FR3070484A1 - Prefragmentation d'une ogive - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un procédé pour pré fragmenter une ogive (1) comprenant un corps d'ogive (2), une charge explosive (6) des ailettes (3) et une coque d'ogive (4) ayant une densité ?shell dans lequel la coque (4) de l'ogive comprend des cavités préformées (5), et où chaque cavité (5) comprend au moins un projectile préformé (7) ayant la densité ?projet un matériau ou agent de remplissage (8) ayant la densité ?fill, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes : préformation des cavités (5) dans la coque (4) de l'ogive ; positionnement d'au moins un projectile (7) dans chaque cavité préformée (5) ; remplissage par le matériau ou l'agent de remplissage (8) de chaque cavité (5) de sorte que chaque cavité (5) soit remplie ; traitement du matériau ou de l'agent de remplissage (8) de sorte que le matériau ou l'agent de remplissage (8) forme une structure connectée avec une grande adhérence aux projectiles (7) et aux parois des cavités (5). L'invention se rapporte en outre à une ogive pré fragmentée.
Description
PRÉFRAGMENTATION D’UNE OGIVE DESCRIPTION
Domaine technique [01] La présente invention se rapporte à un procédé pour pré fragmenter une ogive. L’invention se rapporte également à une ogive pré fragmentée. État de la technique [02] Les systèmes d’arme pour combattre des cibles dans les airs, sur mer ou sur terre comprennent différents types d’ogives balistiques telles que des grenades lancées de fûts, de robots ou de missiles de différents types ou des bombes planantes lancées à partir d’avion. La pré fragmentation d’une ogive, telle qu’une grenade, en appliquant des projectiles préformés, aussi connus comme des unités de fragmentation, avec des hautes densités, dans des cavités préformées dans la coque de la grenade est connu de l’art antérieur comme améliorant les effets sur la cible. D’un point de vue des effets de l’arme, une bombe ou une grenade pré fragmentée est plus efficace et plus prévisible qu’une bombe ou une grenade fragmentée naturellement. Malgré cela, des systèmes d’arme utilisant des ogives fragmentées naturellement existent encore.
[03] Pour une quantité de systèmes d’arme connus, un besoin existe de remplacer les ogives fragmentées naturellement par des ogives pré fragmentées.
[04] En améliorant un système d’arme tel que décrit ci-dessus, il a été montré que les ogives ont été alourdies ou, au contraire, allégées ce qui a affecté le moment d’inertie de l’ogive et la performance balistique du système d’arme.
[05] Cela a donc conduit à une augmentation des coûts d’intégration due au besoin de modifier ou d’échanger le système de contrôle-commande du système d’arme pour tenir compte de la modification des performances balistiques.
[06] Il existe donc un besoin d’améliorer le procédé de pré fragmentation pour diminuer ou éliminer complètement les inconvénients mentionnés cidessus.
[07] Après la pré fragmentation il est nécessaire que les projectiles ne soient pas cassés ou déformés quand l’ogive explose. La vélocité des projectiles doit être initialement élevée quand les projectiles quittent lOgive. En même temps, les projectiles doivent être conçus pour éviter que la vélocité des projectiles ne décroisse trop vite sur le chemin vers la cible et de ce fait, ne puisse avoir un effet élevé sur la cible.
[08] Pour un système d’arme où l’ogive est une grenade lancée d’un fût, l'ogive doit être capable de tenir l’accélération élevée et les forces centrifuges se produisant au lancement.
[09] La coque de la grenade doit agir comme un miroir guidant pour les projectiles quand les projectiles quittent la grenade et contribuer à ce que les projectiles soient accélérés à une vitesse élevée et régulièrement répartie dans des directions prédéterminées.
[10] Le document US 4 644 867 divulgue une grenade dans laquelle la coque comprend des unités de fragmentation préformées avec une haute densité mélangées avec un matériau porteur, de préférence une poudre métallique. Les unités de fragmentation préformées forment ensemble avec la poudre métallique une coque connectée enfermant les explosifs dans le corps de la grenade.
