dans le groupe constitué par les polyalkylènes, les élastomères naturels et les élastomères synthétiques, de préférence un polyéthylène basse ou haute densité.
Le manchon peut être fabriqué par toute technique de moulage ou d'extrusion, mais on préfère utiliser la technique d'extrusion-soufflage, bien connue des plasturgistes, largement utilisée pour la fabrication des bouteilles en matière plastique, qui est simple, peu coûteuse et permet des cadences élevées.
Le manchon doit être suffisamment rigide pour résister à la pression des compositions explosives pâteuses ou liquides lorsque celles-ci sont introduites.
Lorsque le manchon est en polyéthylène, et de façon plus générale lorsqu'il présente une souplesse et une élasticité suffisantes pour être comprimé sans détérioration, on peut introduire, par l'ouverture de l'enveloppe, un manchon dont le gabarit est supérieur au gabarit de l'ouverture de l'enveloppe.
Il suffit pour cela de comprimer au préalable le manchon jusqu'à un gabarit permettant son introduction dans l'enveloppe.
Une fois dans l'enveloppe, le manchon reprend sa forme et son gabarit d'origine et revêt intérieurement l'enveloppe.
Selon une autre variante de l'invention, la composition explosive coulable est constituée d'un liant organique polymérisable chargé dont la charge contient au moins un explosif nitré organique, et l'on solidifie la composition par polymérisation du liant. On obtient ainsi un chargement de type explosif composite (Cast plastic bonded explosive).
La coulée de la composition explosive dans le manchon peut être réalisée à la pression atmosphérique ou par injection sous pression, ou par gravité sous vide.
Comme exemples d'explosifs nitrés organiques, on peut citer l'hexogène, l'octogène, le pentrite, le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole (ONTA), et les mélanges d'au moins deux de ces composés.
Comme exemples de liant organique polymérisable, on peut citer ceux permettant l'obtention, après polymérisation, par chauffage par exemple, d'une matrice polymérique solide chargée de type polyuréthanne ou polyester, possédant éventuellement des groupements énergétiques tels que des groupements fluorés, nitrés et/ou azidés.
Les matrices polyuréthannes sont en général obtenues par réaction d'un prépolymère à terminaisons hydroxyles avec un polyisocyanate.
Comme exemples de prépolymères à terminaisons hydroxyles, on peut citer ceux dont le squelette est un polyisobutylène, un polybutadiène, un polyéther, un polyester, un polysiloxane. On utilise de préférence un polybutadiène à terminaisons hydroxyles.
Comme exemples de polyisocyanates, on peut citer l'isophorone diisocyanate (IPDI), le toluène diisocyanate (TDI), le dicyclohexylméthylène diisocyanate (Hylène W), l'hexaméthylène diisocyanate (HMDI), le biuret trihexane isocyanate (BTHI), et leurs mélanges.
Lorsque la matrice polymérique est une matrice polyester, elle est en général obtenue par réaction d'un prépolymère à terminaisons carboxyles, de préférence un polybutadiène à terminaisons carboxyles (PBCT) ou un polyester à terminaisons carboxyles, avec un polyépoxyde, par exemple un condensat d'épichlorhydrine et de glycérol, ou un polyaziridine, par exemple le triméthylaziridinyl phosphine oxyde (MAPO).
Le liant organique polymérisable peut éventuellement comprendre un plastifiant, inerte ou actif, tels que ceux habituellement utilisés dans la mise en oeuvre par coulée des explosifs composites.
Outre l'explosif nitré organique, la charge peut éventuellement comprendre par exemple un oxydant minéral tel que le perchlorate d'ammonium et/ou un métal réducteur tel que l'aluminium.
Selon une autre variante de l'invention, la composition explosive coulable est constituée d'une charge granulaire explosive nitrée organique en suspension dans un explosif fusible à l'état fondu, et l'on solidifie la composition par abaissement de la température. On obtient ainsi un chargement solide dit "coulé-fondu", constitué d'une matrice explosive fusible, tel que le trinitrotoluène (TNT) qui fond à 80°C, enrobant une charge explosive granulaire, tel que l'hexogène, l'octogène ou l'ONTA.
Les compositions explosives coulées-fondues, comme d'ailleurs de façon générale les explosifs composites précités à liant plastique mis en oeuvre par coulée, sont bien connus de l'homme du métier.
Selon une autre variante de l'invention, le chargement explosif solide est un chargement bi-composition comprenant une composition centrale enrobée par une composition périphérique.
Les chargements explosifs bi-composition, et leurs procédés d'obtention à partir de compositions explosives coulables, pâteuses ou liquides, sont bien connus de l'homme du métier.
