CA2053501C - Element peu vulnerable de munition explosive comportant un chargement explosif multicomposition et procede d'obtention d'un effet de souffle et/ou de bulles - Google Patents
Element peu vulnerable de munition explosive comportant un chargement explosif multicomposition et procede d'obtention d'un effet de souffle et/ou de bullesInfo
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Abstract
L'invention est relative à un élément peu vulnérable de munition explosive constitué d'une enveloppe contenant un chargement explosif multicomposition dont la couche la plus interne est un explosif composite constitué d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester chargée dont la charge contient plus de 40 % en poids d'explosif nitré organique, et dont la couche périphérique est une composition pyrotechnique de la famille des progergols solides composites constituée d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester chargée dont la charge contient au moins un oxydant minéral et moins de 10 % en poids d'explosif nitré organique. L'effet de souffle et/ou de bulles produit est voisin de celui produit par le chargement beaucoup plus vulnérable en explosif composite monocomposition massiquement équivalent. L'invention est également relative à un procédé d'obtention d'un effet de souffle et/ou de bulles par libération de gaz dans l'enveloppe d'un élément de munition précité selon l'invention puis rupture de l'enveloppe. La libération de gaz est obtenue par détonation de la couche la plus interne puis réaction sans détonation de la couche périphérique.
Description
. ~~535~~
Elément peu vulnérable de munition explosive comportant un chargement explosif multicomposition et procédé d'obtention d'un effet de souffle et/ou de bulles La présente invention se situe dans le domaine des munitions, notam-ment militaires, à risques attênués. Elle est relative à un élé-ment peu vulnérable de munition explosive constitué d'une envelop-pe en général métallique contenant un chargement explosif. Ces muni-tions sont notamment utiles pour générer un effet de souffle en mi-lieu aérien ou un effet de bulles en milieu sous-marin. Le charge-ment et son enveloppe ont en général une symétrie axiale (surface de révolution), de façon à générer des effets symétriques. Les muni-tions explosives, notamment lors de leur stockage ou de leur trans-port, peuvent être soumises à des agressions telles que l'incendie, l'impact et la pénétration de fragments ou balles, la détonation proche de munitions voisines.
Si les problèmes de l'incendie et des fragments peuvent être réso-lus pratiquement à l'aide des explosifs composites classiques, le problème de la détonation par influence, plus précisément de la vul-nérabilité à la détonation proche de munitions voisines, n'a pas en-tore été résolu de façon satisfaisante.
I1 est bien connu d'utiliser des explosifs composites particulière-ment peu sensibles chargés par exemple en 5-oxo 3-vitro 1,2,4-tria-zole CONTA), en triaminotrinitrobenzène (TATB), ou nitroguanidine.
Cette solution présente toutefois deux inconvénients majeurs.
Le premier est que la vulnérabilité de la munition à la détonation proche de munitions voisines est alors dépendante de celle du systè-me d'amorçage. Or) ces explosifs composites peu sensibles ont en gé-néral un diamétre critique élevé pouvant dépasser 10 cm, et ne peu-vent être amorcés classiquement que par un relais puissant de gran-de taille, donc particulièrement sensible et vulnérable.
Le deuxième inconvénient majeur est que même un explosif très insen-sible comme ceux précités peut détoner par influence à partir d'un certain calibre.
On entend de façon classique, par explosif composite, une composi-tion pyrotechnique fonctionnellement détonable, constituée d'une ma-s trice polymérique solide, en général polyuréthanne ou polyester, chargée, la dite charge étant pulvérulente et contenant majoritaire-ment une charge explosive nitrêe organique, par exemple de l'hexogè-ne) de l'octogène, de P ONTA, ou un mélange d'au moins deux de ces composés.
Les explosifs composites et la façon de les obtenir sont par exem-ple décrits par J. QUINCHON) les poudres, propergols et explosifs, tome 1, les explosifs, Technique et Documentation, 1982, pages 190-192.
Le brevet français FR 2 365 774 décrit un élément approximative-ment cylindrique de munition explosive constitué d'une enveloppe contenant un chargement nulticomposition pouvant être un explosif composite. Ce chargement multicomposition comporte une pluralité de couches annulaires coaxiales adjacentes, la couche périphérique ayant une teneur en explosif lourd puissant (hexogène, octogène) plus forte que celle de la couche qui lui est immédiatement adjacen-te et ainsi de proche en proche jusqu'à la couche axiale centrale qui est cylindrique pleine et comporte la teneur la plus faible en explosif lourd puissant. Un tel élément de munition explosive est donc particulièrement vulnérable.