[11] La coque de la grenade est fabriquée par un procédé de poudre métallurgique où le matériau porteur est mélangé avec les unités de fragmentation et compressé sous haute pression et haute température pour former une coque dense. La coque de la grenade forme un élément structurel connecté qui supporte les forces axiales et radiales agissant sur la coque lors du lancement.
[12] Le procédé ainsi décrit où le matériau porteur et les unités de fragmentation sont mélangés sous haute pression et haute température résulte en ce que la position des unités de fragmentation dans le matériau porteur peut varier d’une grenade à l’autre. La haute pression peut aussi générer des variations dans la géométrie externe de la coque qui affecte les performances balistiques de la grenade. De plus, la haute température peut générer des variations dans les caractéristiques matérielles des éléments de fragmentation.
Description de l’invention [13] L’objectif de la présente invention est d’améliorer un procédé pour pré fragmenter une ogive comprenant un corps d’ogive, une charge explosive, des ailettes et une coque d’ogive ayant une densité pSheii dans lequel la coque de l’ogive comprend des cavités préformées, et où chaque cavité comprend au moins un projectile préformé ayant la densité pprOj et un matériau ou agent de remplissage ayant la densité Pau, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes :
• préformation des cavités dans la coque de l’ogive ;
• positionnement d’au moins un projectile dans chaque cavité préformée ;
• remplissage par le matériau ou l’agent de remplissage de chaque cavité de sorte que chaque cavité soit remplie ;
• traitement du matériau ou de l’agent de remplissage de sorte que le matériau ou l’agent de remplissage forme une structure connectée avec une grande adhérence aux projectiles et aux parois des cavités.
[14] Selon d’autres aspects du procédé amélioré de pré fragmentation d’une ogive • les dimensions des projectiles et des cavités et les densités des projectiles et du matériau ou de l’agent de remplissage sont choisies de sorte que la masse de l’ogive avant pré fragmentation reste la même que celle après pré fragmentation ;
• les densités du matériau ou de l’agent de remplissage, de la coque de l’ogive et des projectiles sont choisies pour remplir la condition pfill < Pshell < Pproj I • les cavités sont préformées mécaniquement dans la coque de l’ogive par perçage ou fraisage ;
• le matériau ou l’agent de remplissage est traité pour devenir une structure solide et continue par un traitement en température et pression ;
• le matériau ou l’agent de remplissage est traité pour devenir une structure solide et continue par un traitement de thermodurcissage ;
• les positions des cavités sur la coque de l’ogive sont choisies en fonction de la résistance mécanique de la coque de l’ogive en utilisant un procédé d’optimisation topologique.
[15] L’invention concerne également une ogive pré fragmentée comprenant un corps d’ogive, une charge explosive, des ailettes et une coque d’ogive ayant une épaisseur tSheii et une densité pSheii et dans laquelle la coque de l’ogive comprend des cavités préformées, et où chaque cavité comprend au moins un projectile ayant la densité pprOj et un matériau ou agent de remplissage ayant la densité ptin, dans laquelle les dimensions des projectiles et des cavités et les densités des projectiles et du matériau ou de l’agent de remplissage sont choisies de sorte que la masse de l’ogive avant pré fragmentation reste la même après pré fragmentation.
[16] Selon d’autres aspects du l’ogive pré fragmentée améliorée :
• les densités du matériau ou de l’agent de remplissage, de la coque de l’ogive et des projectiles sont choisies pour remplir la condition Pflll Pshell < Pproj l • les projectiles sont sphériques avec un diamètre dprOj et les cavités ont une forme cylindrique avec une longueur lcav et un diamètre dcav, avec dproj < dcav >
• les projectiles comprennent un alliage de tungstène ;
• le matériau ou l’agent de remplissage comprend une poudre de magnésium ;
• le matériau ou l’agent de remplissage comprend une poudre d’aluminium ;
• le matériau ou l’agent de remplissage comprend une poudre de zirconium ;
• le matériau ou l’agent de remplissage comprend un plastique thermodurcissable;
• l’ogive comprend une seconde coque d’ogive positionnée sur la première coque d’ogive ;
• l’ogive est une bombe ;
• l’ogive est une grenade.
