FR2523713A1 - Hollow charge for armour piercing shells - has two coaxial cavities and two explosive charges which are detonated successively - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une charge creuse pour engins explosifs destinés à la perforation des blindages. The present invention relates to a hollow charge for explosive devices intended for the perforation of armor.
Une charge creuse est composée d'un explosif de géométrie de révolution autour d'un axe etçrésentant un évidement axial revêtu par une paroi métallique. A hollow charge is composed of an explosive with a geometry of revolution around an axis and presenting an axial recess coated by a metal wall.
Généralement l'amorçage de l'explosif est obtenu pardes moyens pyrotechniques appropriés placés à l'arrière de la charge dans l'axe de ltévidement. Generally the initiation of the explosive is obtained by appropriate pyrotechnic means placed at the rear of the charge in the axis of the recess.
Après l'amorçage, l'onde de détonation progresse suivant l'axe de la charge vers la paroi métallique précitée. Les gaz de combustion portés à une pressionextre moment élevée (quelquesdizainesde GPa) se détendent en accélérant la paroi métallique qui,conpte tenu de la géométrie de la charge creuse, subit une implosion conique. After initiation, the detonation wave advances along the axis of the charge towards the aforementioned metal wall. The combustion gases brought to a high instantaneous pressure (a few dozen GPa) relax by accelerating the metal wall which, taking into account the geometry of the hollow charge, undergoes a conical implosion.
A l'arrière et sur l'axe de la charge explosive, chaque élément de la paroi métallique se divise en deux parties animes de vitesses axiales d'amplitudes différentes: une partie de faible masse très rapide (quelques miniers de mètres par seconde) appelle jet et une partie massique plus lente (quelques centaines de mètres par seconde) appelée noyau. At the rear and on the axis of the explosive charge, each element of the metal wall is divided into two animated parts of axial velocities of different amplitudes: a part of very fast low mass (a few miners of meters per second) calls jet and a slower mass part (a few hundred meters per second) called the nucleus.
;n première approximation et dans le cas d'une charge classique, la vitesse du jetformé en une section droite de la charge est fonction de l'épaisseur locale d'explosif. Il en résulte que l'ensemble de la paroi métallique forme un jet présentant un gradient de vitesse qui provoque son étirement jusqu'a' une valeur ultime dépendant de la ductilité du métal constituant laparoi métallique précitée. first approximation and in the case of a conventional charge, the speed of the jet formed in a cross section of the charge is a function of the local thickness of the explosive. As a result, the entire metal wall forms a jet having a speed gradient which causes it to stretch to an ultimate value depending on the ductility of the metal constituting the aforementioned metal wall.
Pratiquement, les performances en perforation des jetset les effets qu'ils sont capables de produire sur un blindage sont fonction croissante de leur longueur, de leur densité et de leur vitesse. In practice, the perforation performance of jets and the effects they are capable of producing on a shield are an increasing function of their length, their density and their speed.
il est d'autre part intéressant, face ausblindayes modernes à effet perturbateur, de rechefcller des diamètres de jets suffisamment grands pour accroitre leur inertie. on the other hand, it is interesting, facing modern blinds with a disturbing effect, to rechefcller jet diameters large enough to increase their inertia.
Les caractéristiques géométriques et cinématiques dès jets sont des fonctions complexes de tous les paramètres de la charge : forme, épaisseur et nature de la paroi métallique, nature et épaisseur de la charge explosive. Le concepteur de chargescreuses est en général lié par des contràintes géométriques, en particulier le diamètre extérieur de la charge et de la masse totale. The geometric and kinematic characteristics of jets are complex functions of all the parameters of the charge: shape, thickness and nature of the metal wall, nature and thickness of the explosive charge. The designer of hollow charges is generally bound by geometric constraints, in particular the external diameter of the charge and of the total mass.
