EP2516355A1 - Composition explosive fusible/coulable et a vulnerabilite reduite - Google Patents

Composition explosive fusible/coulable et a vulnerabilite reduite

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EP2516355A1
EP2516355A1 EP10810766A EP10810766A EP2516355A1 EP 2516355 A1 EP2516355 A1 EP 2516355A1 EP 10810766 A EP10810766 A EP 10810766A EP 10810766 A EP10810766 A EP 10810766A EP 2516355 A1 EP2516355 A1 EP 2516355A1
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EP
European Patent Office
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weight
insensitive
composition
mass
explosive
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EP10810766A
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EP2516355B1 (fr
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Christophe Coulouarn
Stéphane BULOT
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Nexter Munitions SA
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Nexter Munitions SA
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/005—By a process involving melting at least part of the ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • 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
    • C06B45/02—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising particles of diverse size or shape

Definitions

  • the technical field of the invention is that of fusible / flowable explosive compositions with reduced vulnerability.
  • Vulnerability tests are defined, for example, by the procedures described in AFNOR NFT 70510 to 70515 or in UN tests 7d) i (bullet impact), 7e) (fire resistance), 7f) (slow heating up). ), 7g), 7h), 7j) and 7k).
  • This reduced vulnerability is essentially achieved by the use of an explosive composition with reduced vulnerability.
  • Patent EP814069 thus describes a number of compositions combining a fuse part and a solid part.
  • the fusible portion essentially comprises a nitrated aromatic such as Trinitrotoluene (TNT) which is associated with a phlegmatizer such as wax.
  • TNT Trinitrotoluene
  • the solid part generally comprises oxynitro-triazole (ONTA) which is a grain explosive whose vulnerability is reduced. ONTA is more particularly described by the patent EP-210881.
  • RDX reduced sensitivity Hexogen
  • i-RDX deposited by Eurenco or under the name RS-RDX
  • RS-RDX reduced sensitivity Hexogen
  • compositions were thus made in which 40% by weight of Trinitrotoluene and 60% by weight of insensitive Hexogen (supplied by different sources) were combined.
  • the impact pressure values and the number of punched cards were measured (AFNOR standard test NFT 70-502 "Priming the detonation through a barrier").
  • the priming is done through screen cards.
  • the number of cards that is given is the minimum number needed to stop priming so as not to initiate an explosive to test. Concretely an insensitive explosive is not initiated through about 140 cards. Classic explosives require more than 200 cards.
  • the aim of the invention is to propose a fuse / castable explosive composition with reduced vulnerability and in which the proportion of Hexogen (RDX) is increased relative to the proportion of 1 oxynitrotriazole (ONTA) (which increases the detonation performances) but without diminishing the insensitivity of the composition thus obtained.
  • RDX Hexogen
  • ONTA 1 oxynitrotriazole
  • the subject of the invention is an explosive fuse / flowable and reduced vulnerability composition, comprising, on the one hand, a fusible part formed of at least one fusible explosive, and on the other hand a solid part comprising oxynitrotriazole.
  • ONTA and 1 Hexogen (RDX), a composition which is characterized in that the Hexogen is a Hexogen with reduced sensitivity, the particle size of the insensitive Hexogene being between 315 micrometers and 800 micrometers, while the particle size of the ONTA is between 200 micrometers and 400 micrometers, 1 1 ONTA also having a bulk density greater than or equal to 0.95 g / cm 3 .
  • the fusible explosive may be chosen from the following compounds: Trinitrotoluene, 2,4,6-Trinitro-N-methyl-Aniline, 2,4,6-Trinitro-3-methylphenol, 3 -Amino-Trinitrotoluene, 2,4,6-Trinitroaniline, 1,3,8-TriNitroNaphthalene and its isomeric mixture fusible at 115 ° C, 2,4-dinitroanisole (DNAN).
  • the fusible portion will advantageously be between 30% and 40% of the total mass of the composition.
  • the solid part can thus associate:
  • FIG. 1 is a grain photograph of ONTA type 1 (bulk density greater than 0.95 g / cm 3), and
  • FIG. 2 is a grain photograph of ONTA type 2 (bulk density less than 0.95 g / cm 3).
