EP0477090B1 - Système d'amorçage pour explosifs peu sensibles - Google Patents

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EP0477090B1
EP0477090B1 EP91402474A EP91402474A EP0477090B1 EP 0477090 B1 EP0477090 B1 EP 0477090B1 EP 91402474 A EP91402474 A EP 91402474A EP 91402474 A EP91402474 A EP 91402474A EP 0477090 B1 EP0477090 B1 EP 0477090B1
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EP
European Patent Office
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explosive
composite
composite explosive
detonability
explosives
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP91402474A
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German (de)
English (en)
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EP0477090A1 (fr
Inventor
Yves Bigot
Jean-Claude Derrien
Jacky Groux
Bruno Nouguez
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.)
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
Original Assignee
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C06B45/04—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive
    • C06B45/06—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component
    • C06B45/10—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component the organic component containing a resin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/0803—Primers; Detonators characterised by the combination of per se known chemical composition in the priming substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/0815—Intermediate ignition capsules, i.e. self-contained primary pyrotechnic module transmitting the initial firing signal to the secondary explosive, e.g. using electric, radio frequency, optical or percussion signals to the secondary explosive

Definitions

  • the present invention is in the field of ammunition with reduced risks. It relates to a slightly vulnerable element of explosive ammunition consisting of a generally metallic envelope containing a load of insensitive composite explosive and a relay for initiating this load. It also relates to a process for detonating a load of insensitive composite explosive.
  • composite explosive is conventionally understood to mean an explosive composition with a plastic binder used by casting and then polymerization and consisting of a charged plastic binder containing at least one organic nitro explosive charge, for example hexogen, l octogen or 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole (ONTA).
  • organic nitro explosive charge for example hexogen, l octogen or 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole (ONTA).
  • Composite explosives in general and compared to wax explosives, tolite-based mixtures such as hexolites, pentolites and octolites, as well as plastic binder explosives used by compression, make it possible to reduce the vulnerability of ammunition to external aggressions such as fire, impact and penetration of fragments or bullets, detonation close to neighboring munitions.
  • the term "insensitive" composite explosive is understood to mean a composite explosive commonly qualified as “insensitive” by those skilled in the art, having a level of insensitivity corresponding to a detonation capacity index (IAD). ) according to the detonation suitability behind barrier barrier (Card Gap Test) less than 90 cards according to the test coded in diameter 40mm or less than 70mm of polymethyl methacrylate (PMMA) according to the codified test in diameter 75mm .
  • IAD detonation capacity index
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • insensitive composite explosives generally have a high critical diameter which can exceed 10 cm and have a fairly long transient detonation regime when they are initiated by conventional means of initiation. Such transient regimes are unacceptable, particularly in the military field, for example for shaped charges. This transient problem cannot be remedied by using a conventional large starting relay since the ammunition element would then be too vulnerable because of the size and sensitivity of the relay.
  • a priming system generally consists of a detonator and one or more priming relays, and that if it is possible to easily disconnect, during the storage or transport of an explosive ammunition, the detonator and a small relay to reduce the vulnerability of this ammunition, this becomes an important constraint when the relay is large.
  • French patent FR 2 575 461 describes explosive compositions little sensitive to external influences, initiated by large conventional relays sensitive and vulnerable to the shock wave, for example pentolite.
  • SOULETIS and GROUX International Symposium on Pyrotechnics and Explosives, Beijing, China, 1987, described the use of a plane wave generator in explosive material to initiate composite explosives with polyurethane binder charged with pentrite or octogen, sensitive and vulnerable to the shock wave.
  • an "insensitive" composite explosive could be initiated, according to the above definition, by a priming relay consisting of a generator of plane waves of well defined geometry, constitution and detonic characteristics, the explosive charge and relay assembly proving to be not very vulnerable to an external attack by shock wave under storage conditions while the components of the relay, taken in isolation, are relatively sensitive to this attack (suitability indices detonation of between 90 and 200 cards on the Card Gap Test).
  • the present invention relates to a new element of explosive ordnance.
  • This element consists of a preferably metallic envelope containing on the one hand a load of explosive composite "insensitive" E having an index of capacity for detonation, according to the Card Gap Test, less than 90 cards or less than 70mm of polymethyl methacrylate and on the other hand a priming relay for this load located in contact with it.
  • This contact can be more or less important depending on the relative position of relay-load.
  • the relay can be located outside the load or be totally or partially embedded in the load.