Les charges creuses connues sont mises à feu de façon classique par un détonateur situé à l'arrière et sur l'axe de la charge. Lorsque l'onde de détonation atteint la paroi métallique qui recouvre l'évidement de la charge, le profil du front de cette onde est modi- fié : son angle d'incidence diminue par rapport à la paroi métallique précitée. Ceci tend à diminuer l'énergie cinétique du jet
Si l'on désire contrôler l'obliquité de l'onde de détonation au cours du balayage de la totalité de la paroi métallique, il faut amorcer l'explosif le long de la surface extérieure de la charge à une vitesse supérieure à la vitesse de détonation normale de l'explosif.Ce principe a déjâ été appliqué en disposant coaxialement à ltéxterieur de la charge une couche d'un explosif à vitesse de détonation plus rapide que celle de la première charge.Known hollow charges are ignited in a conventional manner by a detonator located at the rear and on the axis of the charge. When the detonation wave reaches the metal wall which covers the recess of the charge, the profile of the front of this wave is modified: its angle of incidence decreases with respect to the aforementioned metal wall. This tends to decrease the kinetic energy of the jet
If it is desired to control the obliquity of the detonation wave during the scanning of the entire metal wall, the explosive must be primed along the external surface of the charge at a speed greater than the speed of normal detonation of the explosive. This principle has already been applied by placing coaxially outside the charge a layer of an explosive at a detonation speed faster than that of the first charge.
L'un des inconvénients de cette réalisation réside en ce que, dans l'état actuel des connaissances sur les compositions explosives, l'énergie disponible variant comme le carré de la vitesse de détonation, on doit utiliser comme explosif de propulsion de la paroi métallique celui ayant le moins d'énergie, ce qui va à l'encontre de I'efficacté recherchée. One of the drawbacks of this embodiment resides in the fact that, in the current state of knowledge on explosive compositions, the available energy varying as the square of the detonation rate, it is necessary to use the metal wall propellant explosive the one with the least energy, which goes against the desired efficiency.
Le but de la présente invention est de créer une charge creuse améliorée, dans laquelle l'énergie cinétique du jet formé est notablement augmentée par sport aux réalisations connues, l'énergie potentielle de l'explosif étant utilisée de façon optimale. The object of the present invention is to create an improved shaped charge, in which the kinetic energy of the jet formed is notably increased by sport to known embodiments, the potential energy of the explosive being used optimally.
La charge creuse visée par l'invention comprend un évidement axial revêtu par une paroi métallique et des moyens d'amorçage situés à l'opposé de cet évidement. The hollow charge targeted by the invention comprises an axial recess coated by a metal wall and priming means located opposite this recess.
Suivant l'invention, cette charge creuse est caractérisée en ce qu'elle est entourée axialement par une seconde charge explosive tubulaire reliée as moyens d'amorçage et revêtue intérieurement par une paroi métallique, cettedernière étant séparée de la première charge explosive par un espace annulaire vide ou rempli d'une matière de faible densité, les deux charges formant entre elle un angle dont le sommet est dirigé à l'opposé des moyens d'amorçage. According to the invention, this hollow charge is characterized in that it is surrounded axially by a second tubular explosive charge connected as priming means and internally coated by a metal wall, this latter being separated from the first explosive charge by an annular space empty or filled with a low density material, the two charges forming an angle between them, the apex of which is directed opposite the priming means.
Après l'amorçage, la paroi métallique qui recouvre intérieurement la seconde charge explosive tubulaire subit sous l'action de la détonation une accélération et une déflexion suivant un angle supérieur à l'angle compris entre cette charge tubulaire et la charge creuse proprement dite. After initiation, the metal wall which internally covers the second tubular explosive charge undergoes under the action of the detonation an acceleration and a deflection at an angle greater than the angle between this tubular charge and the hollow charge proper.
Cette déflexion n'est pas perturbée par l'espace annulaire compris entre les deux charges, car ce dernier est vide ou rempli par une matière de faible densité telle que l'air. This deflection is not disturbed by the annular space between the two charges, since the latter is empty or filled with a material of low density such as air.