  • the inventors have however chosen a larger particle size (thus a priori less suitable) because its association with the 200 to 400 micrometer particle size cut for ONTA leads to a lower porosity for the ONTA / RDX / Aluminum granular mixture and also for the composition. explosive which is then performed after casting TNT.
  • ONTA type 1 is an ONTA with rounded, spheroidal grains with relatively few surface irregularities.
  • ONTA type 2 is an ONTA whose grains are of more irregular outer shape.
  • Figure 1 shows a grain photograph of a type 1 ONTA.
  • Figure 2 shows a grain photograph of a type 2 ONTA. These photographs were taken under a scanning electron microscope.
  • This apparent density differs from the true density which is that of the material itself and which differs practically not from one type of ONTA to another.
  • the true density of ONTA is of the order of 1.9 g / cm3.
  • the apparent density b b of ONTA Type I tested is greater than 0.95 g / cm 3 (depending on the samples tested, this apparent density was between 0.95 g / cm 3 and 1 g / cm 3).
  • the apparent density b b of ONTA Type 2 tested is between 0.75 g / cm3 and 0.85 g / cm3.
  • the inventors have therefore sought to combine particle size fractions of oxynitrotriazole (having the most rounded grains) and insensitive Hexogene which make it possible to reduce this porosity.
  • Cutting optimization granulometry and the choice of a ONTA with a high apparent density made it possible to obtain a compactness of the optimal granular phase.
  • the global mass of aluminum is conventionally comprised between 0 and 15% of the total composition, while the additives (phlegmatizer such as wax, combined with an emulsifier and possibly graphite) represent about 7% in mass of the composition produced.
  • An aluminum mass of at least 5% by weight is preferred, which makes it possible to further reduce the porosity with an aluminum having an average particle size of about 43 microns (Table 2).
  • This choice also makes it possible to increase the density of the composition as well as its thermal conductivity, which improves its resistance to the tests of slow or rapid heating.
  • the compositions thus differ only in the relative percentages of ONTA (type 1) 200-400 micrometers and insensitive RDX 315-800 micrometers.
  • the last two rows of the table show the performances of an insensitive composition without RDX and those of a non-insensitive composition combining TNT (50%) and non-insensitive RDX (50%).
  • the simulation tests for slow and fast heating are performed in accordance with the corresponding AFNOR standards.
  • the simulations are carried out with the experimental conditions applied during the actual tests (temperature ramps defined in the NFT 70-503 standard and heat flow ramps defined in the NFT 70-513 standard).
  • the percentages by mass being related to the total mass of the solid part.
  • TNT trinitrotoluene
  • the fusible portion combines a fusible explosive and a suitable phlegmatizer (such a wax) whose melting temperature will be chosen substantially equal to that of explosive (to plus or minus 2 ° C), the proportion of phlegmatizer should be chosen greater than 3% and preferably of the order of 25% of the mass of the fuse.
  • the mass of phlegmatizer will thus be from 7% to 10% by weight for a fusible portion mass of between 30% and 40% of the total mass of the composition.
  • the phlegmatizer is associated with one or more casting additives such as graphite and emulsifier.
  • This criterion is based on the calculation of the thermochemical properties of the various constituents of a composition and in particular the enthalpy and the number of gram atoms. It allows to express with a good degree of reliability the potential risk of thermal explosion.
  • the work has shown that for an explosive composition to be considered as not vulnerable to the main tests required by the standards (Afnor NFT 70510 to 70515 or UN tests 7d) i to 7k), the calculated CS should be less than 100. note that when this CS criterion is less than 100 the composition is still not vulnerable. When the CS criterion is greater than 120 the composition is always vulnerable.
  • This composition has a detonation velocity of 7250 m / s and a sensitivity criterion Cs of 115 Kcal 2 / mol. Its porosity is 0.3%.
  • Example 2 Table 3 line No. 2
  • This composition has a detonation velocity of 7090 m / s and a sensitivity criterion Cs of 108 Kcal 2 / mol. Its porosity is 0.3%.
  • This composition has a detonation velocity of 7177 m / s and a sensitivity criterion Cs of 112 Kcal 2 / mol. Its porosity is 0.4%.