  • the ignition relay is a plane wave generator consisting on the one hand of a cylindrical-conical cap made of composite explosive A, the large base surface having a diameter d, the cavity of this cap being filled with a composite explosive B, and on the other part of a composite explosive reinforcer C, preferably cylindrical and of the same diameter d as that of the large base surface of the cylindrical-conical cap, of thickness e, coaxially extending the cap on the side of its large base surface up to loading, composite explosives A, B and C having a detonation suitability index according to the Card Gap Test of between 90 and 200 cards, or between 70mm and 110mm of polymethyl methacrylate, d being greater than the diameter critical ⁇ cr of the composite explosive E constituting the explosive charge, the thickness e of the intensifier of the plane wave generator being greater than 0.1d, preferably between 0.1d and d, and the detonation pressure Pc of the composite explosive C being greater than the detonation pressure P E of the composite explosive E,
  • cylindrical-conical designates any approximately conical or frusto-conical shape, having two base surfaces of different diameter, possibly extending by a coaxial cylindrical part.
  • the critical diameter ⁇ cr of the composite explosive E is that measured without confinement, for example according to the method consisting in evaluating the largest diameter of an explosive cylinder below which a permanent detonation can no longer propagate. For this, a sample of explosive, consisting of a series of coaxial cylinders of decreasing diameters, is initiated in detonation at its largest end. The position of the detonation stop is recorded on a lead detonation lead plate, or using a probe. The length of each cylinder is 4 times that of the diameter.
  • the detonation pressure is conventionally understood to mean the pressure appearing on the front of the shock wave. This pressure is a constant for a given explosive. It is proportional to its density ( P ) and to the square of its detonation speed (V). It is approximately equal to 0.25 P V2. It can also be determined experimentally using methods well known to those skilled in the art.
  • the composite explosive E is a charged polyurethane plastic binder containing at least one explosive charge chosen from the group consisting of 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole, triaminotrinitrobenzene, nitroguanidine and their mixtures , preferably 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole. It can also contain other explosive charges, for example hexogen and / or octogen, as well as powdered metal charges, for example aluminum, and / or oxidizing charges, for example perchlorate ammonium.
  • the polyurethane binder is plasticized with an energy plasticizer carrying at least one nitro or nitric ester group, for example nitroglycerin.
  • At least one of the composite explosives A, B and C consists of a charged polyurethane plastic binder containing at least one explosive charge chosen from the group consisting of l octogen, hexogen, pentrite and their mixtures.
  • the composite explosives A and C identical or different, consist of a polyurethane plastic binder loaded with octogen and the composite explosive B consists of a polyurethane plastic binder loaded with pentrite and minium .
  • the polyurethane plastic binder of the composite explosives A, B and C is identical or different, preferably identical, preferably obtained by reaction of a polyether with hydroxyl endings with a polyisocyanate.
  • the present invention also relates to a method of implementing detonation of a charge in composite explosive E having a detonation capacity index according to the Card Gap Test less than 90 cards or 70mm of polymethyl methacrylate, via a priming relay located in contact with the loading.
  • the ignition relay is a generator of plane waves consisting on the one hand of a cylindrical-conical cap made of composite explosive A, the large base surface having a diameter d, the cavity of this cap being filled with a composite explosive B, and on the other hand with a composite explosive enhancer C, preferably cylindrical and of diameter d, of thickness e, coaxially extending the cap on the side of its large base surface until loading, composite explosives A, B and C having a detonation capacity index according to the Card Gap Test of between 90 and 200 cards or between 70mm and 110mm of polymethyl methacrylate, d being greater than critical diameter ⁇ cr of the composite explosive E, the thickness e of the enhancer of the plane wave generator being greater than 0.1 d and the detonation pressure Pc of the composite explosive C being greater than the detonation pressure P E of composite explosive E.
  • Figure 1 attached shows a schematic section of a relatively vulnerable element of explosive ordnance according to the invention, having an axial symmetry.
  • the element of explosive ammunition according to the invention consists of a metal casing 1 comprising a cylindrical steel part with a thickness of 12.5 mm and an internal diameter of 90 mm, and a rear bottom 5 also in 12.5mm thick steel.
  • This envelope 1 contains a load 2 of E explos composite explosive having a detonation suitability index of 25 cards according to the Card Gap Test codified in diameter 40mm and 40mm of polymethyl methacrylate according to the Card Gap Test coded in diameter 75mm.
  • This E1 composite explosive consists of 16% by weight of a polyurethane binder obtained by reaction of a polybutadiene with hydroxyl endings with isophoronediisocyanate (IPDI), 12% by weight of octogen and 72% by weight of ONTA. Its critical diameter ⁇ cr, without confinement, is between 65 and 70mm and its detonation pressure is 22 GPa.