Par ailleurs, l'article "Insensitive Munitions - A fire safety plus ?" paru en mai 1989 dans la revue "Military Fi.re Fighter" pages 74 à g1, enseigne qu'on peut diminuer la vulnérabilité d'un élément de munition chargé en explosif composite vulnérable en enrobant cet ex-plosif par un explosif composite ~oins vulnérable. Toutefois, com-me indiqué précédemment, les explosifs composites peu sensibles ne sont pas exempts de tout risque.
â
A
m L'homme du métier est donc à la recherche d'une solution plus satis-faisante que celles connues précitées) permettant d'abaisser enco-re la vulnérabilité du chargement, et mieux celle de l'élément de munition constitué dudit chargement et de son relais d'amorçage, tout en conservant les performances requises au niveau de l'effet recherchê de souffle et/ou de bulles.
La présente invention propose une telle solution. La Demanderesse a découvert que, de façon inattendue, on diminuait la vulnérabilité
'10 d'un élément de munition explosive constituê d'une enveloppe en gé-néral et de préférence métallique contenant un explosif composite constitué d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester char-gée d'une part en explosif nitré organique pulvêrulent et d'autre part en une charge pulvérulente exempte d'explosif nitré organique mais comprenant au moins un oxydant minéral, en répartissant l'ex-plosif nitré organique et la charge exempte d'explosif nitré organi-que dans la matrice polymérique polyuréthanne ou polyester de fa-çon à réaliser un chargement multicomposition, de préférence bi-com-position, dont la couche la plus interne est un explosif composite dont la charge contient plus de 40 % en poids d'explosif nitré orga-nique, pourcentage exprimé par rapport à l'explosif composite, et dont la couche périphérique est une composition pyrotechnique cons-tituée d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester char-gée, ladite charge contenant au moins un oxydant minéral et moins de 10 % en poids d'explosif nitré organique, pourcentage exprimé
par rapport à la composition pyrotechnique, tout en conservant pra-tiquement le même niveau de performances, à savoir le même effet de souffle et/ou de bulles.
La composition pyrotechnique de la couche périphérique est de la fa-mille des propergols solides composites.
On entend, de façon classique, par propergol solide composite, une composition pyrotechnique mise en oeuvre de façon identique à cel-le d'un explosif composite) et constituée d'une matrice polyméri-que solide, en général polyuréthanne ou polyester) chargée, ladite charge étant pulvérulente et essentielle~ent constituée d'un oxy-dant minéral et en général d'un métal rêducteur. La charge peut éga-lement parfois contenir un explosif nitré organique. Ayant voca-tion à la propulsion, les propergols solides composites sont fonc-tionnellement combustibles et comprennent divers additifs pour maî-triser la propulsion. Les propergols solides composites et la fa-çon de les obtenir sont par exemple décrits par A. DAVENAS, Techno-logie des propergols solides, Ed. Masson) 1989.
Selon la présente invention, la fonction propulsive n'étant pas re-cherchée ni exercée, la Deoanderesse souhaite ne pas qualifier la couche périphérique de "Propergol" bien que la composition de cet-te couche ne se différencie de celle des propergols solides composi-tes que par l'absence des additifs liés à la fonction propulsive des propergols (additifs balistiques, accélérateurs de coebustion, etc.)) et préfère utiliser l'expression "Composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites".
par ailleurs, étant donné que les dérivés nitrés aliphatiques n'ont encore donné lieu à aucune application industrielle majeure en tant qu'explosif) on entend de façon classique, par "explosif nitré orga-nique", un explosif choisi dans le groupe constitué par les explo-sifs nitrés aromatiques (comportant au moins un groupement C -N02, l'atome de carbone faisant partie d'un cycle aromatique), les explo-sifs esters nitriques (comportant au moins un groupement C - 0 -N02) et les explosifs nitramines (comportant au moins un groupe-ment C - N - N02 ) .
La Demanderesse a également découvert, de façon plus générale, que le résultat surprenant précité est aussi obtenu lorsque la matrice polymérique de l'explosif composite est différente de celle de la composition pyrotechnique de la famille des propergols solides com-posites.
S
I1 faut rappeler que si fonctionnellement un explosif composite dé-tone) un propergol solide composite brûle sans détoner. Les phénomè-nes de combustion et de détonation sont bien définis, différenciés, et connus de l'homme du métier. On peut par exemple se reporter à
l'ouvrage précité de J.QUINCHON, pages 12 et 13.
