FR2793314A1 - Charge generatrice de noyau a performances ameliorees - Google Patents
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Abstract
Le secteur technique de l'invention est celui des charges explosives génératrices de noyau.La charge selon l'invention comporte une plaque (6) disposée entre le chargement explosif (3) et le revêtement (5), cette plaque a un diamètre égal au diamètre interne de l'enveloppe (2) de la charge (1). Le matériau de la plaque (6) est choisi tel qu'il ait une densité inférieure ou égale à celle du matériau du revêtement (5) et un module de compressibilité volumique supérieur ou égal à 100 GPa, l'épaisseur de la plaque étant supérieure ou égal à celle du revêtement en tout point d'une zone centrale entourant l'axe de la charge, de façon à assurer lors de l'initiation de la charge une déformation centripète de la plaque moindre que celle du revêtement.
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 au moins un revêtement ayant globalement la forme d'une calotte sphérique. Lors de la détonation de i'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 la10 partie avant est constituée par la zone centrale du revêtement et la partie arrière est une jupe formée par la périphérie du revêtement. Le brevet FR2627580 décrit une telle charge. Une charge génératrice de noyau est initiée généralement à une distance importante de la cible (de 50 à 100 calibres de la charge). Il est donc essentiel que la géométrie du noyau soit telle qu'elle assure sa stabilité sur trajectoire. En effet une déstabilisation du noyau aura pour conséquence que ce dernier n'atteindra pas la cible à
l'endroit souhaité et n'aura pas une efficacité suffisante.
Pour assurer cette stabilisation, on cherche habituel- lement à donner au noyau une géométrie telle qu'il possède une jupe de stabilisation à sa partie arrière et que son centre de gravité soit situé le plus en avant possible.25 Le brevet FR2654821 décrit ainsi une charge génératrice de noyau dans laquelle le revêtement porte notamment au niveau de sa périphérie une couche d'un matériau moins dense formant une jupe stabilisatrice. Cette solution est de mise en oeuvre complexe et ne
permet pas de maîtriser la reproductibilité des caracté- ristiques géométriques du jupage arrière.
Le matériau du jupage provient de la partie périphérique du revêtement qui se trouve au voisinage de l'enveloppe de la charge.35 Lors de l'initiation de la charge, il se produit au niveau de cette partie périphérique des réflexions d'ondes de détonation qui-conduisent le plus souvent à une accumulation du matériau du revêtement sous la forme d'un jupage de forme
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irrégulière, dont la masse est trop importante et qui déstabilise le noyau. La maîtrise du jupage est encore plus délicate lorsque le revêtement est réalisé en un matériau, tel le Tantale, présentant une contrainte d'écoulement plastique qui est sensiblement constante ou décroissante en fonction de la déformation qui lui est appliquée. En effet, pour de tels matériaux, un accroissement de la déformation conduit très vite à une rupture. Il devient alors impossible d'allonger le noyau pour placer son centre de gravité le plus en avant possible tout en assurant la
formation d'un jupage de forme reproductible. C'est le but de l'invention que de proposer une charge génératrice de noyau ne présentant pas de tels inconvénients.
Ainsi la charge selon l'invention engendre un noyau dont la géométrie de jupe et la répartition des masses sont
maîtrisées. La structure de la charge selon l'invention est également très simple et de fabrication peu coûteuse.
Ainsi l'invention a pour objet une charge génératrice de noyau comportant un chargement explosif disposé dans une enveloppe et au moins un revêtement au diamètre de l'enveloppe et destiné à être mis en mouvement par la détonation de l'explosif, charge caractérisée en ce qu'elle25 comporte une plaque disposée entre le chargement explosif et le revêtement, cette plaque ayant un diamètre égal au diamètre interne de l'enveloppe et couvrant complètement la surface du revêtement disposée en regard du chargement explosif, le matériau de la plaque étant choisi tel qu'il ait30 une densité inférieure ou égale à celle du matériau du revêtement et un module de compressibilité volumique
supérieur ou égal à 100 GPa, l'épaisseur de la plaque étant supérieure ou égale à celle du revêtement en tout point d'une zone centrale entourant l'axe de la charge, de façon à35 assurer lors de l'initiation de la charge une déformation centripète de la plaque moindre que celle du revêtement.