  • IPDI isophoronediisocyanate
  • This load 2 has a length of 400mm and a diameter of 90mm. It is in contact with the rear bottom 5 of the casing 1.
  • a generator of plane waves 3 playing the role of initiating relay of the load 2.
  • This generator of plane waves 3 has an axial symmetry whose axis coincides with that of the envelope 1 and of the load 2. It consists of a cap 7 and a reinforcer 9.
  • a wedging disc 4 of plastic material, 3mm thick, 90mm in diameter, provided with a concentric circular opening with a diameter of 20mm, makes it possible to maintain the centering of the plane wave generator 3 in the casing 1.
  • This disc wedging may also be metallic or any other rigid material.
  • the cap 7 is made of A explos composite explosive consisting of 14% by weight of a polyurethane binder obtained by reaction of a polyether with hydroxyl endings with isophoronediisocyanate, and 86% by weight of octogen.
  • This A explos composite explosive has a detonation capacity index of 150 Card Gap Test cards in 40mm diameter.
  • the cap 7 is approximately cylindrical-frustoconical, the generatrix of the truncated cone making an angle of 57 ° with the axis.
  • the end with the smallest diameter is extended by a coaxial cylindrical part of the same diameter 20mm, of thickness 3mm, fitting into the circular opening of the wedging disc 4.
  • the end with the largest diameter is extended by a coaxial cylindrical crown of the same diameter 76mm, of height 5mm approximately.
  • the cavity 8 of this cap 7 is filled with a composite explosive B1 consisting of 11.5% by weight of a polyurethane binder obtained by reaction of a polyether with hydroxyl endings with isophoronediisocyanate, with 17% by weight of pentrite and 71.5% by weight of minimum.
  • This B1 composite explosive has a detonation capacity index of 190 Card Gap Test cards in 40mm diameter.
  • This intensifier 9 is a C1 composite explosive consisting of 14% by weight of a polyurethane binder obtained by reaction of a polyether with hydroxyl endings with isophoronediisocyanate, and 86% by weight of octogen.
  • This C1 composite explosive has a detonation capacity index of 150 Card Gap Test cards with a diameter of 40mm and a detonation pressure of 30 GPa.
  • the plane wave generator 3, of mass 390 g was produced according to conventional technology and well known to those skilled in the art in the field of molding multicomponent composite explosives.
  • the free space delimited by the surface 10 of the load 2, the generator of plane waves 3, the wedging disc 4 and the cylindrical part of the envelope 1 is occupied by an inert material, preferably damping, allowing, in association with the disc 4, the setting of the plane wave generator 3. It can also be occupied by an insensitive composite explosive, preferably that constituting the charge 2, which increases the density of the explosive munition element and makes it possible to remove the timing disc 4.
  • the loading 2 was carried out using a DAVEY BICKFORD SA4000 detonator and a small 4g mass relay placed in contact with the plane wave generator 3 at the level of the cylindrical part fitting into the circular opening of the setting disc 4.
  • This small relay is a composite explosive consisting of 16% by weight of a polyurethane binder obtained by reaction of a polyether with hydroxyl endings with isophoronediisocyanate, 44% by weight of pentrite and 40% by weight of octogenous.
  • a nominal detonation speed of 7440 m / s was obtained with a low transient speed, less than 90 mm.
  • This stack consists of 3 superimposed rows of 3 elements, each element being separated from neighboring elements by a space of 25mm.
  • One of the 2 peripheral elements of the lower row was then primed, as according to the previous test.
  • the nominal detonation of this element did not cause the detonation of the other elements.
  • This non detonation by influence shows the low vulnerability of the explosive ordnance elements according to the invention, despite the presence, in these ammunition elements, of relatively sensitive composite explosives A1, B1 and C1 (detonation capacity indices of 150 and 190 cards).
  • the explosive munition element is distinguished from that mentioned above according to the invention only by the fact that the composite explosive constituting the booster 9 of the plane wave generator 3 has a detonation pressure of 20 GPa, lower than that of the composite explosive E1 (22 GPa) constituting the load 2. Under these conditions, the desired nominal ignition of loading 2 was not obtained (7440 m / s), but an average detonation speed of 5000m / s corresponding to a transient regime over the entire length of the load.
  • comparative test 2 9 elements of explosive ammunition were produced which differ from the above elements according to the invention only in that the composite explosive constituting the charge is the composite explosive C1 constituting the booster 9 of the generator d 'planes waves 3, then the same battery firing test as that previously described. In this case, detonation by influence of the complete cell is observed.
