FR3051189A1 - Explosif composite a effet de souffle maitrise - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un explosif composite renfermant des charges énergétiques organiques dans un liant. De façon caractéristique : - ledit liant est un polyuréthane, obtenu par réticulation, via ses fonctions hydroxy terminales, d'un polybutadiène hydroxytéléchélique, avec au moins un agent de réticulation de type polyisocyanate ; ledit polybutadiène hydroxytéléchélique présentant une masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) comprise entre 1800 et 3500 g.mol-1, avantageusement entre 2400 et 3500 g.mol-1 ; et - il renferme en outre des charges particulaires, dont le diamètre médian (d50) est inférieur ou égal à 300 µm ((d50 ≤ 300 µm) ; lesdites charges particulaires consistant : + d'une part, en des charges particulaires inertes denses, en un matériau présentant une densité supérieure à 5, convenant pour augmenter l'effet particulaire et limiter l'effet de souffle ; et + d'autre part, en des charges particulaires réductrices, convenant pour renforcer l'effet de souffle.
Description
La présente invention a pour objet des explosifs composites, renfermant donc des charges explosives dans un liant. Les explosifs composites de l'invention renferment, en outre, dans ledit liant, deux types de charges particulaires. L'homme du métier connaît les munitions conventionnelles, dont les explosifs composites, renfermant charges explosives dans un liant, sont agencés dans une enveloppe (casing) en métal (acier, généralement). Les charges explosives amorcent l'effet de souffle et projettent les éclats de ladite enveloppe.
Il a été décrit, dans le brevet US 5 910 638, des compositions explosives à haute densité, renfermant des charges énergétiques, des particules de tungstène et des particules d'aluminium dans un liant énergétique. Lesdites particules d'aluminium sont préconisées comme auxiliaires de fabrication, convenant pour éviter quasi totalement la sédimentation des particules de tungstène ; elles sont aussi préconisées pour éviter quasi totalement la séparation du trinitrotoluène (TNT), lorsque ledit trinitrotoluène (TNT) est utilisé comme liant ; de plus, elles augmentent l'effet de souffle. Le liant renfermant lesdites particules est donc un liant énergétique : il peut notamment s'agir du trinitrotoluène (TNT), de la 1,3,3-trinitoazétidine (TNAZ), cités comme exemple de liant énergétique de type coulé/fondu ou de la nitroglycérine (NG) avec plastifiant(s), citée comme exemple de liant énergétique de type coulé/réticulé.
Il a été décrit, dans la demande internationale WO 2010/040946, des compositions explosives, renfermant charges énergétiques explosives et charges particulaires métalliques denses dans un liant non énergétique. Lesdites charges particulaires métalliques denses (inertes pyrotechniquement) présentent toutefois une densité inférieure à celle de particules de tungstène. Elles contiennent du carbure de tungstène fritté avec un liant métallique et/ou du tungstène fritté avec un liant métallique. Ce document de l'art antérieur préconise donc de piloter le rayon d'action des compositions explosives décrites en jouant sur la densité des charges denses présentes dans lesdites compositions.
Dans un tel contexte, il est du mérite des inventeurs d'avoir conçu et validé des associations liant (inerte pyrotechniquement)/charges énergétiques organiques/charges particulaires de deux types, lesdites charges particulaires de deux types conjuguant leurs effets de sorte qu'un compromis particulièrement intéressant (effets collatéraux réduits/effets de souffle renforcé (en milieu qui reste confiné)) soit atteint. Ledit compromis n'est pas perturbé par la présence d'un liant énergétique ; il repose uniquement sur la coprésence des deux types de charges.
Les propriétés (densité, tout particulièrement) et performances (effet de souffle (= champ d'action), tout particulièrement) des explosifs composites de l'invention sont maîtrisables via la maîtrise des caractéristiques exactes (nature, granulométrie, taux de présence, principalement) desdits deux types de charges particulaires présentes (une telle maîtrise n'étant pas perturbée par le caractère pyrotechnique du liant présent).
Les explosifs composites de l'invention conviennent tout particulièrement comme explosif de munitions type bombes larguées d'avion, destinées à être utilisées en milieux urbains (voir leurs effets collatéraux réduits), tout particulièrement en milieux confinés (bunkers, bâtiments,...) (voir leur effet de souffle renforcé).