Le diamètre de la zone centrale est choisi de préférence supérieur ou égal à 75% du diamètre du revêtement ou de la
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plaque (calibre de la charge).
On pourra réaliser le revêtement en un matériau présentant une contrainte d'écoulement plastique sensiblement constante ou décroissante en fonction de la déformation.5 La plaque pourra avoir une épaisseur sensiblement constante ou encore croissante de sa périphérie vers l'axe de la charge. Le matériau du revêtement pourra être choisi parmi les matériaux suivants: Tantale, Molybdène, Nickel, Cuivre et la
plaque pourra être réalisée en Aluminium ou en Magnésium.
Dans la zone centrale, l'épaisseur de la plaque pourra
être supérieure ou égale de 50% à celle du revêtement au droit du point de la plaque considéré.
Le rayon de courbure externe du revêtement pourra être
compris entre 0,7 et 1,5 fois son diamètre externe.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation,
description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels:20 -la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une charge génératrice de noyau selon un premier mode de
réalisation de l'invention, -les figures 2a et 2b représentent schématiquement deux étapes successives de la formation du noyau de la charge de la figure 1, -la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une charge génératrice de noyau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. En se reportant à la figure 1, une charge génératrice de noyau 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention comporte une enveloppe cylindrique 2 à l'intérieur de laquelle est placé un chargement explosif 3 destiné à être initié par des moyens d'amorçage 4, constitués par exemple par une amorce et un explosif relais.35 Cette charge comporte également un revêtement 5, réalisé par exemple en tantale, et qui est séparé du chargement explosif 3 par une plaque 6. La plaque 6 a un diamètre égal au diamètre interne de
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l'enveloppe 2, elle est en contact avec le revêtement 5 et couvre complètement sa surface. Le matériau de la plaque 6 est choisi tel qu'il ait une densité inférieure ou égale à celle du matériau du revêtement et un module de compressibilité volumique supérieur ou égal à GPa. La densité du matériau de la plaque est choisie inférieure à celle du revêtement afin que ce dernier puisse
recevoir la plus grande part de l'énergie fournie par10 l'explosif.
Pratiquement on choisira un matériau ayant la densité la plus faible possible et on dimensionnera de préférence la
charge de telle sorte que le revêtement représente de 65% à 80% de la masse de l'ensemble revêtement plus plaque.
Le module de compressibilité volumique (Kv) est un nombre homogène à une pression et qui est, pour un matériau donné,
le rapport de la variation de pression à la variation relative de volume provoquée par cette variation de pression (Kv = Vo x (P-Po) / (V-Vo)).
Ce module sera choisi supérieur ou égal à 100 GPa afin que le matériau de la plaque, sous l'effet de la détonation de l'explosif, puisse: -d'une part avoir un comportement analogue à celui d'un revêtement de charge génératrice de noyau, c'est à dire se retourner plastiquement en "doigt de gant", -et d'autre part offrir une résistance suffisante à la déformation centripète pour conserver après déformation un diamètre (D) élevé pour sa partie avant 7 (de 0,25 à 0,3 calibre ou diamètre de la plaque).30 Une telle disposition permet également à la plaque d'absorber une partie des ondes de choc reçues de l'explosif notamment au niveau de la périphérie. On isole ainsi le revêtement 5 des réflexions d'ondes de choc à sa périphérie qui perturbent la formation du jupage.35 On pourra par exemple associer un revêtement en Tantale, en Molybdène, en Nickel ou en Cuivre à une plaque en Aluminium ou bien en Magnésium. On pourra également associer un revêtement en Nickel à
une plaque en Magnésium.
L'épaisseur de la plaque sera supérieure ou égale à celle du revêtement en tout point d'une zone centrale 8 entourant
l'axe 9 de la charge, zone dont le diamètre est supérieur ou5 égal à 75% du calibre de la charge.
Ainsi, au niveau de cette zone centrale 8, pour toute direction d normale aux surfaces externes de la plaque et du
revêtement, l'épaisseur E de la plaque est supérieure à l'épaisseur e du revêtement en regard du point de la plaque10 considéré.