  • This comparative test 2 clearly shows the unexpected nature of the non-detonation by influence of the explosive ordnance elements according to the invention, since they nevertheless contain the same composite explosive C1 as well as the composite explosives A1 and B1 with a sensitivity equal to or greater than that of C1, in significant quantity (390g in total).

Description

  • La présente invention se situe dans le domaine des munitions à risques atténués. Elle est relative à un élément peu vulnérable de munition explosive constitué d'une enveloppe en général métallique contenant un chargement en explosif composite peu sensible et un relais d'amorçage de ce chargement. Elle est également relative à un procédé de mise en détonation d'un chargement en explosif composite peu sensible.
  • On entend, de façon classique, par explosif composite, une composition explosive à liant plastique mise en oeuvre par coulée puis polymérisation et constituée d'un liant plastique chargé contenant au moins une charge explosive nitrée organique, par exemple de l'hexogène, de l'octogène ou du 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole (ONTA).
  • Les explosifs composites et la façon de les obtenir sont par exemple décrits par J. QUINCHON, les poudres, propergols et explosifs, tome 1 : les explosifs, Technique et Documentation, 1982, pages 190-192, ainsi que dans FR 2. 584 066.
  • Les explosifs composites, d'une manière générale et comparativement aux explosifs-cires, aux mélanges à base de tolite tels que les hexolites, les pentolites et les octolites, ainsi qu'aux explosifs à liant plastique mis en oeuvre par compression, permettent de diminuer la vulnérabilité des munitions vis-à-vis des agressions extérieures telles que l'incendie, l'impact et la pénétration de fragments ou balles, la détonation proche de munitions voisines.
  • Si les problèmes liés à l'incendie et aux fragments peuvent être résolus pratiquement à l'aide des explosifs composites classiques, le problème de la détonation par influence n'a pu être que partiellement résolu par l'utilisation d'explosifs composites particulièrement peu sensibles tels que ceux chargés par exemple en ONTA, triaminotrinitrobenzène (TATB) ou nitroguanidine.
  • On entend, dans la présente invention, par explosif composite "peu sensible" un explosif composite qualifié couramment d'"insensible" par l'homme du métier, ayant un niveau d'insensibilité correspondant à un indice d'aptitude à la détonation (IAD) selon le test d'aptitude à la détonation derrière barrière (Card Gap Test) inférieur à 90 cartes d'après le test codifié en diamètre 40mm ou inférieur à 70mm de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) d'après le test codifié en diamètre 75mm. Ces 2 tests codifiés du Card Gap Test sont bien connus de l'homme du métier. Ils sont notamment décrits dans la publication "Recommandations pour le transport des matières dangereuses. 2ème édition. ST/SG/AC 10/11 Rev. 1. Publications de l'ONU. New York, 1990". Par ailleurs J. QUINCHON, dans son ouvrage précité, décrit pages 227 à 229 le test en diamètre 40mm.
  • Le problème de la détonation par influence n'a pu être que partiellement résolu dans la mesure où la vulnérabilité de l'élément de munition explosive est alors dépendante de celle du relais d'amorçage. En effet, les explosifs composites peu sensibles ont en général un diamètre critique élevé pouvant dépasser 10cm et présentent un régime transitoire de détonation assez long lorsqu'ils sont initiés par les moyens classiques d'amorçage. De tels régimes transitoires sont inacceptables, notamment dans le domaine militaire, par exemple pour les charges creuses. On ne peut remédier à ce problème de régime transitoire en utilisant un relais classique d'amorçage de grande taille car l'élément de munition serait alors trop vulnérable à cause de la taille et de la sensibilité du relais. A ce sujet, il faut par ailleurs rappeler, pour mieux comprendre le problème qui se pose et que résoud l'invention, qu'un système d'amorçage est en général constitué d'un détonateur et de un ou plusieurs relais d'amorçage, et que s'il est possible de facilement déconnecter, lors du stockage ou du transport d'une munition explosive, le détonateur et un relais de petite taille pour diminuer la vulnérabilité de cette munition, cela devient une contrainte importante lorsque le relais est de grande taille.
  • Pour illustrer l'état de la technique précité, le brevet français FR 2 575 461 décrit des compositions explosives peu sensibles aux influences extérieures, initiées par des relais classiques de grande taille sensibles et vulnérables à l'onde de choc, par exemple en pentolite.
    Par ailleurs, SOULETIS et GROUX, International Symposium on Pyrotechnics and Explosives, Beijing, China, 1987, ont décrit l'utilisation d'un générateur d'ondes planes en matière explosive pour initier des explosifs composites à liant polyuréthanne chargé en pentrite ou octogène, sensibles et vulnérables à l'onde de choc.