La présente invention a donc comme principal objet un explosif composite renfermant des charges énergétiques organiques dans un liant. De façon caractéristique : - ledit liant est un polyuréthane (PU), obtenu par réticulation, via ses fonctions hydroxy terminales, d’un polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT), avec au moins un agent de réticulation de type polyisocyanate ; ledit polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT) présentant une masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) comprise entre 1800 et 3500 g.mol1 (1800 g.mol1 < Mn < 3500 g.mol1), avantageusement entre 2400 et 3500 g.mol1 (2400 g.mol1 < Mn < 3500 g.mol1) ; et - ledit explosif composite renferme, (dans ledit liant) outre lesdites charges énergétiques organiques, des charges particulaires, dont le diamètre médian (d5o) est inférieur ou égal à 300 pm ((dso < 300 pm) ; lesdites charges particulaires consistant : + d'une part, en des charges particulaires inertes denses, en un matériau présentant une densité supérieure à 5, convenant pour augmenter l'effet particulaire et pour limiter l'effet de souffle ; et + d'autre part, en des charges particulaires réductrices, convenant pour renforcer l'effet de souffle. L'explosif composite de l'invention renferme donc les charges identifiées ci-dessus (charges énergétiques organiques (= charges explosives), charges particulaires inertes denses et charges particulaires réductrices) dans le liant identifié ci-dessus. Lesdites charges particulaires inertes denses et charges particulaires réductrices constituent les deux types de charges utiles à l'obtention du compromis recherché, les deux types de charges qui permettent de maîtriser les propriétés et performances de l'explosif composite.
Le liant est donc un liant non énergétique, réticulé, de type polyuréthane (PU), obtenu par réticulation, via ses fonctions hydroxy terminales, d’un polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT), avec au moins un agent de réticulation de type polyisocyanate. Ce liant est de type connu. On a mentionné « un » polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT) mais il n'est évidemment pas exclu d'en utiliser, en mélange, plusieurs (présentant des masses moléculaires en nombre telles que précisées ci-dessus). Les masses moléculaires en nombre du polymère précurseur sont exigées (gamme de 1800 - 3500 g.mol1), voire opportunes (gamme avantageuse de 2400 - 3500 g.mol1), en référence principalement au compromis ci-après : propriétés mécaniques du liant recherché (limite inférieure de la gamme)/viscosité du milieu (principalement polymère + charges) avant réticulation (limite supérieure de la gamme). On préconise tout particulièrement l'utilisation des PBHTs commercialisés par la société CRAY VALLEY (FR) (de masse moléculaire moyenne en nombre comprise entre 2400 et 3500 g.mol'1). Le au moins un agent de réticulation utilisé est de type polyisocyanate, plus généralement de type diisocyanate. Il peut consister en au moins l'un quelconque des diisocyanates utilisés habituellement dans la préparation des polyuréthanes. Il peut notamment être choisi parmi les diisocyanates aliphatiques, les diisocyanates alicycliques, les diisocyanates aralkyles et les diisocyanates aromatiques. De façon préférée, on utilise un diisocyanate alicyclique ; le 3-isocyanatométhyl-3,5,5-triméthylcyclohexylisocyanate (plus connu sous la dénomination d'isophorone diisocyanate ou IPDI) étant particulièrement préféré. Le au moins un agent de réticulation est conventionnellement utilisé (en référence aux propriétés mécaniques du liant recherchées) en une quantité correspondant à un rapport de pontage NCO (polyisocyanate)/OH (PBHT) généralement compris entre 0,95 et 1,05, avantageusement en une quantité correspondant à un rapport de pontage NCO (polyisocyanate)/OH (PBHT) généralement compris entre 1 et 1,03.
En sus des charges énergétiques organiques (qui conventionnellement vont amorcer l'effet de souffle), on trouve donc, au sein du liant de type PU, tel que précisé ci-dessus, des charges particulaires de deux types. Lesdites charges sont particulaires, i.e. présentent des diamètres médians (dso) inférieurs ou égaux à 300 pm, en référence à leur répartition dans le liant et à leur réactivité pour ce qui concerne les charges réductrices. Lesdites charges sont des deux types précisés ci-dessus en référence aux compromis (effets collatéraux réduits/effets de souffle renforcé (en milieu qui reste confiné)) et maîtrise (de la densité, de l'effet de souffle) indiqués ci-dessus. Les charges particulaires de forte densité (densité supérieure à 5 = masse volumique supérieure à 5 g.cirï3) (inertes pyrotechniquement) augmentent, en champ proche, l'impulsion totale de la composition (de par essentiellement leur effet particulaire ; l'impulsion totale comprenant, de façon conventionnelle, les deux composantes : effet de souffle des charges énergétiques et effet particulaire (= impact mécanique des éclats du casing et donc aussi des charges particulaires denses)), puis, en utilisant l'énergie générée (= l'effet de souffle généré) par les charges énergétiques pour leur dispersion, lesdites charges particulaires de forte densité limitent, en champ moins proche, l'impulsion totale de la composition (limitation de la composante effet de souffle, parallèlement à la limitation de la composante effet particulaire) (d'où les effets collatéraux réduits). Les charges particulaires réductrices, elles, essentiellement renforcent l'effet de souffle (l'impulsion totale) avec toutefois effets collatéraux (demeurant) réduits (par rapport à un explosif sans charges denses dans sa composition), en milieu encore confiné (le rayon d'action ayant été élargi, de par la présence desdites charges particulaires réductrices, de façon contrôlée, en restant bien moindre par rapport au rayon d'action en absence de charges denses). Lesdites charges particulaires réductrices réagissent avec les gaz (CO, C02, NOx, ...) émis lors de la combustion des charges énergétiques organiques ainsi qu'avec l'oxygène de l'air, en émettant de la chaleur (réactions d'oxydation exothermiques) ; ladite chaleur en dilatant les gaz de réaction permet d'entraîner plus loin les particules denses. L'effet de souffle généré par les charges énergétiques organiques est, « dans un premier temps », limité par les charges particulaires denses et, « dans un deuxième temps », prolongé par les charges particulaires réductrices, d'où un pilotage original du rayon d'action des explosifs composites de l'invention. Un tel pilotage, qui aurait tout à fait pu rester théorique s'est révélé gérable, de façon particulièrement aisée.