L'amorçage de la charge creuse disposée à l'intérieur de la charge explosive tubulaire, a lieu par impact entre la paroi métallique qui subit la déflexion précitée. The initiation of the hollow charge placed inside the tubular explosive charge takes place by impact between the metal wall which undergoes the above-mentioned deflection.
Lors de l'impact, la paroi métallique accélérée communique une partie de son énergie cinétique à la charge creuse en agissant comme un"confinement dynami que". Non seulement cette énergie s'ajoute à celle de l'explosif de la charge, mais elle est transférée à la paroi métallique de la charge par onde de choc, donc très rapidement alors que l'explosif accélère cette paroi par détente progressive des gas de combustion. Upon impact, the accelerated metal wall communicates part of its kinetic energy to the hollow charge by acting as "dynamic confinement". Not only this energy is added to that of the explosive of the charge, but it is transferred to the metallic wall of the charge by shock wave, therefore very quickly while the explosive accelerates this wall by progressive relaxation of the gases of combustion.
Cet effet est particulièrement intéressant pour les éléments de la paroi métallique voisins du sommet de l'angle compris entre les deux charges, c'est-à-dire pour les éléments devant acquérir la plus grande vitesse possible sur une courte distance de projection de la paroi métallique.This effect is particularly advantageous for the elements of the metal wall close to the apex of the angle between the two charges, that is to say for the elements having to acquire the highest possible speed over a short projection distance from the metal wall.
Par ailleurs, grâce à l'invention, on peut utiliser pour la charge creuse proprement dite un explosif à vitesse de détonation aussi rapide que celui de la charge tubulaire extérieure et non pas plus lente comme dans le cas de la réalisation connue discutée dans l'introduction de la présente description. Ainsi on utilise de façon optimale l'énergie potentielle des explosifs de la charge. Furthermore, thanks to the invention, it is possible to use for the hollow charge proper an explosive with a detonation speed as rapid as that of the external tubular charge and not slower as in the case of the known embodiment discussed in the introduction to this description. This optimizes the potential energy of the explosives in the charge.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Other features and advantages of the invention will appear in the description below.
Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatif :
La fig. I est une vue en coupe longitudinale d'une charge creuse conforme à l'invention,
La fig. 2 est une vue en coupe suivant le plan Il-Il de la fig. 1,
La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale partielle et à plus grande échelle de la charge creuse représentée sur la fig. 1 , illustant le fonctionnement de cette charge,
La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de charge creuse.In the appended drawings given by way of nonlimiting examples:
Fig. I is a view in longitudinal section of a hollow charge according to the invention,
Fig. 2 is a sectional view along the plane Il-Il of FIG. 1,
Fig. 3 is a view in partial longitudinal section and on a larger scale of the shaped charge shown in FIG. 1, illustrating the operation of this charge,
Fig. 4 is a view in longitudinal section of a variant hollow charge.
Dans la réalisation représentée sur les fig. 1 et 2, la charge creuse 1 conforme à l'invention, comporte une charge explosive 3 comportant un évidement axial tronconique 2a revêtu par une paroi métallique 2. Cette paroi 2 est en un métal ou alliage suffisamment ductile et dense tel que le cuivre. Des moyens d'amor çage 6 tel qu'un détonateur sont situés sur l'axe de la charge explosive 3 à l'opposé de 11 évidement 2a. La charge explosive 3 et sa paroi métallique 2 constituent une charge creuse classique. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the hollow charge 1 according to the invention comprises an explosive charge 3 comprising a frustoconical axial recess 2a coated by a metal wall 2. This wall 2 is made of a sufficiently ductile and dense metal or alloy such as copper. Ignition means 6 such as a detonator are located on the axis of the explosive charge 3 opposite 11 recess 2a. The explosive charge 3 and its metal wall 2 constitute a conventional hollow charge.