  • La Demanderesse a découvert que, de façon inattendue, on pouvait initier un explosif composite "insensible", selon la définition précitée, par un relais d'amorçage constitué d'un générateur d'ondes planes de géométrie, constitution et caractéristiques détoniques bien définies, l'ensemble chargement explosif et relais se révélant peu vulnérable vis à vis d'une agression extérieure par onde de choc dans les conditions de stockage alors que les constituants du relais, pris isolément, sont relativement sensibles à cette agression (indices d'aptitude à la détonation compris entre 90 et 200 cartes au Card Gap Test).
  • La présente invention a pour objet un nouvel élément de munition explosive. Cet élément est constitué d'une enveloppe de préférence métallique contenant d'une part un chargement en explosif composite E "insensible" ayant un indice d'aptitude à la détonation, selon le Card Gap Test, inférieur à 90 cartes ou inférieur à 70mm de polyméthacrylate de méthyle et d'autre part un relais d'amorçage de ce chargement situé en contact avec celui-ci. Ce contact peut être plus ou moins important selon la position relative relais-chargement. Le relais peut être situé à l'extérieur du chargement ou être totalement ou partiellement noyé dans le chargement.
    L'invention est caractérisée en ce que le relais d'amorçage est un générateur d'ondes planes constitué d'une part d'une calotte cylindro-cônique en explosif composite A, la grande surface de base ayant un diamètre d, la cavité de cette calotte étant remplie d'un explosif composite B, et d'autre part d'un renforcateur en explosif composite C, de préférence cylindrique et de même diamètre d que celui de la grande surface de base de la calotte cylindro-cônique, d'épaisseur e, prolongeant coaxialement la calotte du coté de sa grande surface de base jusqu'au chargement, les explosifs composites A, B et C ayant un indice d'aptitude à la détonation selon le Card Gap Test compris entre 90 et 200 cartes, ou compris entre 70mm et 110mm de polyméthacrylate de méthyle, d étant supérieur au diamètre critique ⌀cr de l'explosif composite E constituant le chargement explosif, l'épaisseur e du renforçateur du générateur d'ondes planes étant supérieure à 0,1d, de préférence comprise entre 0,1d et d, et la pression Pc de détonation de l'explosif composite C étant supérieure à la pression PE de détonation de l'explosif composite E, de préférence comprise entre 1,2 PE et 2 PE.
  • Selon l'invention, le terme "cylindro-cônique" désigne toute forme approximativement cônique ou troncônique, ayant deux surfaces de base de diamètre différent, se prolongeant éventuellement par une partie cylindrique coaxiale.
  • Le diamètre critique ⌀cr de l'explosif composite E est celui mesuré sans confinement, par exemple selon la méthode consistant à évaluer le plus grand diamètre d'un cylindre d'explosif au dessous duquel une détonation permanente ne peut plus se propager. Pour cela, un échantillon d'explosif, constitué d'une suite de cylindres coaxiaux de diamètres décroissants, est initié en détonation à sa plus grande extrémité. La position de l'arrêt de détonation est relevée sur une plaque de plomb témoin de détonation, ou à l'aide d'une sonde. La longueur de chaque cylindre est égale à 4 fois celle du diamètre.
  • On entend classiquement par pression de détonation la pression apparaissant sur le front de l'onde de choc. Cette pression est une constante pour un explosif donné. Elle est proportionnelle à sa masse volumique (P) et au carré de sa vitesse de détonation (V). Elle est approximativement égale à 0,25 P V². On peut également la déterminer de façon expérimentale selon des méthodes bien connues de l'homme du métier.
    De façon préférée, l'explosif composite E est un liant plastique polyuréthanne chargé contenant au moins une charge explosive choisie dans le groupe constitué par le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole, le triaminotrinitrobenzène, la nitroguanidine et leurs mélanges, de préférence le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole. Il peut également contenir d'autres charges explosives, par exemple de l'hexogène et/ou de l'octogène, ainsi que des charges métalliques en poudre, par exemple de l'aluminium, et/ou des charges oxydantes, par exemple le perchlorate d'ammonium.
  • Selon une variante, le liant polyuréthanne est plastifié par un plastifiant énergétique porteur d'au moins un groupement nitro ou ester nitrique, par exemple la nitroglycérine.