Avantages et effets de l’invention [17] Le procédé amélioré de pré fragmentation résulte en plusieurs avantages et effets dont les plus importants sont :
• Un coût réduit d’intégration aux systèmes d’arme existants car, l’ogive pré fragmentée a la même masse, le même moment d’inertie et la même géométrie externe que l’ogive fragmentée naturellement remplacée. L’ogive existante pourrait être remplacée ou échangée par une alternative équivalente à effet élevé sans modification coûteuse du système d’arme.
• Un effet d’arme amélioré sans modification ou remplacement des systèmes d’arme autres que les sous-systèmes résultant en une minimisation ou une élimination des coûts d’intégration et donc un nombre réduit d’ogives nécessaire pour anéantir une cible.
• Un effet d’arme amélioré car une ogive existante pourrait être remplacée par une ogive ayant des projectiles en alliage lourds.
• Une vélocité initiale des projectiles inchangée comparée aux performances initiales car la masse accélérée est inchangée ;
• La possibilité de créer une grenade ou une bombe avec des projectiles arrangés de façon asymétrique, par exemple sur seulement un côté du projectile sans changer le centre de gravité de celui-ci.
• Réduction de l’onde de choc car les projectiles obtiennent une certaine protection contre l’onde de choc initiale due à la différence dans l’impédance mécanique entre les couches de matériau de différentes densités.
• Le positionnement exact des cavités sur la coque de l’ogive permet à l’effet d’arme de l’ogive d’être optimisée par rapport à la force mécanique de la coque.
[18] D'autres avantages et effets selon l’invention seront présentés dans cette étude et par l’observation de la description détaillée ci-dessous des modes de réalisation incluant plusieurs des modes de réalisation les plus avantageux, des revendications du brevet et des figures en annexe dans lesquelles :
- La figure 1 représente une vue schématique de côté d’une ogive avec des projectiles positionnés dans la coque de l’ogive ;
- La figure 2 représente schématiquement une partie élargie d’un projectile positionné dans une cavité avec un agent de remplissage dans la coque de l'ogive selon la Figure 1 ;
- La figure 3 représente schématiquement une partie élargie de 3 projectiles positionnés dans une cavité avec un agent de remplissage dans la coque de l’ogive selon la Figure 1 ; et
- La figure 4 représente schématiquement une partie élargie des projectiles positionnés dans l’agent de remplissage dans la coque de l’ogive selon la Figure 2.
Modes de réalisation [19] La pré fragmentation selon l’invention veut dire que des cavités sont préformées dans la coque ou le couvercle du corps d’une ogive telle qu’une bombe. Des projectiles, tels que des sphères, des cubes, des barres ou des cylindres de haute densité, sont positionnées dans les cavités Les projectiles sont entourés d’un matériau ou agent de remplissage de basse densité en quantité telle que les cavités sont pleines. Les dimensions des projectiles et des cavités et les densités des projectiles et de l’agent de remplissage sont choisies de telle sorte que la masse de la bombe est gardée constante après pré fragmentation par rapport à avant pré fragmentation.
[20] Pour remplir la demande en effet d’arme, le projectile comprend un matériau de haute densité et préférablement un alliage lourd tel qu’un alliage comprenant du tungstène. D’autres matériaux et alliages de haute densité peuvent être utilisés. Le matériau ou l’agent de remplissage comprend un matériau de faible densité, préférablement une poudre métallique compressée et chauffée comprenant, par exemple, du manganèse et/ou de l’aluminium ou un mélange de manganèse et d’aluminium. Le matériau ou agent de remplissage pourrait aussi être un plastique thermodurcissable, par exemple un plastique polyuréthane-iso cyanate durcissable. Le matériau ou l’agent pourrait aussi comprendre plusieurs couches de matériaux de différentes densités.