La charge explosive 3 est entourée axialement par une seconde charge explosive tubulaire 4 dont l'extrémité 7a la plus proche des moyens d'amorçage 6 est reliée à ces derniers par une couche explosive 7 sensiblement en forme de cabtte. The explosive charge 3 is surrounded axially by a second tubular explosive charge 4, the end 7a of which is closest to the initiation means 6 is connected to the latter by an explosive layer 7 substantially in the shape of a cabtte.
Cette charge explosive tubulaire 4 est revêtue intérieurement par une paroi métallique tronconique 5 de meme nature que la paroi 2. Cette paroi métallique 5 est séparée de la première charge explosive 3 par un espace annulaire 4a vide ou rempli d'air, ou encore rempli par une matière de faible densité telle que des fibres ou une mousse de matière synthétique. Les deux charges coaxiales 3 et 4 forment entre elles un angle b dont le sommet S est situé à l'extrémité des charges 3 et 4 opposée aux moyens d'amorçage. This tubular explosive charge 4 is coated internally by a frustoconical metal wall 5 of the same kind as the wall 2. This metal wall 5 is separated from the first explosive charge 3 by an annular space 4a empty or filled with air, or even filled with a low density material such as fibers or a foam of synthetic material. The two coaxial loads 3 and 4 form an angle b between them, the apex S of which is located at the end of the loads 3 and 4 opposite the priming means.
L'angle b est, pour des raisons que l'on expliquera en détail plus loin,de préférence supérieur ou égal à 50 environ. The angle b is, for reasons which will be explained in detail below, preferably greater than or equal to approximately 50.
Dans l'exemple représenté, les deux charges explosives 3 et 4 sont réalisées dans le meme explosif, ce dernier pouvant par exemple avoir une vitesse de détonation égale à 8 000 mètres à la seconde, telle que l'hexogène Tolite 65-35. In the example shown, the two explosive charges 3 and 4 are produced in the same explosive, the latter being able for example to have a detonation speed equal to 8000 meters per second, such as the hexogen Tolite 65-35.
En outre, dans l'exemple représenté sur les fig. 1 et 2, la surface extérieure de la charge tubulaire 4 est cylindrique, tandis que sa surface intérieure portant la paroi métallique 5 est tronconique. Toutefois, les surfaces précitées de la charge tubulaire 4 peuvent être tronconiques ou meme cylindriques toutes les deux. Furthermore, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the outer surface of the tubular load 4 is cylindrical, while its inner surface carrying the metal wall 5 is frustoconical. However, the aforementioned surfaces of the tubular load 4 can be frustoconical or even cylindrical both.
Comme on le voit sur la fig. 1, les moyens d'amorçage 6 sont séparés de la charge explosive 3 par un écran8inhibiteur de combustion, par exemple en matière plastique chargée de billes en verre. La face 8a de cet écran 8 constitue le fond de l'évidement tronconique 2a de la charge 3. Le bord périphérique 8b de cet écran 8 touche l'extrémité 7a de la charge explosive tubulaire 4 et la face extérieure 8c de l'écran 8 est recorverte par la couche d'explosif 7 qui relie les moyens d'amorçage 6 à l'extrémité 7a de la charge tubulaire 4. As seen in fig. 1, the initiating means 6 are separated from the explosive charge 3 by a screen 8 combustion inhibitor, for example of plastic material loaded with glass beads. The face 8a of this screen 8 constitutes the bottom of the frustoconical recess 2a of the charge 3. The peripheral edge 8b of this screen 8 touches the end 7a of the tubular explosive charge 4 and the outer face 8c of the screen 8 is recorvered by the explosive layer 7 which connects the priming means 6 to the end 7a of the tubular charge 4.