Dans le cadre de la présente invention, on préfère ceux pour lesquels la composition périphérique est moins sensible à l'onde de choc que la composition centrale, comme ceux par exemple décrits dans les brevets FR 2 668 146 et FR 2 678 262.
Après avoir introduit le manchon dans l'enveloppe métallique, on introduit par exemple une broche amovible dans le manchon puis on coule, dans l'espace situé entre la broche et la paroi interne du manchon, la composition périphérique liquide ou pâteuse. Après solidification, on retire la broche puis on coule, dans l'espace libéré par la broche, la composition centrale liquide ou pâteuse qui est ensuite solidifiée.
Exemple 1
On a réalisé, par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, un élément cylindrique de munition explosive à fragmentation contrôlée comportant un chargement en explosif composite à liant plastique contenu dans une enveloppe cylindrique en acier dont la paroi intérieure est revêtue par un manchon cylindrique en matière plastique extérieurement pourvu d'indentations.
L'enveloppe en acier, d'épaisseur 10mm, a un diamètre extérieur de 280mm et un diamètre intérieur de 260mm. Sa hauteur est de 500mm. Elle comporte un fond approximativement plat et la face opposée au fond est totalement ouverte (ouverture circulaire de 260mm de diamètre). L'enveloppe n'est pas fragilisée. Les parois intérieure et extérieure sont lisses.
Le manchon est constitué d'une enceinte en forme d'étui, cylindrique, en polyéthylène haute densité, comportant un fond approximativement plat et une ouverture sur la face approximativement plane opposée au fond.
Ce manchon a un diamètre extérieur de 260mm et comporte 28 couronnes de 17mm de hauteur comprenant 52 indentations identiques et régulièrement espacées par tour, en forme de rainures diédriques parallèles à l'axe du manchon et de profondeur 6mm. La longueur de chaque rainure est de 17mm, à savoir la hauteur de chaque couronne, l'arête de chaque dièdre est située à l'intérieur du manchon et l'angle des dièdres est de 90°. Sur chaque couronne, les indentations diédriques sont situées en alternance avec les indentations de la couronne supérieure et celles de la couronne inférieure. Chaque indentation est ainsi située entre deux zones en saillie non indentées des deux couronnes adjacentes et les surfaces en saillie, en contact avec l'enveloppe en acier sont identiques, régulièrement espacées, en alternance d'une couronne à l'autre, et représentent approximativement un dessin d'échiquier à cases approximativement rectangulaires.
Un arrondi de rayon 12mm relie la partie cylindrique et le fond. Un autre arrondi de même rayon relie cette même partie cylindrique et la face, opposée au fond, qui comprend une ouverture circulaire axiale de diamètre 90mm.
L'épaisseur du manchon, plus précisément l'épaisseur de la matière plastique le constituant, est approximativement constante, de l'ordre de 1mm.
Selon les zones, elle varie entre 0,8mm et 1,2mm.
Ce manchon, en polyéthylène haute densité, a tout d'abord été obtenu par la technique d'extrusion-soufflage à partir d'un moule adapté aux dimensions et la configuration précitée recherchée. La température en sortie de filière était de 170°C.
Par l'ouverture de l'enveloppe en acier, on a ensuite introduit le manchon dans l'enveloppe, le fond du manchon étant introduit en premier.
L'ouverture du manchon est ainsi en regard de l'ouverture de l'enveloppe, ce qui permet de rendre accessible l'intérieur du manchon par l'ouverture de l'enveloppe.
Compte tenu de la forme et des dimensions du manchon et de l'enveloppe en acier, le manchon revêt la paroi intérieure de l'enveloppe, le manchon et l'enveloppe étant en contact par l'intermédiaire des surfaces extérieures en saillie du manchon, ainsi que par le fond.
On coule ensuite dans le manchon, à 60°C, une composition explosive pâteuse constituée de 12% en poids d'octogène, 72% en poids de 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole (ONTA) et de 16% en poids d'un liant organique polymérisable à base de polybutadiène à terminaisons hydroxyles (PBHT) de masse environ 2000 et d'isophorone diisocyanate.
On solidifie la composition par polymérisation du liant en chauffant 7j à 60°C.
On a réalisé ensuite l'amorçage du chargement à l'aide d'un générateur d'onde plane (GOP) de diamètre 90mm renforcé d'un cylindre de même diamètre et de hauteur 45mm en explosif composite à liant plastique polyéther à terminaisons hydroxyles réticulé par l'IPDI de composition pondérale octogène 86%, liant réticulé 14%.
Après détonation de l'élément de munition explosive et récupération des éclats, on constate une distribution quasi-gaussienne de la masse de ces éclats, parfaitement centrée sur 20g.