  • This composition has a detonation velocity of 7075 m / s and a sensitivity criterion Cs of 106 Kcal 2 / mol. Its porosity is 0.4%.
  • the explosive composition according to the invention can be implemented for the loading of all types of projectiles and military heads. This composition can be used to load artillery shells or the bodies of bombs or missiles.
  • the solid part will then be incorporated in the fused part by homogenizing the mixture (in a tank equipped with a mixer).
  • the melting and mixing will be carried out under vacuum.
  • Casting in the ammunition body will also be performed under vacuum.
  • a casting equipment that can be used for such a vacuum casting is described by the patent FR2923005.

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Abstract

L'invention a pour objet une composition explosive fusible/coulable et à vulnérabilité réduite, qui comporte une partie fusible formée d'au moins un explosif fusible et une partie solide comportant de l 'oxynitrotriazole (ONTA) et de l'Hexogène (RDX). Cette composition est caractérisée en ce que l'Hexogène est un Hexogène à sensibilité réduite, la granulométrie de l'Hexogène insensible étant comprise entre 315 micromètres et 800 micromètres, tandis que la granulométrie de l 'ONTA est comprise entre 200 micromètres et 400 micromètres, l'ONTA ayant par ailleurs une densité apparente supérieure ou égale à 0,95 g/cm3. L'invention trouve application dans la réalisation du chargement de projectiles par coulée.

Description

COMPOSITION EXPLOSIVE FUSIBLE/COULABLE ET A VULNERABILITE REDUITE
Le domaine technique de l'invention est celui des compositions explosives fusibles/coulables et à vulnérabilité réduite .
La définition de munitions à vulnérabilité réduite, souvent désignées en français par l'acronyme MURAT (Munitions à Risques ATténués) , est aujourd'hui une préoccupation majeure des développeurs.
Ces munitions doivent avoir une vulnérabilité aux agressions extérieures qui est fortement atténuée voire nulle. Les épreuves de vulnérabilité sont définies par exemple par les modes opératoires décrits par les normes AFNOR NFT 70510 à 70515 ou par les épreuves ONU 7d)i (impact de balle), 7e) (tenue à l'incendie), 7f) (échauffement lent), 7g) , 7h) , 7j) et 7k) .
Cette vulnérabilité réduite est obtenue essentiellement par l'emploi d'une composition explosive à vulnérabilité réduite.
On a déjà proposé des compositions explosives à vulnérabilité réduite qui peuvent être mises en œuvre par coulée. Le brevet EP814069 décrit ainsi un certain nombre de compositions associant une partie fusible et une partie solide. La partie fusible comprend essentiellement un aromatique nitré tel que le Trinitrotoluène (TNT) qui est associé à un flegmatisant tel que la cire.
La partie solide comporte généralement de l'oxynitro- triazole (ONTA) qui est un explosif en grains dont la vulnérabilité est réduite. L'ONTA est plus particulièrement décrit par le brevet EP-210881.
Il est connu d'associer à 1 ' ONTA de la poudre d'aluminium, pour accroître l'effet de souffle, et également un autre explosif solide en grains pour accroître les performances détoniques de la composition.
Il est ainsi classique d'associer à l'ONTA de 1 'Hexogène (RDX) ou de l'Octogène (HMX) . Cependant, augmenter la masse d'Hexogène ou d'Octogène se fait au détriment de l'insensibilité de la composition explosive qui est obtenue.
On connaît par ailleurs un Hexogène (RDX) à sensibilité réduite qui est obtenu par un procédé de cristallisation particulier. Cet Hexogène insensible (connu commercialement sous la marque i-RDX déposée par Eurenco ou sous l'appellation RS-RDX) est notamment décrit par les brevets FR2887544 et FR2917169.
II est tentant de mettre en œuvre un tel Hexogène en combinaison avec 1 ' ONTA pour réaliser des compositions explosives à sensibilité réduite et dans lesquelles la proportion d'Hexogène et les performances détoniques seraient augmentées.
Cependant une telle substitution n'apporte pas a priori les avantages attendus.