L'homme du métier est donc tout surpris de constater qu'on conser-ve pratiquement le même niveau en effet de souffle et/ou de bulles comparativement à l'explosif composite massiquement équivalent qui détone en totalité, alors que la couche périphérique du chargement 10~ réagit sans détoner, et ce même lorsque des charges explosives tel-les que l'octogène et le perchlorate d'ammonium sont dans cette cou-che périphérique.
Par ailleurs cette configuration multicomposition avec une couche périphérique en composition pyrotechnique de la famille des proper-Bols solides composites dont la charge contient au soins un oxy-dant minéral et moins de 10 X en poids d'explosif nitré organique, de préférence 0 %, confère à l'élément de munition une quasi-invul-nérabilité à la détonation proche de munitions voisines.
De plus, l'élément selon l'invention est plus facilement amorçable, par un relais en contact avec la couche la plus interne du charge-ment multicomposition, que selon la configuration massiquement équi-valente connue de l'état de la technique. De ce fait) l'élément se-lon l'invention peut être initié par un relais de plus faible tail-le ce qui d'une part diminue encore la vulnérabilité de l'ensemble enveloppe-chargement-relais, et d'autre part permet l'utilisation d'explosifs composites très difficilement amorçables qui était jus-qu'alors prohibée du fait de la taille des relais d'amorçage néces-safres et des risques conséquents.
La configuration selon l'invention permet donc simultanéeent de di-minuer la vulnérabilité du chargement vis-à-vis d'ondes de détona-tion) en général latérales) provoquées par la détonation proche de munitions voisines) et d'augmenter son amorçabilité frontale eu â
égard à un relais d'amorçage situé sur l'axe du chargement au con-tact de la couche la plus interne. Un tel résultat, à savoir dimi-nuer la vulnérabilité d'un chargement tout en augmentant son amorça-bilité, est surprenant pour l'homme du métier et permet l'obten-tion d'êléments de munitions enveloppe-chargement-relais quasi in-vulnérables et/ou l'obtention d'êléments de munitions enveloppe-chargement-relais peu vulnérables qu'il n'aurait pas été envisagea-ble de réaliser jusqu'alors compte tenu de la faible amorçabilité
du chargement.
l0 La présente invention a donc pour objet un êlément de munition ex-plosive constitué d'une enveloppe de préfêrence métallique conte-nant un chargement explosif multicomposition comportant une plurali-té de couches coaxiales adjacentes. L'enveloppe et chaque couche du chargement peuvent présenter toute forme de révolution, par exem-ple cylindrique, ovoidale, ellipsoidale, sphérique, conique ou de diabolo. Toutes ces formes peuvent n'être qu'approximatives. Les surfaces de révolution peuvent notamment présenter des irrégulari-tés, par exemple des dents ou d'autres évidements. Les couches peu-vent ne pas être rigoureusement coaxiales. Par ailleurs, la couche la plus interne est de préférence pleine, mais elle peut aussi pré-senter un ou des évidements, par exemple un évidement pour loger le système d'amorçage. L'invention est caractérisée en ce que la cou-che la plus interne est un explosif composite constitué d'une matri-ce polymérique polyurétanne ou polyester chargée) de préférence po-lyuréthanne, dont la charge, pulvérulente, contient un explosif ni-tré organique dont la teneur est supérieure à 40 % en poids par rap-port à l'explosif composite, de préférence comprise entre 40 % et 90 %, et en ce que la couche périphérique est une composition pyro-technique de la famille des propergols solides composites consti-tuée d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester chargée, de préférence polyuréthanne) dont la charge, pulvérulente, con-tient au moins un oxydant minéral et moins de 10 % en poids d'explo-sif nitré organique, pourcentage exprimé par rapport à la composi-fion pyrotechnique de la famille des propergols solides composites.
Par "moins de 10 %" ; il faut normalement entendre que la teneur est soit comprise entre 0 et 10 %, soit nulle, c'est-à-dire, dans ce deuxième cas, d'ailleurs préféré) que la charge est exempte d'ex-plosif nitré organique.
De façon préférée, le chargement explosif est un chargement bi-composition) la couche interne étant revêtue d'une couche coaxiale adjacente périphérique. Dans les autres cas, c'est-à-dire lorsque le chargement comprend plus de 2 couches) la ou les couches intermé-10~ diaires sont de préférence en explosif composite) mais certaines couches, notamment celles proches de la couche périphérique, peu-vent être en composition pyrotechnique de la famille des proper-Bols solides composites.