On propose, ci-après, des informations nullement limitatives, sur les caractéristiques des constituants (différents du liant (voir ci-dessus)) susceptibles d'entrer dans la composition des explosifs de l'invention, sur tout d'abord les caractéristiques des constituants principaux dont il a été question ci-dessus.
En référence à la granulométrie des charges particulaires des deux types précisés ci-dessus, on peut indiquer que : - les charges particulaires inertes denses présentent généralement un diamètre médian (d5o) compris entre 0,1 et 300 pm (0,1 pm < d5o ^ 300 pm), avantageusement compris entre 10 et 150 pm (10 pm < dso ^ 150 pm) : la diminution de l'effet de souffle recherchée n'est pas extrêmement sensible à la granulométrie des charges en cause. Lesdites charges sont des charges particulaires, au sens de l'invention : dso ^ 300 pm (voir ci-dessus) ; elles présentent avantageusement un dso ^ 150 pm, pour une modération de leur action. En référence à leur action, elles ne présentent généralement pas un diamètre trop faible (d5o généralement > 0,1 pm) ; elles présentent avantageusement un d5o > 10 pm ; - les charges particulaires réductrices présentent généralement un diamètre médian (d5o) compris entre 0,1 et 300 pm (0,1 pm < d5o ^ 300 pm), avantageusement entre 4 et 10 pm (4 pm < d5o ^ 10 pm) : le renforcement de l'effet de souffle recherché est plus sensible à la granulométrie des charges en cause. Lesdites charges sont des charges particulaires, au sens de l'invention : dso ^ 300 pm (voir ci-dessus). Elles sont d'autant plus réactives que leur d50 est faible (avantageusement d50 < 10 pm). Elles sont très réactives lorsque leur d5o est très faible. Ainsi, pour une bonne maîtrise de leur réactivité, on préconise en fait un d5o ^ 0,1 pm, avantageusement un d50 > 4 pm.
Pour ce qui concerne la granulométrie des charges énergétiques organiques, elle est tout à fait conventionnelle.
En référence à la composition massique des explosifs de l'invention, on peut indiquer que : - le liant (PBHT réticulé (= PBHT précurseur + agent(s) de réticulation), tel que décrit ci-dessus) est généralement présent à un taux massique compris entre 4 et 12 % (valeurs extrêmes comprises). Il intervient évidemment en une quantité efficace (généralement donc > 4 % en masse) pour assurer son rôle de liant des charges présentes et avantageusement en une quantité optimisée (minimisée) (généralement donc < 12 % en masse) pour ne pas affecter, de façon significative, les propriétés énergétiques (explosives) des explosifs de l'invention ; - les charges énergétiques organiques sont généralement présentes à un taux massique compris entre 5 et 40 % (valeurs extrêmes comprises). Ce taux massique peut paraître bas mais on doit garder à l'esprit la présence des charges particulaires de forte densité (voir ci-dessous). Le taux de charges énergétiques organiques est évidemment suffisant pour créer un effet de souffle significatif et non excessif en prévision de la coprésence des charges particulaires inertes denses et charges particulaires réductrices (utiles à la gestion, la maîtrise, dudit effet de souffle créé) ; - les charges particulaires inertes denses sont généralement présentes à un taux massique compris entre 40 et 90 % (valeurs extrêmes comprises), avantageusement compris entre 50 et 70 % (valeurs extrêmes comprises) : on comprend que l'effet des charges particulaires inertes denses sera d'une intensité d'autant plus conséquente que lesdites charges seront d'autant plus présentes.... - les charges particulaires réductrices sont généralement présentes à un taux massique compris entre 1 à 30 % (valeurs extrêmes comprises), avantageusement de 3 à 10 % (valeurs extrêmes comprises) : de la même façon, on comprend que l'effet desdites charges particulaires réductrices sera d'une intensité d'autant plus conséquente que lesdites charges seront d'autant plus présentes...