On a ainsi réalisé des compositions dans lesquelles on a associé 40% en masse de Trinitrotoluène et 60% en masse d'Hexogène insensible (fournis par différentes sources) . On a mesuré les valeurs de pression d'impact ainsi que les nombres de cartes perforées (test suivant Norme AFNOR NFT 70-502 "Amorçage de la détonation à travers une barrière").
Conformément à ce test de sensibilité, l'amorçage se fait au travers de cartes écrans. Le nombre de cartes qui est donné est le nombre minimum nécessaire pour arrêter l'amorçage donc pour ne pas initier un explosif à tester. Concrètement un explosif dit insensible n'est pas initié au travers d'environ 140 cartes. Les explosifs classiques nécessitent plus de 200 cartes.
On a ensuite comparé ces résultats avec ceux obtenus pour une composition associant Hexogène classique (ou RDX non insensible) et TNT dans les mêmes proportions.
Le tableau 1 ci dessous explicite les résultats obtenus : Tableau 1
On constate donc que la simple substitution d'un RDX insensible au RDX classique ne modifie pas la sensibilité d'une composition associant TNT et RDX.
En effet, le nombre de cartes perforées reste sensiblement le même. L'utilisation d'un RDX de qualité insensible n'apporte donc pas d'amélioration de l'insensibilité dans les compositions coulées fondues à base TNT. Ces conclusions ont été présentées lors d'un Technical Meeting du NIMIC sur le RDX insensible (présentation "Australian Reduced Sensitivity RDX and its use in polymer Bonded Explosives" faite à MEPPEN (Allemagne) les 17- 20/11/2003 (B.L. Hamshere, I.J. Locchert, F. Mark Australian Governement, DoD) .
L'invention a pour but de proposer une composition explosive fusible/coulable à vulnérabilité réduite et dans laquelle la proportion d'Hexogène (RDX) est augmentée par rapport à la proportion d 1 oxynitrotriazole (ONTA) (ce qui augmente les performances détoniques) mais sans pour autant diminuer l'insensibilité de la composition ainsi obtenue.
Ainsi l'invention a pour objet une composition explosive fusible/coulable et à vulnérabilité réduite, et comportant, d'une part une partie fusible formée d'au moins un explosif fusible, et d'autre part une partie solide comportant de 1 ' oxynitrotriazole (ONTA) et de 1 ' Hexogène (RDX), composition qui est caractérisée en ce que l' Hexogène est un Hexogène à sensibilité réduite, la granulométrie de 1 ' Hexogène insensible étant comprise entre 315 micromètres et 800 micromètres, tandis que la granulométrie de 1 ' ONTA est comprise entre 200 micromètres et 400 micromètres, 11 ONTA ayant par ailleurs une densité apparente supérieure ou égale à 0,95 g/cm3.
Selon différents modes de réalisation de l'invention, l'explosif fusible pourra être choisi parmi les composés suivants : Trinitrotoluène, 2 , 4 , β-Trinitro-N-Méthyl Aniline, 2,4, 6-Trinitro-3-méthylphénol, 3-Amino-Trinitrotoluène, 2, 4, 6-Trinitro-Aniline, 1 , 3 , 8-TriNitroNaphtalène et son mélange d'isomères fusible à 115°C, 2 , 4-dinitroanisole (DNAN) .
La partie fusible constituera avantageusement entre 30% et 40% de la masse totale de la composition.
La partie solide poura ainsi associer :
- 15% à 35% en masse d Oxynitrotriazole,
- 24% à 50% en masse d'Hexogène insensible et
- 0 à 25% en masse d'aluminium,
les pourcentages en masse étant ici rapportés à la masse totale de la partie solide.
Plus précisément on pourra réaliser une composition explosive ayant la composition suivante :
- 15% à 30% en masse d ' oxynitrotriazole,
- 15% à 30% en masse d'Hexogène insensible,
- 0 à 15% en masse d'aluminium,
- 20% à 33% en masse de trinitrotoluène,
- 7% à 10% en masse d'un mélange de cire et d'additifs de coulée, les pourcentages en masse étant ici rapportés à la masse totale de la composition.