  • Selon une autre variante de l'invention l'un au moins des explosifs composites A, B et C, de préférence tous les trois, est constitué d'un liant plastique polyuréthanne chargé contenant au moins une charge explosive choisie dans le groupe constitué par l'octogène, l'hexogène, la pentrite et leurs mélanges. Selon cette variante, de façon préférée, les explosifs composites A et C, identiques ou différents, sont constitués d'un liant plastique polyuréthanne chargé en octogène et l'explosif composite B est constitué d'un liant plastique polyuréthanne chargé en pentrite et en minium. Le liant plastique polyuréthanne des explosifs composites A,B et C est identique ou différent, de préférence identique, de préférence obtenu par réaction d'un polyéther à terminaisons hydroxyles avec un polyisocyanate.
  • La présente invention a également pour objet un procédé de mise en détonation d'un chargement en explosif composite E ayant un indice d'aptitude à la détonation selon le Card Gap Test inférieur à 90 cartes ou à 70mm de polyméthacrylate de méthyle, par l'intermédiaire d'un relais d'amorçage situé en contact avec le chargement. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le relais d'amorçage est un générateur d'ondes planes constitué d'une part d'une calotte cylindro-cônique en explosif composite A, la grande surface de base ayant un diamètre d, la cavité de cette calotte étant remplie d'un explosif composite B, et d'autre part d'un renforçateur en explosif composite C, de préférence cylindrique et de diamètre d, d'épaisseur e, prolongeant coaxialement la calotte du côté de sa grande surface de base jusqu'au chargement, les explosifs composites A, B et C ayant un indice d'aptitude à la détonation selon le Card Gap Test compris entre 90 et 200 cartes ou entre 70mm et 110mm de polyméthacrylate de méthyle, d étant supérieur au diamètre critique ⌀cr de l'explosif composite E, l'épaisseur e du renforçateur du générateur d'ondes planes étant supérieure à 0, 1d et la pression Pc de détonation de l'explosif composite C étant supérieure à la pression PE de détonation de l'explosif composite E.
  • La figure 1 jointe représente une coupe schématique d'un élément peu vulnérable de munition explosive selon l'invention, ayant une symétrie axiale.
  • Dans la réalisation schématisée selon la figure 1, l'élément de munition explosive selon l'invention est constitué d'une enveloppe métallique 1 comportant une partie cylindrique en acier d'épaisseur 12,5mm et de diamètre intérieur 90mm, et un fond arrière 5 également en acier d'épaisseur 12,5mm. Cette enveloppe 1 renferme un chargement 2 en explosif composite E₁ ayant un indice d'aptitude à la détonation de 25 cartes selon le Card Gap Test codifié en diamètre 40mm et de 40mm de polyméthacrylate de méthyle selon le Card Gap Test codifié en diamètre 75mm. Cet explosif composite E₁ est constitué de 16% en poids d'un liant polyuréthanne obtenu par réaction d'un polybutadiène à terminaisons hydroxyles avec l'isophoronediisocyanate (IPDI), de 12% en poids d'octogène et de 72% en poids d'ONTA. Son diamètre critique ⌀cr, sans confinement, est compris entre 65 et 70mm et sa pression de détonation est de 22 GPa.
  • Ce chargement 2 a une longueur de 400mm et un diamètre de 90mm. Il est en contact avec le fond arrière 5 de l'enveloppe 1.
  • A la surface 10 du chargement 2 ne se trouvant pas en contact avec l'enveloppe 1, se trouve, en contact avec la surface 10, un générateur d'ondes planes 3 jouant le rôle de relais d'amorçage du chargement 2.
    Ce générateur d'ondes planes 3 possède une symétrie axiale dont l'axe coïncide avec celui de l'enveloppe 1 et du chargement 2. Il est constitué d'une calotte 7 et d'un renforçateur 9.
  • Un disque de calage 4, en matière plastique, d'épaisseur 3mm, de diamètre 90mm, muni d'une ouverture circulaire concentrique de diamètre 20mm, permet de maintenir le centrage du générateur d'ondes planes 3 dans l'enveloppe 1. Ce disque de calage peut aussi être métallique ou en toute autre matière rigide.
  • La calotte 7 est en explosif composite A₁ constitué de 14% en poids d'un liant polyuréthanne obtenu par réaction d'un polyéther à terminaisons hydroxyles avec l'isophoronediisocyanate, et de 86% en poids d'octogène. Cet explosif composite A₁ a un indice d'aptitude à la détonation de 150 cartes au Card Gap Test en diamètre 40mm.