De manière générale, on a compris la possibilité de gérer l'effet de souffle de l'explosif avec les deux types de charges particulaires, avec notamment leur granulométrie et leur taux de présence... On donne plus avant dans le présent texte des indications sur leur nature exacte.
Les taux massiques indiqués ci-dessus sont à considérer indépendamment l'un de l'autre, mais, selon une variante préférée, ils sont à considérer ensemble. Selon cette variante préférée, les explosifs composites de l'invention présentent donc une composition, exprimée en pourcentages massiques, qui comprend : - de 4 à 12 % de liant, - de 5 à 40 % de charges énergétiques organiques, - de 40 et 90 %, avantageusement de 50 et 70 %, de charges particulaires inertes denses, et - de 1 à 30 %, avantageusement de 3 et 10 %, de charges particulaires réductrices.
Les variantes avantageuses indiquées ci-dessus peuvent être considérées indépendamment l'une de l'autre. Avantageusement, elles sont à considérer en combinaison l'une avec l'autre.
On comprend que, dans le cadre de cette variante préférée, lesdits liant et (trois types de) charges représentent au moins 50 % en masse de la masse (totale) de l'explosif composite en cause. En fait, dans le cadre de cette variante préférée ainsi que dans le cadre général de la présente invention, lesdits liant et (trois types de) charges représentent le plus souvent au moins 95 % en masse de ladite masse (totale) de l'explosif composite en cause. Outre lesdits liant et (trois types de) charges, la composition des explosifs composites de l'invention est susceptible de renfermer un ou plusieurs additifs (généralement jusqu'à donc 5 % en masse d'additif(s), plus généralement de 0,5 % à 5 % en masse d'additif(s)). Notons toutefois qu'il ne saurait être exclu du cadre de l'invention que lesdits liant et (trois types de) charges représentent quasi 100 %, voire 100 % de ladite masse (totale) de l'explosif composite en cause.
Sont a priori susceptibles d'être opportunément présents les additifs identifiés ci-après : - au moins un catalyseur de réticulation : un tel catalyseur intervient opportunément (généralement à un taux massique de 0,001 à 0,1 %) pour accélérer la cinétique de réticulation. Il peut notamment consister en le triphénylbismuth et/ou le dibutyldilaurate d'étain (DBTL) ; et/ou - au moins un plastifiant : ledit au moins un plastifiant (non énergétique) présent, l'est généralement à un taux massique de 2,5 à 4,5 % et il est opportunément choisi parmi l'adipate de dioctyle (DOA), l'azélate de dioctyle (DOZ), le sébaçate de diisooctyle, le pélargonate d'isodécyle, le polyisobutylène et le phtalate de dioctyle (DOP) ; et/ou - au moins un antioxydant : notamment choisi parmi ceux utilisés dans l'industrie du caoutchouc, comme par exemple le dife/ûobutylparacrésol ou 2,6-di-fe/ùc>-butyl-4-phénol (DBE), le 2,2'-méthylènebis(4-méthyl-6-te/ûc>-butylphénol) (MBP5) et le 2,6-ditertio-butyl-4-méthylphénol (Ionol). Présent, le au moins un antioxidant l'est généralement à moins de 1 % en masse ; et/ou - des auxiliaires de fabrication, telle que, par exemple, de la lécithine de soja.
La composition des explosifs de l'invention, en référence au pouvoir énergétique (à l'effet de souffle recherché), ne renferme pas de charges minérales oxydantes, telles des charges de perchlorate d'ammonium (PA). On a compris que la composition des explosifs de l'invention ne renferme en fait a priori aucune charge, en sus des trois types de charges identifiés ci-dessus : charges énergétiques, charges particulaires inertes denses et charges particulaires réductrices.
Pour ce qui concerne les charges énergétiques organiques des explosifs de l'invention, elles peuvent notamment être choisies parmi des charges d'hexogène (RDX), des charges d'octogène (HMX), des charges d'hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL20) ou des mélanges de telles charges. Elles sont avantageusement choisies parmi des charges d'hexogène (RDX) et/ou des charges d'octogène (HMX). Elles consistent très avantageusement en des charges d'hexogène (RDX).
Pour ce qui concerne les charges particulaires inertes denses, on a indiqué ci-dessus que leur densité est supérieure à 5 (= leur masse volumique est supérieure à 5 g.cm'3). Il peut notamment s'agir de charges de tungstène (W ; densité 19,3), de carbure de tungstène (WC ; densité 15,63), de tantale (Ta ; densité 16,4), d'uranium (U ; densité 19,1), de cuivre (Cu ; densité 8,96), ou d'un mélange (quelconque) de telles charges (d'au moins deux types de ces charges). Il s'agit avantageusement de charges de tungstène (W).