L'invention va être décrite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une photographie de grains d'un ONTA de type 1 (densité apparente supérieure à 0,95 g/cm3), et
- la figure 2 est une photographie de grains d'un ONTA de type 2 (densité apparente inférieure à 0,95 g/cm3).
Les travaux réalisés par les inventeurs les ont conduit tout d'abord à choisir une granulométrie de l'hexogène à sensibilité réduite relativement forte (315 à 800 micromètres) . Or les différentes études réalisées sur le sujet (par l'Institut Saint Louis - ISL par exemple) indiquent que l'emploi de granulométries d'hexogène insensible faibles (le plus souvent c'est la coupe granulométrique 0 à 100 micromètres qui est conseillée) permet d'obtenir les meilleurs résultats en terme d'insensibilité. Cette recommandation est basée sur le fait qu'il est reconnu que les granulométries faibles pour le RDX sont moins sensibles en raison du nombre de défauts cristallins moindre qu'elles présentent.
Les inventeurs ont cependant choisi une granulométrie plus forte (donc a priori moins appropriée) car son association avec la coupe granulométrique 200 à 400 micromètres pour l'ONTA conduit à une porosité moindre pour le mélange granulaire ONTA/RDX/Aluminium et également pour la composition explosive qui est ensuite réalisée après coulée du TNT.
Le tableau 2 ci dessous permet de comparer les porosités relatives de différentes associations de granulométries :
Tableau 2
On a pour chaque essai associé 48% en masse d'ONTA à 22% en masse d'aluminium et 30% en masse de RDX insensible.
5 Deux types d'ONTA ont été essayés qui diffèrent par la morphologie de leurs grains. L'ONTA de type 1 est un ONTA comprenant des grains arrondis, sphéroïdaux comportant assez peu d'irrégularités de surface.
L'ONTA de type 2 est un ONTA dont les grains sont de 10 forme extérieure plus irrégulière.
La figure 1 montre une photographie de grains d'un ONTA de type 1. La figure 2 montre une photographie de grains d'un ONTA de type 2. Ces photographies ont été prises au microscope électronique à balayage.
15 Outre l'aspect extérieur des grains (arrondi pour le type
1 et irrégulier pour le type 2) on distingue aisément un ONTA de l'autre par la valeur de leur densité apparente pb . Cette densité (exprimée en grammes par centimètres cube) est calculée en faisant le rapport de la masse de matériau non compacté contenue dans un volume donné (volume qui inclut donc les espaces intersticiels entre les grains) .
Cette densité apparente diffère de la densité vraie qui est celle du matériau lui même et qui ne diffère pratiquement pas d'un type d'ONTA à l'autre. La densité vraie de l'ONTA est de l'ordre de 1,9 g/cm3. La densité apparente pb de l'ONTA de Type 1 testé est supérieure à 0,95 g/cm3 (selon les échantillons testés, cette densité apparente était comprise entre 0,95 g/cm3 et 1 g/cm3) .
La densité apparente pb de l'ONTA de Type 2 testé est comprise entre 0,75 g/cm3 et 0,85 g/cm3.
II est clair qu'une densité apparente forte conduit à une réduction de la porosité du mélange de poudres.
On constate donc sur le tableau 2 que c'est l'association RDX insensible 315-800 micromètres avec l'ONTA de type 1 et de granulométrie 200-400 micromètres qui conduit à une porosité minimale (environ 9%) pour le mélange granulaire.
On constate aussi dans le Tableau 2, et pour une coupe granulométrique donnée, que la porosité est plus faible lorsque l'ONTA choisi est de type 1, c'est à dire lorsqu'il présente des grains arrondis (densité apparente de cet ONTA comprise entre 0,95 et 1 g/cm3). Toute autre valeur de densité apparente pb de l'ONTA supérieure à 1 permettrait de réduire le pourcentage de porosité (le maximum théorique étant la densité réélle de 1,9 g/cm3).
C'est cette diminution de la porosité de la phase granulaire qui permet de réduire aussi la porosité de la composition obtenue après coulée de TNT. La diminution de la porosité de la composition coulée réduira sa sensibilité aux chocs (sollicitations par points chauds lors de la compression des zones intergranulaires) .