[21] La Figure 1 montre une bombe 1, ou une ogive 1, qui peut être larguée d’un avion. La bombe 1 comprend un corps de bombe 2, ou un corps d’ogive 2, a une partie arrière d’ailettes 3. Le corps de bombe 2 comprend une coque externe 3, ou une coque d’ogive 4, enfermant une charge explosive interne 6. Des cavités 5 de différentes tailles et formes sont positionnées dans la coque 4. Les cavités 5 sont préformées sur la coque 4 à des positions prédéfinies de la bombe 1.
[22] Au moins un projectile 7 d’une forme, taille et densité définies est positionné dans chaque cavité 5. Les projectiles 7 sont de préférence des sphères en alliage lourd mais d’autres types de projectiles 7 peuvent également être utilisés.
[23] Un matériau ou agent de remplissage 8 d’une quantité définie, avec une densité spécifique est positionné pour entourer les projectiles 7 dans les cavités 5. Le procédé de pré fragmentation comprend les étapes suivantes : positionner ou préformer des cavités dans la coque 4 du corps de la bombe 2. Mettre les projectiles 7 dans les cavités 5. Remplir du matériau ou agent de remplissage 8 les cavités 5, en entourant les projectiles 7 avec une quantité telle que le matériau ou l’agent de remplissage remplit complètement les cavités 5. Traiter le matériau ou l’agent de remplissage 8 de telle sorte que le matériau ou l’agent de remplissage forme une structure connectée avec une grande adhérence aux projectiles 7 et aux parois des cavités 5.
[24] Les préformes des cavités 5 dans la coque 4 sont faites de préférence par usinage mécanique tel que perçage ou des fraisages. Comme alternative, l’usinage peut aussi comprendre de l’ablation laser. Il est également possible de combiner différents types d’usinage.
[25] Dans un mode de réalisation alternatif, la bombe 1 comprend une seconde coque positionnée rigidement sur le sommet de la première coque 4, la fonction de la seconde coque est alors de sécuriser le maintien des projectiles 7 dans les cavités 5 durant la rotation de la bombe 1. La seconde coque est de préférence une coque métallique préformée en acier ou plastique positionnée pour recouvrir, totalement ou partiellement, la première coque et disposée pour qu’il soit possible de la monter directement sur la première coque par expansion thermique ou par d’autres moyens tels qu’une fermeture pression, par exemple.
[26] Comme montré sur la Figure 2, les projectiles 7 sont positionnés dans des cavités 5 de forme cylindrique ayant une section circulaire positionnée pour être à une distance prédéfinie les unes des autres et le fond des cavités 5 est semi-sphérique. Comme alternative, les cavités 5 pourraient être positionnées avec une section carrée ou rectangulaire et le fond de la cavité 5 pourrait être un cône tel que le cône formant le fond de la cavité 5 contribue au centrage du projectile 7 dans la position centrale de la cavité 5.
[27] Le fond en forme de cône contribue également à une meilleure répartition du matériau ou de l’agent de remplissage autour du projectile 7 durant l’opération de remplissage.
[28] Dans les figures 3 et 4 deux modes de réalisation alternatifs d’une coque 4 selon l’invention sont montrés. La Figure 3 montre un mode de réalisation avec une cavité 10 plus grande et formée pour comprendre 3 projectiles 7, au lieu d’un seul projectile, et un agent ou matériau de remplissage 8. La plus grande cavité 10 implique une coque plus compacte du projectile et un procédé simplifié de pré fragmentation comparé au mode de réalisation de la figure 2.
[29] La figure 4 montre un mode de réalisation avec des projectiles 7 internes de masse neutre au corps de la bombe 7 sans cavité préformée. Avec des projectiles internes de masse neutre, il est possible de positionner les projectiles 7 sur un seul côté du corps 4 de la bombe sans affecter le moment d’inertie ou le centre de gravité de la bombe 1. Si la bombe 1 peut tourner un côté prédéterminé de la bombe vers l’objectif, avec l’aide du système de contrôle-commande, et en même temps avoir la capacité d’exploser au bon moment, cela peut être utilisé pour tourner le bon côté, préparer à l’avance, au bon moment temporel, vers la cible.
[30] Un avantage additionnel des projectiles internes de masse neutre, comme montrés dans la figure 4, est que les fragments d’éclat naturels générés par le côté de la bombe 1 qui ne possède pas les projectiles 7 perdent de la vitesse plus rapidement que les projectiles 7, ce qui est avantageux d’un point de vue de minimisation des dommages collatéraux et la zone de risque est également réduite. Un avantage avec cela est que la bombe 1 n’a besoin de projectiles 7 que sur un seul côté et c’est donc économiquement avantageux.
[31] Dans un mode de réalisation additionnel, non montré, plus de 3 projectiles sont positionnés dans la même cavité.
[32] Les projectiles peuvent de forme et de tailles identiques ou différentes. Les cavités 5 pourraient être également formées comme des rainures courtes ou longues dans la coque 4. D’autres formes géométriques des cavités sont également possibles.
[33] Les positions des cavités 5 sur la coque 4 sont adaptées en fonction de la résistance de la coque 4. Dans les zones ayant des contraintes mécaniques élevées les distances entre cavités sont augmentées et dans les zones ayant des contraintes mécaniques faibles les distances entre les cavités sont réduites. Des méthodes d’optimisation topologique pourraient être utilisées pour placer les cavités 5 sur la coque 4 de façon à augmenter la résistance structurelle de la coque 4.
[34] Les projectiles 7 avec une densité pprOj sont placés et fixés ou liés aux cavités préformées 5. Les projectiles 7 sont formées de sorte à ne remplir que partiellement les cavités 5. L’espace, ou le volume, restant, non rempli par le projectile 7, est rempli par un matériau ou agent de remplissage 8 ayant une densité ptïn. La densité des projectiles 7 et celle du matériau ou de l’agent de remplissage 8 sont choisies de sorte que le poids du matériau supprimé en préformant les cavités 5 dans la coque 4 soit égal au poids des projectiles 7 ajoutés et du matériau ou agent de remplissage 8 ajouté, c’est-à-dire que le poids de la bombe est identique avant et après que la pré fragmentation de la coque 4 de la bombe soit réalisée. Les densités du matériau ou de l’agent de remplissage 8 pmi, de la coque de l’ogive psheii et des projectiles pSheii sont choisies pour remplir la condition Pfill ** Pshell Pproj- [35] En ajustant la forme, la taille et l’orientation des cavités 5 et des projectiles 7 quand la pré fragmentation est réalisée, il est possible de modifier l’effet d’arme et la direction de l’effet d’arme. Dans un premier mode de réalisation les cavités 5 sont de forme cylindrique et orientées perpendiculairement par rapport à l’axe longitudinal de la bombe pour atteindre un effet d’arme latéral maximal.
[36] Dans un second mode de réalisation, les cavités 5 et les projectiles 7 sur la partie frontale du corps 2 de la bombe sont positionnées de travers ou obliquement par rapport à l’axe longitudinal de la bombe 1 pour accroître l’effet d’arme dans la direction avant de la bombe 1 et les cavités 5 et les projectiles 7 de la partie arrière du corps 2 de la bombe sont positionnés dans une direction perpendiculaire par rapport à l’axe longitudinal de la bombe 1 pour obtenir un effet d’arme latéral maximal. L’inspection de l’orientation des cavités 5 et des projectiles 7 pourrait être réalisée, par exemple, par une analyse aux rayons X.
Claims (18)
- REVENDICATIONS1. Procédé pour pré fragmenter une ogive (1) comprenant un corps d’ogive (2), une charge explosive (6), des ailettes (3) et une coque d’ogive (4) ayant une densité pSheii dans lequel la coque (4) de l’ogive comprend des cavités préformées (5), et où chaque cavité (5) comprend au moins un projectile préformé (7) ayant la densité pprOj et un matériau ou agent de remplissage (8) ayant la densité Pau, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes :• préformation des cavités (5) dans la coque (4) de l'ogive ;• positionnement d’au moins un projectile (7) dans chaque cavité préformée (5) ;• remplissage par le matériau ou l’agent de remplissage (8) de chaque cavité (5) de sorte que chaque cavité (5) soit remplie ;• traitement du matériau ou de l’agent de remplissage (8) de sorte que le matériau ou l’agent de remplissage (8) forme une structure connectée avec une grande adhérence aux projectiles (7) et aux parois des cavités (5).
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les dimensions des projectiles (7) et des cavités (5) et les densités des projectiles (7) et du matériau ou de l’agent de remplissage (8) sont choisies de sorte que la masse de l’ogive (1) avant pré fragmentation reste la même que celle après pré fragmentation.
- 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les densités du matériau ou de l’agent de remplissage (8), de la coque (4) de l’ogive et des projectiles (7) sont choisies pour remplir la condition ptin < psheii < pproj·
- 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les cavités (5) sont préformées mécaniquement dans la coque (4) de l’ogive par perçage ou fraisage.
- 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau ou l’agent de remplissage (8) est traité pour devenir une structure solide et continue par un traitement en température et pression.
- 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau ou l’agent de remplissage (8) est traité pour devenir une structure solide et continue par un traitement de thermodurcissage.
- 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les positions des cavités (5) sur la coque (4) de l'ogive sont choisies en fonction de la résistance mécanique de la coque (4) de l’ogive en utilisant un procédé d’optimisation topologique.
- 8. Une ogive pré fragmentée (1) comprenant un corps d’ogive (2), une charge explosive (6), des ailettes (3) et une coque d’ogive (4) ayant une épaisseur tSheii et une densité pSheii, et dans laquelle la coque (4) de l'ogive comprend des cavités préformées (5), et où chaque cavité comprend au moins un projectile (7) ayant la densité pprOj et un matériau ou agent de remplissage (8) ayant la densité pfln, et dans laquelle les dimensions des projectiles (7) et des cavités (8) et les densités des projectiles (7) et du matériau ou de l’agent de remplissage (8) sont choisies de sorte que la masse de l’ogive (1) avant pré fragmentation reste la même après pré fragmentation.
- 9. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle les densités du matériau ou de l’agent de remplissage (8), de la coque (4) de l’ogive et des projectiles (7) sont choisies pour remplir la condition Pfill < Pshell < Pproj-
- 10. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle les projectiles (7) sont sphériques avec un diamètre dprOj et les cavités (5) ont une forme cylindrique avec une longueur lcav et un diamètre dcav, avec dproj < dcav·
- 11. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle les projectiles (7) comprennent un alliage de tungstène.
- 12. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle le matériau ou l’agent de remplissage (8) comprend une poudre de magnésium.
- 13. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle le matériau ou l’agent de remplissage (8) comprend une poudre d’aluminium.
- 14. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle le matériau ou l’agent de remplissage (8) comprend une poudre de zirconium.
- 15. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle le matériau ou l’agent de remplissage (8) comprend un plastique thermodurcissable.
- 16. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle l’ogive (1) comprend une seconde coque d’ogive positionnée sur la première coque (4) d’ogive.
- 17. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle l’ogive (1) est une bombe.
- 18. Ogive pré fragmentée (1) selon la revendication 8, dans laquelle l’ogive5 (1) est une grenade.
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