Pour ce qui concerne les charges particulaires réductrices (aptes à subir donc une oxydation exothermique à la température de l'explosion), elles peuvent notamment consister en des charges d'aluminium (Al), de magnésium (Mg), de zirconium (Zr), de bore (B), de lithium (Li), de nickel (Ni), de silicium (Si) ou en un mélange de telles charges. Elles consistent avantageusement en des charges d'aluminium (Al).
Selon une variante particulièrement préférée, la composition des explosifs composites de l'invention renferme : - à titre de charges énergétiques organiques : des charges d'hexogène (RDX) et/ou des charges d'octogène (HMX), - à titre de charges particulaires inertes denses : des charges de tungstène (W), et - à titre de charges particulaires réductrices : des charges d'aluminium (Al).
Les explosifs de l'invention se présentent généralement sous la forme de blocs. De tels blocs, à l'unité ou superposés, optimisent le remplissage de l'espace.
Ils sont obtenus de façon conventionnelle (par un procédé par analogie de type coulée/réticulation) à partir de leurs ingrédients constitutifs. Une pâte est constituée puis elle est mise en forme et traitée thermiquement pour sa réticulation. On veille bien évidemment à introduire les charges énergétiques à une température compatible avec leur stabilité thermique et opportunément à introduire le au moins un agent de réticulation le plus tard possible. De façon nullement limitative, on préconise de mettre en oeuvre, successivement, les étapes ci-après : - on prépare un premier mélange des divers additifs dans le précurseur du liant (PBHT, liquide, non réticulé) ; - on incorpore, dans ce premier mélange, les charges particulaires (des deux types). Pour une parfaite homogénéité du mélange résultant (= deuxième mélange = premier mélange + charges particulaires), on préconise une incorporation, avec malaxage, à une température supérieure à la température ambiante, notamment entre 40 et 70 °C ; - on incorpore, dans ce deuxième mélange, avec malaxage, les charges énergétiques. Le malaxage est généralement mis en œuvre à une température entre 40 et 60 °C. Une mise sous vide est prévue, généralement en fin de malaxage, pour dégazage de la pâte résultante... - au moins un agent de réticulation est finalement ajouté au troisième mélange constitué (troisième mélange = deuxième mélange + charges énergétiques). Le malaxage est poursuivi sous vide jusqu'à une parfaite homogénéisation du mélange final (= pâte précurseur de l'explosif composite de l'invention) ; - la pâte obtenue est mise en forme et traitée thermiquement pour sa réticulation.
La préparation d'un explosif composite de l'invention (selon un procédé dans l'esprit de ce qui a été décrit ci-dessus) est généralement précédée d'une phase de préparation et tests d'échantillons (phase qui peut, elle-même, être précédée de calculs), de façon à optimiser la composition dudit explosif (nature des charges, granulométrie et concentration de celles-ci, tout particulièrement) au regard de la densité et des performances recherchées pour ledit explosif (au regard d'un cahier des charges défini). On a parlé, dans l'introduction du présent texte, de maîtrise...
Selon son deuxième objet, la présente invention concerne un chargement explosif au moins en partie (en partie ou en totalité) constitué d'un explosif composite de l'invention, tel que décrit ci-dessus.
Selon son troisième objet, la présente invention concerne une munition explosive contenant au moins un chargement explosif de l'invention. Une telle munition peut en fait renfermer un ou plusieurs chargements de ce type ou au moins un chargement de ce type et au moins un chargement d'un autre type. On rappelle incidemment ici que l'explosif composite de l'invention convient parfaitement comme explosif de munitions aéroportées (destinées à être utiliser en milieu confiné (avec effets collatéraux réduits)).
On se propose d'illustrer l'invention par l'exemple 1 ci-après et d'en faire ressortir l'intérêt à la considération des exemples « comparatifs » A, B et C.
Sur la figure 1 annexée, on montre la variation de l'impulsion (totale) (en bar.ms) des explosifs composites selon les exemples « A », « B », C et 1 en fonction de la distance (en m) (= à partir du point d'initiation de la charge).
Ce paramètre d'impulsion (totale) est familier à l'homme du métier (voir ci-dessus). Il correspond à l'intégrale de la courbe de pression en fonction du temps, pression mesurée par des capteurs (de pression) placés à des distances (croissantes) précises par rapport à l'explosif testé.