Une telle disposition permet d'assurer une déformation centripète plus difficile pour la plaque que pour le revêtement. Il en résulte la formation par la plaque d'un "noyau" grossier dont la jupe est plus évasée que celle du revêtement. La partie avant 7 de la plaque déformée ayant un diamètre important (de 0,25 à 0,3 calibres de plaque). L'épaisseur E de la plaque sera bien entendu choisie telle que son matériau se déforme sans rupture au moment de
l'initiation de la charge.
On pourra par exemple adopter une plaque en aluminium d'une épaisseur constante d'environ 5 mm associée à un revêtement en Tantale d'épaisseur constante d'environ 2 mm. La figure 2a montre une étape initiale de la formation du
noyau à partir du revêtement 5.
Au moment de l'initiation de la charge, l'onde de choc transmise par l'explosif traverse la plaque 6 et se trouve
communiquée au revêtement 5 avec peu d'atténuation (grâce à la faible densité de la plaque et à son fort module de30 compressibilité volumique).
Il en résulte une déformation du revêtement 5. La partie centrale de celui-ci, qui reçoit la première l'onde de choc, se trouve projetée en premier lieu et forme la tête T du noyau.35 La partie périphérique du revêtement 5 forme le jupage J. La plaque 6 se déforme également sous l'effet de la détonation. Elle accompagne la déformation du revêtement 5, sa faible densité la maintient en appui contre le matériau
plus lourd du revêtement.
L'épaisseur de la plaque 6 au niveau de la zone centrale 8 réduit ses possibilités de déformation centripète. Il en résulte la formation d'un noyau grossier présentant une jupe J' de plus grand diamètre que la jupe J et une partie avant 7 de la plaque déformée de diamètre important (0,25 à 0,3 calibre). La plaque 6 se trouve donc transformée en un support grossièrement conique dont la partie avant 7 forme un appui
pour la jupe J du noyau constitué par le revêtement 5.
La jupe J se trouve ainsi à la fois protégée et mise en forme par la plaque 6.
Il en résulte une formation de la jupe J plus progressive et plus reproductible qu'avec les charges selon l'art
antérieur.
La plaque 6 protégeant et accompagnant la déformation du revêtement, il devient possible de donner à ce dernier un rayon de courbure plus faible. On assure ainsi par ce biais un allongement de noyau supérieur et un déplacement de la20 masse du noyau 5 vers sa tête T. Une telle propriété est particulièrement intéressante dans le cas de revêtements en matériaux présentant une
contrainte d'écoulement plastique sensiblement constante ou décroissante en fonction de la déformation (par exemple en25 tantale).
En effet, il n'est pas possible de donner à un revêtement en un tel matériau un rayon de courbure inférieur à 1 calibre, car il en résulterait une striction trop forte de la partie médiane du noyau, conduisant à sa rupture.30 L'emploi de la plaque 6 permet de réduire ce rayon d'environ 15%, autorisant ainsi une vitesse de noyau de
l'ordre de 2200 m/s. On notera qu'un tel gain de vitesse permet de compenser facilement la perte d'énergie due à la présence de la plaque.
L'invention permet donc de maîtriser totalement la formation du noyau réalisé en un matériau à écoulement
plastique constant ou décroissant en fonction de la déformation (comme le tantale).
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La différence de diamètre entre la jupe J' du noyau issu de la plaque 6 et la jupe J du noyau entraîne une traînée aérodynamique supérieure pour la plaque 6. Cette dernière se sépare donc rapidement du noyau 5 et ne perturbe pas son vol (Cf figure 2b). Afin de favoriser la formation du jupage du revêtement et la séparation plaque/revêtement, on pourra prévoir de
disposer un matériau lubrifiant entre la plaque et le revêtement. On pourra par exemple prévoir un dépôt de Téflon10 (Polytétrafluoréthylène) ou encore de graisse silicone.
La figure 3 montre un deuxième mode de réalisation d'une charge 1 selon l'invention.