De façon préférée, la matrice polymérique de l'explosif composite constituant la couche la plus interne et la matrice polymérique de la composition pyrotechnique constituant la couche périphérique du chargement) sont identiques, de préférence une matrice polyuréthan ne. Selon cette variante, lorsque le chargement contient plus de 2 couches, les couches intermêdiaires en explosif composite et/ou en composition pyrotechnique de la famille des propergols solides com-posites ont également la même matrice polymérique que la couche la plus interne et la couche périphérique. Les matrices polymériques peuvent éventuellement comprendre un plastifiant) tels que ceux ha-bituellement utilisés dans la mise en oeuvre des explosifs composi-tes et des propergols solides composites.
De façon générale, dans le cadre de la présente invention, la matri-ce polymérique polyuréthanne est obtenue par réaction d'un prépoly-mère â terminaisons hydroxyles avec un polyisocyanate.
Comme exemples de prépolymères à terminaisons hydroxyles, on peut citer ceux dont le squelette est un polyisobutylène, un polybutadiè-ne) un polyéther, un polyester, un polysiloxane. On utilise de pré-férence un polybutadiène à terminaisons hydroxyles.
Comme exemples de polyisocyanates, on peut citer l'isophorone diiso-cy~ate (IPDI), le toluène diisocyanate (TDI)) le dicyclohexylméthy-a m Q
lène diisocyanate (Hylène W)) l'hexaméthylène diisocyanate (HI~I), le biuret trihexane isocyanate (BTHI), et leurs mélanges.
Lorsque la matrice polymérique est une matrice polyester, elle est en général obtenue par réaction d'un prépolymère à terminaisons car-boxyles, de préférence un polybutadiène à terminaisons carboxyles (PBCT) ou un polyester à terminaisons carboxyles, avec un polyépoxy de, par exemple un condensat d'épichlorhydrine et de glycérol) ou un polyaziridine, par exemple le triméthylaziridinyl phosphine oxy de (MAPO).
Selon une variante de l'invention, la charge de la composition pyro-technique de la famille des propergols solides composites consti-tuant la couche périphérique contient un oxydant minéral choisi dans le groupe constitué par le perchlorate d'avmonium, le perchlo-rate de potassium) le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, et leurs mélanges, c'est-à-dire tous les mélanges d'au moins deux pro-duits précités.
Selon une autre variante, la charge de la composition pyrotechni-que de la famille des propergols solides composites constituant la couche périphérique contient un métal réducteur, de préférence choi-si dans le groupe constitué par l'aluminium, le zirconium, le magné-sium, le bore et leurs mélanges, c'est-à-dire tous les mélanges d'au moins deux des quatre métaux précités. De façon particulière-ment préférée, le métal réducteur est l'aluminium.
Comme cela a déjà été mentionné, selon une variante préférée, la charge de la composition pyrotechnique de la famille des proper-gols solides composites constituant la couche périphérique est exempte d'explosif nitré organique. Selon cette variante préférée, il faut citer deux sous-variantes particulièrement intéressantes.
Selon la première, la charge de la composition pyrotechnique consti-tuant la couche périphérique est une charge minérale, de préférence choisie dans le groupe constitué par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de so-dium et leurs mélanges. La charge ne contient donc aucun autre com-posé.
Selon la seconde, la charge de la composition pyrotechnique consti-tuant la couche périphérique est constituée, et uniquement consti-tuée) d'un mélange d'un métal réducteur, de préférence choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le zirconium, le magnésium, le - bore et leurs mélanges, et d'un oxydant minéral de préférence choi-si dans le groupe constitué par le perchlorate d'aemonium, le per-chlorate de potassium, le nitrate d'ammonium) le nitrate de sodium et leurs mélanges. De préférence, la charge est un mélange de per-chlorate d'ammonium et d'aluminium. Dans ce cas la couche pêriphéri-que est de préférence constituée de - 10 X à 40 % en poids d'une matrice polymérique polyuré-thanne - 5 % à 40 X en poids d'aluminium - 20 X à 85 X en poids de perchlorate d'ammoniu~, la somme des pourcentages étant égale à 100.
Selon une autre variante de l'invention, l'explosif nitré organi-que contenu dans la charge de l'explosif composite constituant la couche la plus interne du chargement est choisi dans le groupe cons-titué par l'hexogène, l'octogène) la pentrite, le 5-oxo 3-vitro 1,2) 4-triazole, le triaminotrinitrobenzène, la nitroguanidine et leurs mélanges) c'est-à-dire tous les mélanges d'au moins deux des compo-sés précités. De préférence, cette charge en explosif nitré organi-que est choisie dans le groupe constitué par l'hexogène, l'octogè-ne, le 5-oxo 3-vitro 1,2,4-triazole et leurs mélanges.