    La calotte 7 est approximativement cylindro-troncônique, la génératrice du tronc de cône faisant un angle de 57° avec l'axe. Le diamètre de la grande surface de base est d=76mm et celui de la petite surface de base 20mm. Son épaisseur est de 7mm environ. L'extrémité ayant le plus petit diamètre se prolonge par une partie cylindrique coaxiale de même diamètre 20mm, d'épaisseur 3mm, s'emboitant dans l'ouverture circulaire du disque de calage 4. l'extrémité ayant le plus grand diamètre se prolonge par une couronne cylindrique coaxiale de même diamètre 76mm, de hauteur 5mm environ.
  • La cavité 8 de cette calotte 7 est remplie d'un explosif composite B₁ constitué de 11,5% en poids d'un liant polyuréthanne obtenu par réaction d'un polyéther à terminaisons hydroxyles avec l'isophoronediisocyanate, de 17% en poids de pentrite et de 71,5% en poids de minium. Cet explosif composite B₁ a un indice d'aptitude à la détonation de 190 cartes au Card Gap Test en diamètre 40mm.
  • Le renforçateur 9 est un cylindre de diamètre d=76mm prolongeant coaxialement la calotte 7 du côté de sa grande surface de base jusqu'à la surface 10 du chargement 2. Son épaisseur e est de 30mm. Ce renforçateur 9 est un explosif composite C₁ constitué de 14% en poids d'un liant polyuréthanne obtenu par réaction d'un polyéther à terminaisons hydroxyles avec l'isophoronediisocyanate, et de 86% en poids d'octogène. Cet explosif composite C₁ a un indice d'aptitude à la détonation de 150 cartes au Card Gap Test en diamètre 40mm et une pression de détonation de 30 GPa.
  • Le générateur d'ondes planes 3, de masse 390g, a été réalisé selon la technologie classique et bien connue de l'homme du métier dans le domaine du moulage des explosifs composites multicompositions.
  • L'espace libre délimité par la surface 10 du chargement 2, le générateur d'ondes planes 3, le disque de calage 4 et la partie cylindrique de l'enveloppe 1 est occupé par un matériau inerte, de préférence amortissant, permettant, en association avec le disque 4, le calage du générateur d'ondes planes 3. Il peut également être occupé par un explosif composite insensible, de préférence celui constituant le chargement 2, ce qui augmente la puissance volumique de l'élément de munition explosive et permet de supprimer le disque de calage 4.
  • On a réalisé l'amorçage du chargement 2 à l'aide d'un détonateur DAVEY BICKFORD SA4000 et d'un petit relais de masse 4g placé en contact avec le générateur d'ondes planes 3 au niveau de la partie cylindrique s'emboitant dans l'ouverture circulaire du disque de calage 4. Ce petit relais est un explosif composite constitué de 16% en poids d'un liant polyuréthanne obtenu par réaction d'un polyéther à terminaisons hydroxyles avec l'isophoronediisocyanate, de 44% en poids de pentrite et de 40% en poids d'octogène. On pourrait également utiliser un petit relais de 4g en hexocire.
  • On a obtenu un régime de détonation nominale de célérité 7440 m/s avec un régime transitoire faible, inférieur à 90mm.
  • On a également réalisé un empilement de 9 éléments de munition explosive, identiques à celui précité. Cet empilement est constitué de 3 rangées superposées de 3 éléments, chaque élément étant séparé des éléments voisins par un espace de 25mm. On a ensuite amorcé un des 2 éléments périphériques de la rangée inférieure, comme selon l'essai précédent. La détonation nominale de cet élément n'a pas entrainé la détonation des autres éléments. Cette non détonation par influence montre la faible vulnérabilité des éléments de munition explosive selon l'invention, malgré la présence, dans ces éléments de munition, d'explosifs composites A₁, B₁ et C₁ relativement sensibles (indices d'aptitude à la détonation de 150 et 190 cartes).
  • Afin de mieux mettre en évidence l'intérêt et les avantages des éléments de munition selon l'invention, on a réalisé les 2 essais comparatifs suivants qui n'entrent pas dans le cadre de la présente invention.
  • Selon l'essai comparatif 1, l'élément de munition explosive ne se distingue de celui précité selon l'invention que par le fait que l'explosif composite constituant le renforçateur 9 du générateur d'ondes planes 3 a une pression de détonation de 20 GPa, inférieure à celle de l'explosif composite E₁ (22 GPa) constituant le chargement 2.
    Dans ces conditions on n'a pas obtenu l'amorçage nominal désiré du chargement 2 (7440 m/s), mais une vitesse moyenne de détonation de 5000m/s correspondant à un régime transitoire sur toute la longueur du chargement.