On doit indiquer ici que les courbes données pour les explosifs des exemples « A » (RDX) et « B » (RDX + W) sont en fait des courbes issues d'expériences réalisées dans le passé sur des explosifs qui avaient été obtenus selon le mode opératoire décrit (et non pas des courbes obtenues à partir de mesures issues d'expériences récentes réalisées sur les explosifs préparés (selon le mode de préparation décrit)) tandis que les courbes données pour les explosifs des exemples C (RDX + Al) et 1 (RDX + W + Al) sont des courbes obtenues à partir de mesures issues d'expériences récentes réalisées sur les explosifs préparés (selon le mode de préparation décrit). Les mesures de pression ont été réalisées, suite à l'explosion de blocs (des explosifs des exemples C et 1, donc) cylindriques de hauteur 200 mm et de diamètre 203 mm. Les courbes obtenues récemment (pour les explosifs des exemples C et 1) sont toutefois comparables à celles obtenues dans le passé (données pour les explosifs des exemples « A » et « B ») car les conditions de mesure, non identiques, sont restées similaires.
EXEMPLES
Exemple A : explosif composite : RDX dans PBHT réticulé
Approximativement 350 g d'un explosif composite (renfermant des charges explosives de RDX dans un liant PBHT réticulé) ont été préparés comme précisé ci-après.
Dans un malaxeur de 1 I, ont été, dans un premier temps, introduits : 29,3 g (8,38 % en masse) de PBHT R45HT commercialisé par la société CREY VALLEY, de masse moléculaire en nombre égal à 2800 g/mol (précurseur du liant), avec 0,29 g de Ionol (0,080 % en masse) (antioxydant), 18,97 g (5,57 % en masse) d'azélate de dioctyle (DOZ) (plastifiant), 50 ppm de dibutyl laurate d'étain (DBTL) (catalyseur de réticulation), et 0,52 g (0,15 % en masse) d'additif de faisabilité.
Le milieu a été malaxé à 60°C jusqu'à l'obtention d'une pâte de composition uniforme : 1 h de malaxage a été nécessaire à cet effet. A l'issue de cette heure, la température du malaxeur a alors été abaissée jusqu'à 50°C pour permettre l'introduction de 297,50 g (85 % en masse) de RDX. Après homogénéisation, le milieu a finalement été placé sous vide (pour dégazage) pour introduire, avec agitation, 2,87 g (0,82 % en masse) d'isophorone diisocyanate (IPDI) (agent de réticulation).
La pâte (homogène) finalement obtenue a été utilisée, en partie, pour remplir un moule cylindrique présentant un diamètre de 30 mm et une hauteur de 150 mm.
Le traitement thermique de réticulation a été mis en œuvre, à une température de 60°C, durant 7 jours.
La courbe représentée (impulsion = f(distance)) confirme les connaissances générales de l'homme du métier. Les explosifs composite de type RDX dans PBHT réticulé présentent une impulsion importante en champ proche, impulsion qui décroît lorsque l'on s'éloigne du point d'initiation de la charge.
Exemple B : explosif composite : RDX + W dans PBHT réticulé 1 kg d'un explosif composite (renfermant des charges explosives de RDX dans un liant PBHT réticulé) au tungstène a été préparé comme précisé ci-après.
Dans un malaxeur de 1,5 I, ont été, dans un premier temps, introduits : 48,12 g (4,812 % en masse) de PBHT R45HT commercialisé par la société CREY VALLEY, de masse moléculaire en nombre égal à 2800 g/mol (précurseur du liant), avec 0,48 g de Ionol (0,048 % en masse) (anti-oxydant), 21,15 g (2,115 % en masse) d'azélate de dioctyle (DOZ) (plastifiant), 50 ppm de dibutyl laurate d'étain (DBTL) (catalyseur de réticulation), et 3,00 g (0,30 % en masse) d'additif de faisabilité, dont 0,7 g (0,07 % en masse) de lécithine de soja.
Le milieu a été malaxé à 60°C avec ajout de 672,95 g (67,295 % en masse) de tungstène, sous la forme de particules d'une granulométrie centrée sur 92 μιτι (d5o = 92 pm ; de la société Amperit).
Le malaxage a été poursuivi durant toute la durée de l'introduction du tungstène, jusqu'à l'obtention d'une pâte de composition uniforme : 1 h de malaxage a été nécessaire à cet effet. A l'issue de cette heure, la température du malaxeur a alors été abaissée jusqu'à 50°C pour permettre l'introduction de 250 g (25 % en masse) de RDX. Après homogénéisation, le milieu a finalement été placé sous vide (pour dégazage) pour introduire, avec agitation, 4,3 g (0,43 % en masse) d'isophorone diisocyanate (IPDI) (agent de réticulation).
La pâte (homogène) finalement obtenue a été utilisée pour remplir deux moules cylindriques présentant un diamètre de 30 mm et une hauteur de 150 mm.
Le traitement thermique de réticulation a été mis en oeuvre, à une température de 60°C, durant 7 jours.