Cette charge diffère de la précédente en ce que l'épaisseur de la plaque 6 est croissante de sa périphérie vers l'axe de la charge. Le revêtement 5 a encore une épaisseur constante, et l'épaisseur de la plaque 6 est encore supérieure à celle du revêtement en tout point de la zone centrale 8 entourant l'axe de charge 9. Une telle variation de l'épaisseur de la plaque permet d'accroître lors de l'initiation de la charge le différentiel de vitesse qui existe entre la périphérie du revêtement 5 et sa partie centrale. Il en résulte un allongement plus important du noyau formé par le revêtement 5. Comme précédemment la plaque soutien le revêtement. Elle
protège le jupage et favorise sa formation.
On pourra éventuellement avoir une épaisseur de plaque 6 inférieure à celle du revêtement au niveau de la zone périphérique proche de l'enveloppe 2, cela afin d'accroitre encore l'allongement du noyau.30 La charge selon l'invention permet de maîtriser les caractéristiques géométriques -du noyau d'une façon particulièrement économique. En effet, les solutions connues prévoient généralement de réaliser des usinages localisés du revêtement pour piloter sa
déformation et la géométrie du noyau obtenu.
Avec l'invention ces usinages sont inutiles, puisque la forme du noyau va dépendre essentiellement des caractéristiques de la plaque -et en particulier de sa
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variation d'épaisseur.
De plus il devient possible grâce à l'invention d'obtenir un noyau de performances égales avec une revêtement de masse
plus réduite. Il en résulte des économies au niveau du5 matériau du revêtement.
A titre de variante, on notera qu'il est possible de donner au revêtement une épaisseur variable. On pourra par
exemple lui donner une épaisseur croissante de la périphérie vers l'axe du revêtement de façon à donner au noyau une10 répartition des masses favorable (partie avant du noyau plus lourde que la partie arrière).
On pourra également mettre en oeuvre l'invention dans une charge comportant un empilement de plusieurs revêtements.
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Claims (4)
1-Charge génératrice de noyau (1) comportant un chargement explosif (3) disposé dans une enveloppe (2) et au moins un revêtement (5) au diamètre de l'enveloppe et destiné à être mis en mouvement par la détonation de l'explosif, charge caractérisée en ce qu'elle comporte une plaque (6) disposée entre le chargement explosif (3) et le revêtement (5), cette plaque ayant un diamètre égal au diamètre interne de l'enveloppe (2) et couvrant complètement la surface du revêtement disposée en regard du chargement explosif, le matériau de la plaque (6) étant choisi tel qu'il ait une densité inférieure ou égale à celle du matériau du revêtement (5) et un module de compressibilité volumique supérieur ou égal à 100 GPa, l'épaisseur (E) de la plaque (6) étant supérieure ou égale à celle (e) du revêtement (5) en tout
point d'une zone centrale (8) entourant l'axe (9) de la charge, de façon à assurer lors de l'initiation de la charge une déformation centripète de la plaque moindre que celle du2o revêtement.
2-Charge génératrice de noyau selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de la zone centrale (8)
est supérieur ou égal à 75% du diamètre du revêtement ou de la plaque. 25 3-Charge génératrice de noyau selon une des revendications I ou 2, caractérisée en ce que le revêtement
(5) est réalisé en un matériau présentant une contrainte d'écoulement plastique sensiblement constante ou décroissante
en fonction de la déformation.30 4-Charge génératrice de noyau selon une des revendications 1 à 3, caractérisée eh ce que la plaque (6) a
une épaisseur sensiblement constante. 5-Charge -génératrice de noyau selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la plaque (6) a
une épaisseur croissante de sa périphérie vers l'axe (9) de la charge.
6-Charge génératrice de noyau selon une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le matériau du
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revêtement (5) est choisi parmi les matériaux suivants: Tantale, Molybdène, Nickel, Cuivre et en ce que la plaque (6) est réalisée en Aluminium ou en Magnésium. 7-Charge génératrice de noyau selon une des
revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, dans la zone centrale (8), l'épaisseur de la plaque (6) est supérieure ou
égale de 50% à celle du revêtement (5) au droit du point de la plaque considéré.
8-Charge génératrice de noyau selon une des
revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le rayon de courbure externe du revêtement (5) est compris entre 0,7 et
1,5 fois son diamètre externe.
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