Les inventeurs ont donc cherché à associer des coupes granulométriques de 1 ' oxynitrotriazole (présentant les grains les plus arrondis) et de 1 ' Hexogène insensible qui permettent de diminuer cette porosité. L'optimisation des coupes granulométriques mises en œuvre ainsi que le choix d'un ONTA à forte densité apparente ont permis d'obtenir une compacité de la phase granulaire optimale.
Le résultat a été une diminution de la sensibilité de la composition tout en ayant un taux d'Hexogène renforcé. Par ailleurs l'emploi d'un hexogène insensible de granulométrie relativement forte permet de faciliter la mise en œuvre (écoulemement de la poudre plus facile) . La porosité du mélange de grains sera choisie inférieure à 10% pour être assuré d'obtenir une porosité de composition inférieure à 0,5% après coulée de la TNT. En effet la porosité après coulée doit être très faible pour éviter les défauts extragranulaires qui peuvent générer des points chauds qui sensibilisent la composition. Le tableau 3 (page suivante) résume les essais comparatifs qui ont été conduits : Toutes les compositions testées associent une masse globale du mélange ONTA/RDX de 48% et une masse d'un mélange TNT/aluminium/additifs de coulée de 52%. La masse globale d'aluminium est comprise d'une façon classique entre 0 et 15% de l'ensemble de la composition, tandis que les additifs ( flegmatisant tel que la cire, associé à un émulsifiant et éventuellement du graphite) représentent environ 7% en masse de la composition réalisée. On préférera une masse d'aluminium d'au moins 5% en masse ce qui permet de réduire encore la porosité avec un aluminium ayant une granulométrie moyenne d'environ 43 micromètres (tableau 2). Ce choix permet aussi d'augmenter la densité de la composition ainsi que sa conductivité thermique ce qui améliore sa tenue aux essais d ' échauffement lent ou rapide. Les compositions ne diffèrent donc que par les pourcentages relatifs d'ONTA (type 1) 200- 400 micromètres et de RDX insensible 315-800 micromètres.
On a fait figurer aux deux dernières lignes du tableau les performances d'une composition insensible sans RDX et celles d'une composition non insensible associant du TNT (50%) et du RDX non insensible (50%)
Tableau 3
Les tests de simulation d' échauffements lent et rapide sont réalisés conformément aux normes AFNOR correspondantes. Les simulations sont réalisées avec les conditions expérimentales appliquées lors des essais réels (rampes de températures définies dans la norme NFT 70-503 et rampes de flux thermiques définies dans la norme NFT 70-513) .
On constate à la lecture du tableau 3 que les compositions à faible porosité obtenues (lignes 1 à 4) permettent d'obtenir le même niveau d'insensibilité qu'une composition insensible de référence telle que la composition Référence 1 (ligne N° 5 du tableau 3) . Elles présentent cependant un niveau détonique analogue à celui d'une composition explosive qui n'est pas insensible comme celle Référence 2 donnée ligne N°6 du tableau 3.
On pourra ainsi réaliser des compositions explosives dans lesquelles la partie solide associe :
15% à 30% en masse d ' oxynitrotriazole,
24% à 50% en masse d'Hexogène insensible et
0 à 15% en masse d'aluminium.
Les pourcentages en masse étant rapportés à la masse totale de la partie solide.
Il est bien entendu possible de mettre en œuvre l'invention avec d'autres types d'explosifs fusibles que le trinitrotoluène (TNT) .
On pourra ainsi utiliser les aromatiques nitrés listés dans le brevet EP814069 : 2 , , β-Trinitro-N-Méthyl Aniline, 2,4, 6-Trinitro-3-méthylphénol, 3-Amino-Trinitrotoluène, 2, 4, 6-Trinitro-Aniline, 1, 3, 8-TriNitroNaphtalène et son mélange d'isomères fusible à 115°C, 2 , -dinitroanisole (DNAN) .
Tous ces explosifs présentent une stabilité chimique analogue à celle du TNT, ce qui permet de garantir un comportement aux essais de détonation par influence et d'impact de projectiles qui est proche de celui du TNT.