Selon une variante préférée, la charge de l'explosif composite cons-tituant la couche la plus interne du charge0ent est uniquement cons-â
m io tituée de l'explosif nitré organique.
Dans les autres cas, c'est-à-dire lorsque la charge de l'explosif composite contient d'autres constituants) cette charge est de préfê-rence constituée, et uniquement constituée, de l'explosif nitré or-ganique en mélange avec une charge choisie dans le groupe consti-tué par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, les métaux réducteurs, et leurs mélanges, c'est-à-dire tous les mélanges d'au moins deux des iD composés précités. De façon particulièrement préfêrée) la charge de l'explosif composite est uniquement constituée de l'explosif nitré
organique en mélange avec une charge choisie dans le groupe consti-tué par le perchlorate d'ammonium, l'aluminium et leurs mélanges.
La couche la plus interne en explosif composite est de préférence constituée de 10 % à 25 % en poids d'une matrice polymérique polyuréthanne - 40 % à 90 % en poids d'un explosif nitré organique choi-si dans le groupe constitué par l'hexogène, l'octogêne, le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole et leurs mélanges.
- 0 % à 35 % en poids d'aluminium - 0 % à 45 % en poids de perchlorate d'ammonium, la somme des pourcentages étant égale à 100.
Lorsque le pourcentage en aluminium est différent de 0, celui-ci est de préférence compris entre 5 % et 35 % en poids.
Lorsque le pourcentage en perchlorate d'ammonium est différent de 0, celui-ci est de préférence compris entre 10 % et 40 % en poids.
Lorsque le pourcentage en aluminiu~ et en perchlorate d'ammonium est nul, le pourcentage en explosif nitré organique est compris en-tre 75 % et 90 % en poids.
La présente invention a également pour objet un procédé d'obten-tion d'un effet de souffle et/ou de bulles par libération de gaz, en un temps très bref) dans l'enveloppe de préférence métallique d'un élément de munition explosive constitué de ladite enveloppe contenant un chargement explosif, puis rupture de l'enveloppe due â
la pression du gaz formé. Selon l'invention, ce procédé est caracté-risé en ce que - l'élément de munition explosive est un élément précité selon la 10- présente invention, à savoir un élément dont le chargement explo-sif comporte une pluralité de couches coaxiales adjacentes, de préférence deux couches, la couche la plus interne, de préféren-ce pleine, étant en explosif composite constitué d'une matrice po-lymérique polyuréthanne ou polyester chargée dont la charge con-15 tient plus de 40 % en poids d'explosif nitré organique, pourcenta-ge exprimé par rapport à l'explosif composite, la couche périphé-rique étant une composition pyrotechnique de la famille des pro-pergols solides composites constituée d'une matrice polyuréthan-ne ou polyester chargée dont la charge contient au moins un oxy-20 dit minéral et moins de 10 % en poids d'explosif nitré organi-que, pourcentage exprimé par rapport à la composition pyrotechni-que. De façon préférée ce pourcentage est nul, c'est-à-dire que la charge est exempte d'explosif nitré organique.
25 - la libération de gaz est obtenue par détonation de l'explosif com-posite constituant la couche la plus interne du chargement, puis réaction sans détonation de la composition pyrotechnique de la fa-mille des propergols solides composites constituant la couche pé-riphérique, ladite réaction étant initiée par l'onde de détona-30 tion résultant de la détonation de l'explosif composite.
Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention et les avantages qu'elle procure.
35 Exemple 1 Abaissement de la vulnérabilité d'un élément de munition explosive dont le chargement explosif est un explosif composite po-lyuréthanne chargé à l'hexogène, au perchlorate d'ammonium et â l'a-luminium.
La composition du chargement en explosif composite dont on veut abaisser la vulnérabilité est la suivante - Matrice polymérique polyuréthanne obtenue par réaction d'un polybutadiène à terminaisons hydroxyles avec l'IPDI : 12 %
- Hexogène . 20 %
- Perchlorate d'ammonium . 43 X
- Aluminium : 25 %
Un tel chargement est notamment utilisé dans les mines et torpilles sous-~arines.
L'enveloppe métallique cylindrique contenant le chargement est en acier, d'épaisseur 12,5 mm. Le diamètre du chargement (diamètre intérieur de l'enveloppe métallique) est de 248 mm et sa longueur de 450 mm.
pn a réalisé, le long d'un merlon, un empilement de 2 éléments de munition ainsi constitués, séparés de 25 mm) puis l'amorçage de l'é
lément inférieur à l'aide d'un relais de diamètre 63 mm et de lon gueur 120 mm en explosif composite de composition 40 % octogène) 44 % pentrite et 16 % liant polyuréthanne, et d'un détonateur DAVEY
BICKFORD SA 4000.