Exemple 2
On a réalisé, par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le même élément cylindrique de munition explosive à fragmentation contrôlée que pour l'exemple 1, sauf d'une part que le chargement explosif est un explosif composite à liant plastique bi-composition dont la couche périphérique est moins sensible à l'onde de choc que la couche centrale, et d'autre part que le diamètre de l'ouverture du manchon en polyéthylène est de 200mm au lieu de 90mm.
Pour cet exemple 2, on opère strictement comme pour l'exemple 1 jusqu'à l'étape, non incluse, de coulée de la composition explosive pâteuse dans le manchon.
Après introduction du manchon dans l'enveloppe, on positionne dans le manchon, axialement et reposant sur son fond, une broche amovible cylindrique de diamètre 130mm et de hauteur 500mm, puis on coule dans l'espace situé entre la broche et la partie interne du manchon, à 60°C, une composition explosive pâteuse constituée de 51% en poids de perchlorate d'ammonium, 17% en poids d'octogène, 20% en poids d'aluminium et 12% en poids d'un liant organique polymérisable à base de polybutadiène à terminaisons hydroxyles de masse environ 2000 et d'isophorone diisocyanate.
On solidifie la composition par polymérisation du liant en chauffant 7j à 60°C.
Après retrait de la broche, on coule, dans l'espace central ainsi libéré, à 60°C, une composition explosive pâteuse constituée de 50% en poids d'octogène, 24% en poids de perchlorate d'ammonium, 12% en poids d'aluminium et de 14% en poids d'un liant organique polymérisable à base de polybutadiène à terminaisons hydroxyles de masse environ 2000 et d'isophorone diisocyanate.
On solidifie la composition par polymérisation du liant en chauffant 7j à 60°C.
On a réalisé ensuite l'amorçage du chargement bi-composition à l'aide d'un GOP de diamètre 50mm renforcé d'un cylindre de même diamètre et de hauteur 35mm en même explosif composite que celui utilisé pour l'exemple 1.
Après détonation de l'élément de munition explosive et récupération des éclats, on constate, comme pour l'exemple 1, une distribution quasi-gaussienne de la masse de ces éclats, parfaitement centrée sur 20g.

Claims (12)

  1. Procédé de fabrication d'un élément de munition explosive à fragmentation contrôlée comportant un chargement explosif solide contenu dans une enveloppe métallique dont la paroi intérieure est revêtue par un manchon rigide, en matière plastique ou élastomérique, extérieurement pourvu d'indentations, caractérisé en ce que :
    on réalise tout d'abord un manchon rigide, en matière plastique ou élastomérique, extérieurement pourvu d'indentations et ayant une forme d'enceinte munie d'une seule ouverture,
    on introduit ensuite le manchon dans une enveloppe métallique comportant une ouverture et dont la forme et les dimensions sont telles que le manchon puisse revêtir la paroi intérieure de l'enveloppe, le manchon étant introduit par l'ouverture de l'enveloppe de façon telle que l'ouverture du manchon soit située en regard de l'ouverture de l'enveloppe pour rendre accessible l'intérieur du manchon par l'ouverture de l'enveloppe,
    on coule ensuite dans le manchon une composition explosive pâteuse ou liquide, puis on solidifie la composition.
  2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de munition présente une forme cylindrique et en ce que le diamètre intérieur de l'enveloppe est égal au diamètre extérieur du manchon.
  3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de munition présente une forme ogivale et en ce que les dimensions des ogives délimitées par la paroi intérieure de l'enveloppe et par la paroi extérieure du manchon, sont identiques.
  4. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les indentations sont en forme de dièdres.
  5. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon est pourvu de couronnes comportant un nombre identique d'indentations identiques, les indentations étant régulièrement réparties sur chaque couronne et situées en alternance avec les indentations de la couronne supérieure et celles de la couronne inférieure.
  6. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois extérieure et intérieure de l'enveloppe métallique ne sont pas fragilisées.
  7. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon comporte une paroi d'épaisseur sensiblement constante et comprise entre 5% et 25% de l'épaisseur de l'enveloppe métallique.
  8. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique ou élastomérique est choisie dans le groupe constitué par les polyalkylènes, les élastomères naturels et les élastomères synthétiques.
  9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière plastique est un polyéthylène.
  10. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gabarit de l'ouverture de l'enveloppe est inférieur au gabarit du manchon, et en ce que le manchon présente une souplesse et une élasticité suffisantes pour qu'il puisse être comprimé sans détérioration puis introduit dans l'ouverture de l'enveloppe.
  11. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition explosive coulable est constituée d'un liant organique polymérisable chargé dont la charge contient au moins un explosif nitré organique, et en ce qu'on solidifie la composition par polymérisation du liant.
  12. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition explosive coulable est constituée d'une charge granulaire explosive nitrée organique en suspension dans un explosif fusible à l'état fondu, et en ce qu'on solidifie la composition par abaissement de la température.
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