II est bien entendu que dans la composition selon l'invention la partie fusible associe un explosif fusible et un flegmatisant approprié (tel une cire) dont la température de fusion sera choisie sensiblement égale à celle de l'explosif (à plus ou moins 2°C près), la proportion de flegmatisant devra être choisie supérieure à 3% et de préférence de l'ordre de 25% de la masse de la partie fusible. La masse de flegmatisant sera ainsi de 7% à 10% en masse pour une masse de partie fusible comprise entre 30% et 40% de la masse totale de la composition. Il est par ailleurs bien connu de l'Homme du Métier que le flegmatisant est associé à un ou plusieurs additifs de coulée tels que graphite et émulsifiant.
A titre d'exemple on a réalisé différentes compositions
(déjà listées précédemment dans le tableau 3) et dont on a calculé le critère de sensibilité CS (exprimé en kilocalories au carré par mole) .
Ce critère de sensibilité (CS) a déjà été décrit dans le brevet EP814069. Il est dérivé des travaux conduits dans l'industrie chimique (critère C4 du Code thermodynamique CHETAH ASTM chemical Thermodynamic Energy Release Evaluation Program publié en novembre 1974 - Auteurs: MM Scaton, Freedman et Treweek) . Il a été évalué dans le cadre de la thèse de Maryse Vaullerin présentée à l'université d'Orléans en 1997 : "Etude de la vulnérabilité des molécules et formulations énergétiques".
Ce critère s'appuie sur le calcul des propriétés thermochimiques des différents constituants d'une composition et notamment l'enthalpie et le nombre d'atome gramme. Il permet d'exprimer avec un bon degré de fiabilité le risque potentiel d'explosion thermique. Les travaux ont montré que pour qu'une composition explosive soit considérée comme non vulnérable aux principaux tests prévus par les normes (Afnor NFT 70510 à 70515 ou épreuves ONU 7d) i à 7k)), le CS calculé devait être inférieur à 100. On notera que lorsque ce critère CS est inférieur à 100 la composition est toujours non vulnérable. Lorsque le critère CS est supérieur à 120 la composition est toujours vulnérable. Il existe par contre une zone de transition lorsque le CS est compris entre 100 et 120, zone dans laquelle les compositions peuvent être non vulnérables, ce qui se vérifie par les essais. Toutes les compositions proposées dans les exemples suivants ont un CS inférieur à 120 et elles sont non vulnérables.
Exemple 1 (tableau 3 ligne N°4)
- 21% en masse d'oxynitrotriazole,
- 27% en masse d'Hexogène insensible,
- 14% en masse d'aluminium,
- 31% en masse de trinitrotoluène,
- 7% en masse d'un mélange de cire et d'additifs de coulée.
Cette composition présente une vitesse de détonation de 7250 m/s et un critère de sensibilité Cs de 115 Kcal2/mol. Sa porosité est de 0,3%. Exemple 2 (tableau 3 ligne N°2)
29% en masse d'oxynitrotriazole,
19% en masse d'Hexogène insensible,
14% en masse d'aluminium,
31% en masse de trinitrotoluène,
7% en masse d'un mélange de cire et d'additifs de coulée.
Cette composition présente une vitesse de détonation de 7090 m/s et un critère de sensibilité Cs de 108 Kcal2/mol. Sa porosité est de 0,3%.
Exemple 3 (tableau 3 ligne N°3)
- 24% en masse d'oxynitrotriazole,
- 24% en masse d'Hexogène insensible,
- 14% en masse d'aluminium,
- 31% en masse de trinitrotoluène,
- 7% en masse d'un mélange de cire et d'additifs de coulée .
Cette composition présente une vitesse de détonation de 7177 m/s et un critère de sensibilité Cs de 112 Kcal2/mol. Sa porosité est de 0,4%.
Exemple 4 (tableau 3 ligne N°l)
- 33% en masse d'oxynitrotriazole, - 15% en masse d'Hexogène insensible,
- 14% en masse d'aluminium,
- 31% en masse de trinitrotoluène,
- 7% en masse d'un mélange de cire et d'additifs de coulée .
Cette composition présente une vitesse de détonation de 7075 m/s et un critère de sensibilité Cs de 106 Kcal2/mol. Sa porosité est de 0,4%.