On a constaté la déton~a.tion var inf luence de l' élément sutiérieur .
pourtant déx~ourvu de relais d'amoroaste.
Selon l'invention, dans une enveloppe métallique identique, on a ré-parti les charges dans la matrice polymérique polyuréthanne du char-gercent de façon â réaliser un chargement bi-composition nassique-ment équivalent au précédent et ayant les mêmes dimensions. La com-position de chaque couche et la proportion massique relative des deux couches de façon à obtenir l'équivalence résultent de calculs simples et évidents pour l'homme du métier. De nombreuses solu-tions résultent de ces calculs. Le chargement bi-composition réali-sé est constitué d'un cylindre plein en explosif composite ayant comme axe celui du chargement) de diamètre 128 mm, de composition 88 % en poids d'hexogène et 12 % en poids de la matrice polyméri-10~ que précitée, enrobé par une couronne cylindrique en une composi-tion pyrotechnique de la famille des propergols solides composites, de diamètre intérieur 128 mm) de diamètre extérieur 248 mm, donc d'épaisseur 60 mm, de composition 55,6 % en poids de perchlorate d'ammonium, 32,4 % en poids d'aluminium et 12 % en poids de la ma-trice polynérique précitée. Aux additifs près,cette composition est celle d'un propergol BUTALANE (parque déposée par la SNPE). Ce char-gement bi-composition a été réalisé selon la technique) bien con-nue de l'homme du métier) de réalisation des explosifs composites et propergols solides composites multi-compositions par coulées suc-cessives dans des moules suivies de polymérisations.
Le cylindre plein en explosif composite est muni d'un système d'a-morçage constitué d'un générateur d'ondes planes de grand diamètre 50 mm et de longueur 70 nn, situé coaxialement par rapport au char-gercent, en explosif composite bi-composition (liant polyuréthanne 14 % et octogène 86 % pour la première et liant polyuréthanne 11,5 %, pentrite 17 % et minium 71,5 % pour la seconde).
On a réalisé) le long d'un merlon, un empilement de trois éléments de munition ainsi constitués, c'est-à-dire comprenant l'enveloppe, le chargement bi-composition et le relais d'amorçage. La distance de séparation des éléments est de 25 nm.
On a ensuite réalisé l'amorçage du relais et conséquement celui de l'explosif composite constituant le cylindre plein du chargement de d â
a~
l'élément inférieur, à l'aide d'un détonateur classique en contact avec le relais.
La détonation de l'explosif composite constituant le cylindre plein du chargement de l'élément inférieur a entraîné la réaction sans dé-tonation de la composition type propergol BUTALANE constituant la couche périphérique adjacente annulaire en forme de couronne.
Ona constaté la non détonation par influence des deux éléments ~10 récepteurs supérieurs, et ce, malgré la présence, dans ces deux élé-ments, d'un système d'amorçage identique à celui de l'élément don-neur, ce qui démontre la quasi invulnêrabilité de cet élément de mu-nition vis-à-vis de l'onde de détonation, notamment lors du stocka-ge, et l'intérêt de l'invention puisque le chargement monoconposi-tion massiquement équivalent est vulnérable bien que dépourvu de tout système d'amorçage. Cet abaissement considérable de la vulnéra-bilité n'est pas obtenu au détriment des effets recherchés puisque l'élément précité bi-composition selon l'invention présente des ef-fets de souffle et/ou de bulles voisins de ceux obtenus avec l'élé-vent monocomposition massiquement équivalent.
Dans le cadre de cet exemple) l'augmentation de l'amorçabilité du chargement est difficilement mesurable du fait que le chargement no-nocomposition en explosif composite dont on veut abaisser la vulné-rabilité est déjà très facilement anorçable.
Exemple 2 Abaissement de la vulnérabilité et augmentation de l'amor-çabilité d'un élément de munition explosive dont le chargement ex-plosif est un explosif composite polyuréthanne chargé à P ONTA, à
l'octogène, su perchlorate d'ammonium et à l'aluminium.