Le fonctionnement de la charge creuse que l'on vient de décrire en référence aux fig 1 et 2 est le suivant (voir fig. 3)
Après amorçage, au moyen du détonateur 6, l'onde explosive de front fl se propage dans la charge explosive tubulaire 4 à une vitesse D. Sous l'action de cette détonation, la paroi métallique 5, subit une déflexion d'angle a et une accélération à une vitesse:
V = 2D sin a/2
Cette déflexion a est fonction du rapport de la masse d'explosif de la charge 4 sur la masse de la paroi tubulaire 5 appliquée sur cette dernière. La paroi tubulaire 5 est ainsi projetée dans l'expace vide ou rempli d'air 4a à la vitesse V précitée.The operation of the shaped charge which has just been described with reference to fig 1 and 2 is as follows (see fig. 3)
After ignition, by means of the detonator 6, the front explosive wave fl propagates in the tubular explosive charge 4 at a speed D. Under the action of this detonation, the metal wall 5, undergoes an angle deflection a and acceleration to a speed:
V = 2D sin a / 2
This deflection a is a function of the ratio of the mass of explosive of the charge 4 on the mass of the tubular wall 5 applied to the latter. The tubular wall 5 is thus projected into the empty space or filled with air 4a at the aforementioned speed V.
On a désigné par Sa la partie de la paroi 5 ayant subi la déflexion a. L'amorçage de la charge explosive 3 est réalisée par impact de la paroi déformée 5 sur la surface extérieure de cette charge explosive 3. Le front f2 de l'onde explosive progresse alors dans la charge 3 à une vitesse D normale à ce front f. La vitesse d'amor çage le long de la surface extérieure de la charge 3 est égale à : D sin a
sin (a-b)
L'onde explosive qui se propage dans la charge 3 engendre la formation d'un jet axial 9 dirigé vers l'avant de l'évidement 2a et d'un noyau arrière 10.Sa has designated the part of the wall 5 having undergone deflection a. The ignition of the explosive charge 3 is carried out by impact of the deformed wall 5 on the external surface of this explosive charge 3. The front f2 of the explosive wave then progresses in the charge 3 at a speed D normal to this front f . The priming speed along the external surface of the load 3 is equal to: D sin a
sin (ab)
The explosive wave which propagates in the charge 3 generates the formation of an axial jet 9 directed towards the front of the recess 2a and of a rear core 10.
Par rapport aux effets engendrés dans une charge creuse classique, la charge conforme à l'invention présente les avantages suivants
Lors de l'impact de la paroi métallique 5 avec la charge explosive 3, l'accélération subie par cette paroi 5 communique une partie de son énergie cinétique à la charge 3 par effet de confinement dynamique. Non seulement cette énergie cinétique s'ajoute à celle de l'explosif de la charge 3, mais elle est transférée à la paroi métallique 2 par onde de choc, donc très rapidement, alors que l'explosif 3. accélère cette paroi 2- par détente progressive des gaz de combustion. Cet effet est particulièrement intéressant pour les éléments de la paroi métallique 2 voisins du sommet S de l'angle b, c'est-a-dire pour les éléments qui doivent acquérir la plus grande vitesse possible sur -une courte distance.Compared to the effects generated in a conventional hollow charge, the charge according to the invention has the following advantages
During the impact of the metal wall 5 with the explosive charge 3, the acceleration undergone by this wall 5 communicates a part of its kinetic energy to the charge 3 by dynamic confinement effect. Not only is this kinetic energy added to that of the explosive of charge 3, but it is transferred to metal wall 2 by shock wave, therefore very quickly, while explosive 3. accelerates this wall 2- by progressive expansion of the combustion gases. This effect is particularly advantageous for the elements of the metal wall 2 close to the vertex S of the angle b, that is to say for the elements which must acquire the highest possible speed over a short distance.
Pour une masse donnée d'explosif, on améliore ainsi considérablement l'énergie cinétique du jet 9 et par suite son pouvoir perforant à l'égard des blindages. For a given mass of explosive, the kinetic energy of the jet 9 and therefore its perforating power with respect to the armorings is considerably improved.
Par ailleurs, la charge creuse conforme à l'invention utilise de façon optimale l'énergie potentiel des explosifs, car contrairement aux réalisations connues, comportant deux charges explosives coaxiales, la charge 3 peut présenter une vitesse de détonation identique à celle de la charge tubulaire 4. Furthermore, the shaped charge according to the invention optimally uses the potential energy of the explosives, because unlike the known embodiments, comprising two coaxial explosive charges, the charge 3 can have a detonation speed identical to that of the tubular charge 4.