  • Selon l'essai comparatif 2, on a réalisé 9 éléments de munition explosive ne se différenciant des éléments précités selon l'invention que par le fait que l'explosif composite constituant le chargement est l'explosif composite C₁ constituant le renforçateur 9 du générateur d'ondes planes 3, puis le même essai de tir en pile que celui précédement décrit. On observe dans ce cas une détonation par influence de la pile complète.
    Cet essai comparatif 2 montre bien le caractère inattendu de la non détonation par influence des éléments de munition explosive selon l'invention, puisque ceux-ci contiennent pourtant le même explosif composite C₁ ainsi que les explosifs composites A₁ et B₁ de sensibilité égale ou supérieure à celle de C₁, en quantité importante (390g au total).

Claims (8)

  1. Elément de munition explosive constitué d'une enveloppe de préférence métallique (1) contenant un chargement (2) en explosif composite E ayant un indice d'aptitude à la détonation selon le test d'aptitude à la détonation derrière barrière (Card Gap Test) inférieur à 90 cartes ou à 70mm de polyméthacrylate de méthyle et un relais d'amorçage de ce chargement (2), caractérisé en ce que le relais d'amorçage est un générateur d'ondes planes (3) constitué d'une part d'une calotte (7) cylindro-cônique en explosif composite A, la grande surface de base ayant un diamètre d, la cavité (8) de cette calotte (7) étant remplie d'un explosif composite B, et d'autre part d'un renforçateur (9) en explosif composite C, d'épaisseur e, prolongeant coaxialement la calotte (7) du côté de sa grande surface de base jusqu'au chargement (2), les explosifs A, B et C ayant un indice d'aptitude à la détonation selon le test d'aptitude à la détonation derrière barrière compris entre 90 et 200 cartes ou entre 70mm et 110mm de polyméthacrylate de méthyle, d étant supérieur au diamètre critique de l'explosif composite E, l'épaisseur e du renforçateur (9) du générateur d'ondes planes (3) étant supérieure à 0,1d et la pression Pc de détonation de l'explosif composite C étant supérieure à la pression PE de détonation de l'explosif composite E.
  2. Elément de munition explosive selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'explosif composite E est un liant plastique polyuréthanne chargé contenant au moins une charge explosive choisie dans le groupe constitué par le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole, le triaminotrinitrobenzène, la nitroguanidine et leurs mélanges, de préférence le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole.
  3. Elément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'épaisseur e du renforçateur (9) est comprise entre 0,1d et d.
  4. Elément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la pression Pc est comprise entre 1,2 PE et 2 PE.
  5. Elément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'un au moins des explosifs composites A, B et C, de préférence tous les trois, est constitué d'un liant plastique polyuréthanne chargé contenant au moins une charge explosive choisie dans le groupe constitué par l'octogène, l'hexogène, la pentrite et leurs mélanges.
  6. Elément de munition selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les explosifs composites A et C, identiques ou différents, sont constitués d'un liant plastique polyuréthanne chargé en octogène et en ce que l'explosif composite B est constitué d'un liant plastique polyuréthanne chargé en pentrite et en minium.
  7. Elément de munition selon la revendication 6 caractérisé en ce que le liant plastique polyuréthanne des explosifs composites A, B et C est identique et est de préférence obtenu par réaction d'un polyéther à terminaisons hydroxyles avec un polyisocyanate.
  8. Procédé de mise en détonation d'un chargement (2) en explosif composite E ayant un indice d'aptitude à la détonation selon le test d'aptitude à la détonation derrière barrière inférieur à 90 cartes ou à 70mm de polyméthacrylate de méthyle par l'intermédiaire d'un relais d'amorçage situé en contact avec le chargement (2) caractérisé en ce que le relais d'amorçage est un générateur d'ondes planes (3) constitué d'une part d'une calotte (7) cylindro-cônique en explosif composite A, la grande surface de base ayant un diamètre d, la cavité (8) de cette calotte (7) étant remplie d'un explosif composite B, et d'autre part d'un renforçateur (9) en explosif composite C, d'épaisseur e, prolongeant coaxialement la calotte (7) du côté de sa grande surface de base jusqu'au chargement (2), les explosifs composites A, B et C ayant un indice d'aptitude à la détonation selon le test d'aptitude à la détonation derrière barrière compris entre 90 et 200 cartes ou entre 70mm et 110mm de polyméthacrylate de méthyle, d étant supérieur au diamètre critique de l'explosif composite E, l'épaisseur e du renforçateur (9) du générateur d'ondes planes (3) étant supérieure à 0,1d et la pression Pc de détonation de l'explosif composite C étant supérieure à la pression PE de détonation de l'explosif composite E.
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