La composition du chargement en explositif composite dont on veut abaisser la vulnérabilitê et augmenter l'amorçabilitê est la suivan-te - Matrice polymérique polyuréthanne obtenue par réaction d'un polybutadiène à terminaisons hydroxyles avec l'IPDI : 15 %
- Octogène . 6 %
- ONTA . 31 %
- Perchlorate d'ammonium . 38 %
l0~ - Aluminium . 10 %
L'enveloppe métallique cylindrique contenant le chargement est iden-tique à celle de l'exemple 1.
Ce chargement a un diamètre critique très élevé, supérieur à 10 cm.
I1 est donc très difficilement amorçable. Seuls des relais de trés grande taille peuvent y parvenir. Toutefois la vulnérabilité de tels relais prohibe en pratique l'utilisation d'un tel chargement, notamment dans les mines, torpilles sous-marines et bombes d'em ploi général.
Selon l'invention) dans une enveloppe métallique identique, on a ré-parti les charges dans la matrice polymérique polyuréthanne du char-gement de façon à réaliser un chargement bi-composition aassique-ment équivalent au précédent et ayant les mêmes dimensions. Ce char-gercent bi-composition est constitué d'un cylindre plein en explo-sif composite ayant comme axe celui du chargement) de diamètre 168 mm, de composition 12 % en poids d'octogène, 72 % en poids d'ONTA
et 16 % en poids de la matrice polymérique précitée, enrobé par une couronne cylindrique en une composition pyrotechnique de la faail-le des propergols solides composites, de diamètre intérieur 168 mm, de diamètre extérieur 248 mm, donc d'épaisseur 40 mm, de composi-tion 68 % en poids de perchlorate d'ammonium, 18 % en poids d'alumi-nium et 14 % en poids de la matrice polymérique précitée. Aux addi-tifs près) cette composition est celle d'un propergol BUTALANE. Ce chargement bi-composition a été réalisé selon la même technique que â
o~
s a celle de l'exemple 1.
Le cylindre plein en explosif composite est muni d'un système d'a-morçage constitué d'un générateur d'ondes planes, de grand diamè-tre 90 mm et de longueur 80 mm, situé co-axialement par rapport au chargement, de même nature que le générateur utilisé pour l'exem-ple 1.
On a réalisé, le long d'un merlon, un empilement de 3 éléments de munition ainsi constitués) c'est-à-dire comprenant l'enveloppe, le chargement bi-composition et le relais d'amorçage. La distance de séparation des éléments est de 25 mm.
On a ensuite réalisé l'amorçage du relais et conséquement celui de l'explosif composite constituant le cylindre plein du chargement de l'élément inférieur, à l'aide d'un détonateur classique en contact avec le relais.
La détonation de l'explosif composite constituant le cylindre plein du chargement de l'élément inférieur a entrainé la réaction sans dé-tonation de la composition type propergol BUTALANE constituant la couche périphérique adjacente annulaire.
On a constaté la non détonation par influence des 2 éléments récen-teurs supérieurs, et ce, malgré la présence , dans ces 2 éléments, d'un système d'amorçage identique à celui de l'élément donneur.
Cet essai démontre la quasi invulnérabilité de l'élément de muni-tion "enveloppe-chargement-relais" vis-à-vis de l'onde de dêtona-tion) notamment lors du stockage, et l'intérêt de l'invention puis-que le chargement monocomposition massiquement équivalent, trop dif-ficilement amorçable, ne peut en pratique pas être utilisé, pour les raisons précitées.
Ce résultat n'est pas obtenu au détriment des effets recherchés puisque l'élément précité bi-composition selon l'invention présen-te des effets de souffle et/ou de bulles voisins de ceux obtenus avec l'élément monocomposition massiquement équivalent.
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m Q
Elément peu vulnérable de munition explosive comportant un chargement explosif multicomposition et procédé d'obtention d'un effet de souffle et/ou de bulles La présente invention se situe dans le domaine des munitions, notam-ment militaires, à risques attênués. Elle est relative à un élé-ment peu vulnérable de munition explosive constitué d'une envelop-pe en général métallique contenant un chargement explosif. Ces muni-tions sont notamment utiles pour générer un effet de souffle en mi-lieu aérien ou un effet de bulles en milieu sous-marin. Le charge-ment et son enveloppe ont en général une symétrie axiale (surface de révolution), de façon à générer des effets symétriques. Les muni-tions explosives, notamment lors de leur stockage ou de leur trans-port, peuvent être soumises à des agressions telles que l'incendie, l'impact et la pénétration de fragments ou balles, la détonation proche de munitions voisines.
Si les problèmes de l'incendie et des fragments peuvent être réso-lus pratiquement à l'aide des explosifs composites classiques, le problème de la détonation par influence, plus précisément de la vul-nérabilité à la détonation proche de munitions voisines, n'a pas en-tore été résolu de façon satisfaisante.