Grâce à l'invention, il est également possible d'agir sur la loi de vitesse d'amorçage de la charge creuse 3, en réglant les angles b et a . L'angle de déflexion a de la paroi métallique 5 peut d'ailleurs varier le long de la charge 3 en utilisant une paroi 5 d'épaisseur continuellement variable. Thanks to the invention, it is also possible to act on the ignition speed law of the shaped charge 3, by adjusting the angles b and a. The deflection angle a of the metal wall 5 can moreover vary along the load 3 by using a wall 5 of continuously variable thickness.
Pour permettre à la paroi métallique 5 d'être soumise à une vitesse suffisante,il est préférable que l'angle b soit égal ou supérieur à 5 . To allow the metal wall 5 to be subjected to a sufficient speed, it is preferable that the angle b is equal to or greater than 5.
En théorie plus cet angle b est grand, plus la vitesse de la paroi 5 est importante et par suite plus son énergie cinétique est élevée. Cependant, lorsqu 'on augmente l'angle b on augmente le volume mort de espace vide 4a et on diminue corréatitiement le volume global d'explosif. Ainsi au delà d'une certaine valeur d'angle b qu'on peut déterminer expérimentalement, les avantages résultant de l'augmentation de l'énergie cinétique du jet 9 sont compensés par les inconvénients résultant d'un taux relativement faible de remplissage en explosif. In theory, the greater this angle b, the greater the speed of the wall 5 and consequently the higher its kinetic energy. However, when the angle b is increased, the dead volume of empty space 4a is increased and the overall volume of explosive is correspondingly reduced. Thus beyond a certain value of angle b which can be determined experimentally, the advantages resulting from the increase in the kinetic energy of the jet 9 are offset by the disadvantages resulting from a relatively low rate of filling with explosives. .
On donne ci apres un exemple détaillé de charge creuse conforme à l'invention. A detailed example of a shaped charge according to the invention is given below.
Nature de l'explosif des charges 3 et 4
Hexogene Illite : 65-35
Vitesse de détonation : 8000 mètres à la seconde.Nature of the explosive of charges 3 and 4
Hexogene Illite: 65-35
Detonation speed: 8000 meters per second.
Nature des parois métalliques 2 et 5 : cuivre
épaisseur de ces parois : 1 à 3 mm
Angle b : 5 à 200
Nature de l'écran 8 : résine époxy chargée de
billes en verre ou Sylasthene.Nature of metal walls 2 and 5: copper
thickness of these walls: 1 to 3 mm
Angle b: 5 to 200
Type of screen 8: epoxy resin charged with
glass beads or Sylasthene.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de la présente invention. Of course, the invention is not limited to the example which has just been described and numerous modifications can be made to it without departing from the scope of the present invention.
Ainsi dans la réalisation de la fig. 4, le sommet de de l'angle b formé entre la paroi métallique 14 qui est appliquée contre la charge explosive tubulaire Il est situé à une certaine distance d de l'extrémité 15 de la charge 3. Par ailleurs, la charge tubulaire ll s'arrête à ce sommet S1 et la charge intérieure 3 s'étend au delà de ce sommet S1 dans le prolongement de la surface extérieure 14a de la charge tubulaire 14. Thus in the embodiment of FIG. 4, the apex of the angle b formed between the metal wall 14 which is applied against the tubular explosive charge It is located at a certain distance d from the end 15 of the charge 3. Furthermore, the tubular charge ll s 'stops at this apex S1 and the internal load 3 extends beyond this apex S1 in the extension of the external surface 14a of the tubular load 14.
Claims (10)
Priority Applications (1)
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| FR8004768A FR2523713B1 (en) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | HOLLOW LOAD |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR8004768A FR2523713B1 (en) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | HOLLOW LOAD |
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Family Applications (1)
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| FR2523713B1 (en) | 1986-03-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |