CFM 2019

Décélération de projectiles par une mousse liquide
Julien Leclanche  1@  , Martin Monloubou  2, *@  , Steven Kerampran  3, *@  
1 : Institut de Recherche Dupuy de Lôme  (IRDL)
Université de Brest, ENSTA Bretagne, Centre National de la Recherche Scientifique : FRE3744, CNRS : UMR6027
2 : ensta bretagne
ENSTA Bretagne, Ensta-Bretagne
3 : ensta bretagne
ensta be
* : Auteur correspondant

L'emploi d'engins explosifs improvisés (EEI) sur les théâtres des opérations extérieures (OPEX) et sur le territoire national en fait une menace considérable. En effet, la détonation de ces engins génère un rayonnement thermique important en champ proche, mais également la propagation d'une onde de souffle et la projection de fragments en champ lointain. Ces deux derniers phénomènes engendrent des périmètres de létalité conséquents. Afin de réduire ces zones à risques, une stratégie consiste à surmonter l'engin explosif d'un volume de mousse liquide (dispersion d'une phase gazeuse au sein d'une phase liquide). Ces matériaux possédant d'excellentes capacités pour dissiper de l'énergie, les effets de l'explosion sont amoindris. En revanche, malgré cette apparente simplicité de mise en œuvre, les mécanismes d'atténuation d'une onde de souffle et la décélération d'un projectile par une mousse liquide sont encore mal compris.

Dans le but d'évaluer le ralentissement d'un projectile par une mousse liquide, la trajectoire du fragment doit être mesurée lors de son évolution au sein d'une épaisseur de mousse donnée, malgré l'opacité de ce milieu. La démarche retenue consiste à projeter un fragment métallique à travers une bobine circulaire, cette dernière entourant le volume de mousse. Par induction magnétique, une tension fonction de la vitesse du projectile est mesurée aux bornes de la bobine. L'emploi de plusieurs bobines le long de l'épaisseur de mousse permet ainsi d'obtenir l'évolution de la vitesse du projectile.Les fragments employés lors de cette étude sont des sphères en néodyme de diamètre inférieur à 1 cm. Ces sphères sont propulsées grâce à un canon de Taylor et peuvent atteindre des vitesses de l'ordre de 200 m/s. Les fragments évoluent ensuite dans une conduite transparente en pmma de longueur variable et de section carrée. Des bobines sont placées autour de cette conduite à des positions fixes.

Deux campagnes expérimentales sont présentées. Premièrement, des tirs sont effectués sans mousse. Le suivi du projectile avec une caméra rapide permet de statuer sur la pertinence des signaux obtenus aux bornes des bobines puis d'évaluer la précision et la robustesse de ce dispositif expérimental. Dans un second temps, la conduite est remplie avec une mousse liquide dont les propriétés physiques sont maitrisées. La vitesse du projectile est mesurée en amont et en aval de la conduite par une caméra rapide. Les bobines mesurent la vitesse du projectile dans le volume de mousse. Une étude paramétrique détermine la décélération du projectile évoluant dans la mousse en fonction du diamètre de la sphère, de la fraction liquide de la mousse et la distribution de tailles de bulles.

Ces résultats expérimentaux sont ensuite comparés à une formulation analytique de l'effort de trainée du projectile dans la mousse liquide. Puis les mécanismes de dissipation de l'énergie du fragment par ce type de milieu sont évalués. Enfin, le cas d'un projectile supersonique est discuté.


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