La composition explosive selon l'invention peut être mise en œuvre pour le chargement de tous types de projectiles et de têtes militaires. On pourra ainsi utiliser cette composition pour charger les obus d'artillerie ou bien les corps de bombes ou de missiles.
Du point de vue du procédé de fabrication de cette composition on réalisera :
- d'une part la fonte de l'explosif fusible dans lequel on aura incorporé le flegmatisant et les additifs,
- d'autre part le mélange des différents constituants de la partie solide (ONTA, Aluminium, Hexogène insensible).
On incorporera ensuite la partie solide dans la partie fusionnée en homogénéisant le mélange (dans une cuve équipée d'un mélangeur). La fusion et le mélange seront réalisés sous vide. La coulée dans le corps de munition sera aussi réalisée sous vide. Un équipement de coulée utilisable pour une telle coulée sous vide est décrit par le brevet FR2923005.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition explosive fusible/coulable et à vulnérabilité réduite, et comportant d'une part une partie fusible formée d'au moins un explosif fusible et d'autre part une partie solide comportant de 1 ' oxynitrotriazole (ONTA) et de l'Hexogène (RDX) , composition caractérisée en ce que 1 'Hexogène est un Hexogène à sensibilité réduite, la granulométrie de l'Hexogène insensible étant comprise entre 315 micromètres et 800 micromètres, tandis que la granulométrie de l'ONTA est comprise entre 200 micromètres et 400 micromètres, l'ONTA ayant par ailleurs une densité apparente supérieure ou égale à 0,95 g/cm3.
2. Composition explosive selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'explosif fusible est choisi parmi les composés suivants : Trinitrotoluène, 2 , 4 , 6-Trinitro-N- Méthyl Aniline, 2 , 4 , 6-Trinitro-3-méthylphénol , 3-Amino- Trinitrotoluène, 2, 4 , 6-Trinitro-Aniline, 1,3,8-
TriNitroNaphtalène et son mélange d'isomères fusible à 115°C, 2, 4-dinitroanisole (DNAN) .
3. Composition explosive suivant une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie fusible constitue entre 30% et 40% de la masse totale de la composition.
4. Composition explosive selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie solide associe :
- 15% à 35% en masse d ' oxynitrotriazole,
- 24% à 50% en masse d' Hexogène insensible et
- 0 à 25% en masse d'aluminium,
les pourcentages ên masse étant rapportés à la masse totale de la partie solide.
5. Composition explosive selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle a la composition suivante :
- 15% à 30% en masse d'oxynitrotriazole,
- 15% à 30% en masse d' Hexogène insensible,
- 0 à 15% en masse d'aluminium,
- 20% à 33% en masse de trinitrotoluène,
- 7% à 10% en masse d'un mélange de cire et d'additifs de coulée, les pourcentages en masse étant rapportés à la masse totale de la composition.
6. Composition explosive selon la revendication caractérisée en ce qu'elle a la composition suivante :
- 21% en masse d'oxynitrotriazole,
- 27% en masse d'Hexogène insensible,
- 14% en masse d'aluminium,
- 31% en masse de trinitrotoluène,
- 7% en masse d'un mélange de cire et d'additifs coulée .
7. Composition explosive selon la revendication caractérisée en ce qu'elle a la composition suivante :
- 24% en masse d'oxynitrotriazole,
- 24% en masse d'Hexogène insensible,
- 14% en masse d'aluminium,
- 31% en masse de trinitrotoluène,
- 7% en masse d'un mélange de cire et d'additifs coulée.
8. Composition explosive selon la revendication caractérisée en ce qu'elle a la composition suivante :
- 29% en masse d'oxynitrotriazole,
- 19% en masse d'Hexogène insensible,
- 14% en masse d'aluminium,
- 31% en masse de trinitrotoluène,
- 7% en masse d'un mélange de cire et d'additifs coulée .
9. Composition explosive selon la revendication caractérisée en ce qu'elle a la composition suivante :
- 33% en masse d'oxynitrotriazole,
- 15% en masse d'Hexogène insensible,
- 14% en masse d'aluminium,
- 31%- en masse de trinitrotoluène,
- 7% en masse d'un mélange de cire et d'additifs coulée .
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