La courbe représentée (impulsion = f(distance)) confirme les connaissances générales de l'homme du métier. La présence des particules denses (W) augmente l'impulsion en champ proche (impact desdites particules denses, de forte masse) et réduit l'impulsion en champ éloigné (le transport desdites particules denses consommant de l'énergie).
Exemple C : explosif composite : RDX + Al dans PBHT réticulé 12 kg d'un explosif composite (renfermant des charges explosives de RDX dans un liant PBHT réticulé) à l'aluminium ont été préparés comme précisé ci-après.
Dans un malaxeur de 10 I, ont été, dans un premier temps, introduits : 751.2 g (6,26 % en masse) de PBHT R45HT commercialisé par la société CREY VALLEY, de masse moléculaire en nombre égal à 2800 g/mol (précurseur du liant), avec 7.2 g de Ionol (0,06 % en masse) (anti-oxydant), 328,8 g (2,74 % en masse) d'azélate de dioctyle (DOZ) (plastifiant), 50 ppm de dibutyl laurate d'étain (DBTL) (catalyseur de réticulation), et 46,8 g (0,39 % en masse) d'additif de faisabilité, dont 11,52 g (0,096 % en masse) de lécithine de soja.
Le milieu a été malaxé à 60°C avec ajout de 3912 g (32,6 % en masse) d'aluminium, sous la forme de particules d'une granulométrie centrée sur 5 pm (d5o = 5 pm ; de la société Alpoco).
Le malaxage a été poursuivi durant toute la durée de l'introduction de l'aluminium, jusqu'à l'obtention d'une pâte de composition uniforme : 1 h de malaxage a été nécessaire à cet effet. A l'issue de cette heure, la température du malaxeur a alors été abaissée jusqu'à 50°C pour permettre l'introduction de 6888 g (57,4 % en masse) de RDX. Après homogénéisation, le milieu a finalement été placé sous vide (pour dégazage) pour introduire 66 g (0,55 % en masse) d'isophorone diisocyanate (IPDI) (agent de réticulation).
Le milieu a alors encore été malaxé durant 20 min sous vide (pour dégazage), à une température de 50°C, avant d'être coulé, dans des moules permettant l'obtention de blocs de hauteur 200 mm pour un diamètre de 203 mm.
Le traitement thermique de réticulation a été mis en oeuvre à une température de 60°C durant 7 jours.
Les quatre points (points 1 à 4) mesurés de la courbe de la figure 1 (impulsion= f(distance)) sont les suivants : - impulsion de 5 bar.ms à 1 m (point 1), - impulsion de 3,44 bar.ms à 5 m (point 2), - impulsion de 2,80 bar.ms à 6 m (point 3), et - impulsion de 2,32 bar.ms à 7 m (point 4).
La courbe représentée ne surprend pas l'homme du métier. La présence des particules d'aluminium réduit légèrement les effets en champ proche (puisque de l'énergie est consommée pour entraîner et faire réagir lesdites particules) et prolonge les effets en champ éloigné (lesdites particules, en se consommant, apportant de l'énergie).
Exemple 1 : explosif composite : RDX + W + Al dans PBHT réticulé 92 kg d'un explosif composite de l'invention ont été préparés comme précisé ci-après.
Dans un malaxeur de 70 I, ont été, dans un premier temps, introduits : 4,38 kg (4,76 % en masse) de PBHT R45M commercialisé par la société CREY VALLEY, de masse moléculaire en nombre égal à 2800 g/mol (précurseur du liant), avec 46 g de Ionol (0,05 % en masse) (anti-oxydant), 3,43 kg (3,73 % en masse) d'azélate de dioctyle (DOZ) (plastifiant), 100 ppm de dibutyl laurate d'étain (DBTL) (catalyseur de réticulation), et 313 g (0,34 % en masse) d'additif de faisabilité, dont 82,9 g (0,09 % en masse) de lécithine de soja.
Le milieu a été malaxé à 60°C avec ajout de 5,28 kg (5,74 % en masse) d'aluminium, sous la forme de particules d'une granulométrie centrée sur 5 pm (d5o = 5 pm ; de la société Alpoco), puis ajout au mélange constitué de 58,76 kg (63,87 % en masse), de tungstène, sous la forme de particules d'une granulométrie centrée sur 92 pm (d50 = 92 pm ; de la société Amperit).
Le malaxage a été poursuivi durant toute la durée de l'introduction du tungstène, jusqu'à l'obtention d'une pâte de composition uniforme : 2 h de malaxage ont été nécessaires à cet effet. A l'issue de ces 2 h, la température du malaxeur a alors été abaissée jusqu'à 50°C pour permettre l'introduction de 19,32 kg (21 % en masse) de RDX. Après homogénéisation, le milieu a finalement été placé sous vide (pour dégazage) pour introduire 469 g (0,51 % en masse) d'isophorone diisocyanate (IPDI) (agent de réticulation).
Le milieu a alors encore été malaxé durant 20 min sous vide (pour dégazage), à une température de 50°C, avant d'être coulé, pour la mesure de l'effet de souffle, dans des moules permettent l'obtention de blocs de hauteur 200 mm pour un diamètre de 203 mm.
Le traitement thermique de réticulation a été mis en œuvre, à une température de 60°C, durant 7 jours.
Les quatre points (point 1' à 40 mesurés de la courbe de la figure 1 (impulsion = f(distance)) sont les suivants : - impulsion de 10 bar.ms à 1 m (point 1'), - impulsion de 2,81 bar.ms à 5 m (point 20, - impulsion de 2,47 bar.ms à 6 m (point 30, et - impulsion de 2,07 bar.ms à 7 m (point 40-
La courbe représentée confirme qu'il est possible de maîtriser les effets conjugués des particules denses (W) et des particules réductrices (Al) coprésentes.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Explosif composite renfermant des charges énergétiques organiques dans un liant, caractérisé en ce que : - ledit liant est un polyuréthane, obtenu par réticulation, via ses fonctions hydroxy terminales, d'un polybutadiène hydroxytéléchélique, avec au moins un agent de réticulation de type polyisocyanate ; ledit polybutadiène hydroxytéléchélique présentant une masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) comprise entre 1800 et 3500 g.mol'1, avantageusement entre 2400 et 3500 g.mol'1 ; et en ce que - il renferme en outre des charges particulaires, dont le diamètre médian (d5o) est inférieur ou égal à 300 pm ((d5o ^ 300 pm) ; lesdites charges particulaires consistant : + d'une part, en des charges particulaires inertes denses, en un matériau présentant une densité supérieure à 5, convenant pour augmenter l'effet particulaire et limiter l'effet de souffle ; et + d'autre part, en des charges particulaires réductrices, convenant pour renforcer l'effet de souffle.
- 2. Explosif composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites charges particulaires inertes denses présentent un diamètre médian (dso) compris entre 0,1 et 300 pm (0,1 pm < dso < 300 pm), avantageusement entre 10 et 150 pm (10 pm < dso ^ 150 pm).
- 3. Explosif composite selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites charges particulaires réductrices présentent un diamètre médian (dso) compris entre 0,1 et 300 pm (0,1 pm < d5o ^ 300 pm), avantageusement entre 4 et 10 pm (4 pm < d5o ^ 10 pm).
- 4. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sa composition, exprimée en pourcentages massiques, comprend de 4 à 12 % de liant.
- 5. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que sa composition, exprimée en pourcentages massiques, comprend de 5 à 40 % de charge énergétiques organiques.
- 6. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sa composition, exprimée en pourcentages massiques, comprend de 40 à 90 %, avantageusement 50 à 70 %, de charges particulaires inertes denses.
- 7. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que sa composition, exprimée en pourcentages massiques, comprend de 1 à 30 %, avantageusement de 3 à 10 %, de charges particulaires réductrices.
- 8. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdites charges énergétiques organiques consistent en des charges d'hexogène (RDX), des charges d'octogène (HMX), des charges d'hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL20) ou en un mélange de telles charges.
- 9. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites charges particulaires inertes denses consistent en des charges de tungstène (W), de carbure de tungstène (WC), de tantale (Ta), d'uranium (U), de cuivre (Cu) ou en un mélange de telles charges.
- 10. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites charges particulaires réductrices consistent en des charges d'aluminium (Al), de magnésium (Mg), de zirconium (Zr), de bore (B), de lithium (Li), de nickel (Ni), de silicium (Si) ou en un mélange de telles charges.
- 11. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdites charges énergétiques organiques consistent en des charges d'hexogène (RDX) et/ou des charges d'octogène (HMX), lesdites charges réductrices consistent en des charges d'aluminium (Al) et lesdites charges denses consistent en des charges de tungstène (W).
- 12. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme de blocs.
- 13. Chargement explosif, caractérisé en ce qu'il est au moins en partie constitué d'un explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
- 14. Munition explosive, caractérisée en ce qu'elle contient au moins un chargement explosif selon la revendication 13.
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| US5910638A (en) * | 1997-11-28 | 1999-06-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | High density tungsten-loaded castable explosive |
| WO2010040946A1 (fr) * | 2008-10-06 | 2010-04-15 | Eurenco | Compositions explosives denses, chargements explosifs denses et munitions les renfermant |
| WO2010040947A1 (fr) * | 2008-10-06 | 2010-04-15 | Eurenco | Cordeau detonant de decoupage |
-
2016
- 2016-05-12 FR FR1600769A patent/FR3051189B1/fr active Active
Patent Citations (3)
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