I1 est bien connu d'utiliser des explosifs composites particulière-ment peu sensibles chargés par exemple en 5-oxo 3-vitro 1,2,4-tria-zole CONTA), en triaminotrinitrobenzène (TATB), ou nitroguanidine.
Cette solution présente toutefois deux inconvénients majeurs.
Le premier est que la vulnérabilité de la munition à la détonation proche de munitions voisines est alors dépendante de celle du systè-me d'amorçage. Or) ces explosifs composites peu sensibles ont en gé-néral un diamétre critique élevé pouvant dépasser 10 cm, et ne peu-vent être amorcés classiquement que par un relais puissant de gran-de taille, donc particulièrement sensible et vulnérable.
Le deuxième inconvénient majeur est que même un explosif très insen-sible comme ceux précités peut détoner par influence à partir d'un certain calibre.
On entend de façon classique, par explosif composite, une composi-tion pyrotechnique fonctionnellement détonable, constituée d'une ma-s trice polymérique solide, en général polyuréthanne ou polyester, chargée, la dite charge étant pulvérulente et contenant majoritaire-ment une charge explosive nitrêe organique, par exemple de l'hexogè-ne) de l'octogène, de P ONTA, ou un mélange d'au moins deux de ces composés.
Les explosifs composites et la façon de les obtenir sont par exem-ple décrits par J. QUINCHON) les poudres, propergols et explosifs, tome 1, les explosifs, Technique et Documentation, 1982, pages 190-192.
Le brevet français FR 2 365 774 décrit un élément approximative-ment cylindrique de munition explosive constitué d'une enveloppe contenant un chargement nulticomposition pouvant être un explosif composite. Ce chargement multicomposition comporte une pluralité de couches annulaires coaxiales adjacentes, la couche périphérique ayant une teneur en explosif lourd puissant (hexogène, octogène) plus forte que celle de la couche qui lui est immédiatement adjacen-te et ainsi de proche en proche jusqu'à la couche axiale centrale qui est cylindrique pleine et comporte la teneur la plus faible en explosif lourd puissant. Un tel élément de munition explosive est donc particulièrement vulnérable.
Par ailleurs, l'article "Insensitive Munitions - A fire safety plus ?" paru en mai 1989 dans la revue "Military Fi.re Fighter" pages 74 à g1, enseigne qu'on peut diminuer la vulnérabilité d'un élément de munition chargé en explosif composite vulnérable en enrobant cet ex-plosif par un explosif composite ~oins vulnérable. Toutefois, com-me indiqué précédemment, les explosifs composites peu sensibles ne sont pas exempts de tout risque.
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A
m L'homme du métier est donc à la recherche d'une solution plus satis-faisante que celles connues précitées) permettant d'abaisser enco-re la vulnérabilité du chargement, et mieux celle de l'élément de munition constitué dudit chargement et de son relais d'amorçage, tout en conservant les performances requises au niveau de l'effet recherchê de souffle et/ou de bulles.
La présente invention propose une telle solution. La Demanderesse a découvert que, de façon inattendue, on diminuait la vulnérabilité
'10 d'un élément de munition explosive constituê d'une enveloppe en gé-néral et de préférence métallique contenant un explosif composite constitué d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester char-gée d'une part en explosif nitré organique pulvêrulent et d'autre part en une charge pulvérulente exempte d'explosif nitré organique mais comprenant au moins un oxydant minéral, en répartissant l'ex-plosif nitré organique et la charge exempte d'explosif nitré organi-que dans la matrice polymérique polyuréthanne ou polyester de fa-çon à réaliser un chargement multicomposition, de préférence bi-com-position, dont la couche la plus interne est un explosif composite dont la charge contient plus de 40 % en poids d'explosif nitré orga-nique, pourcentage exprimé par rapport à l'explosif composite, et dont la couche périphérique est une composition pyrotechnique cons-tituée d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester char-gée, ladite charge contenant au moins un oxydant minéral et moins de 10 % en poids d'explosif nitré organique, pourcentage exprimé
par rapport à la composition pyrotechnique, tout en conservant pra-tiquement le même niveau de performances, à savoir le même effet de souffle et/ou de bulles.
La composition pyrotechnique de la couche périphérique est de la fa-mille des propergols solides composites.
On entend, de façon classique, par propergol solide composite, une composition pyrotechnique mise en oeuvre de façon identique à cel-le d'un explosif composite) et constituée d'une matrice polyméri-que solide, en général polyuréthanne ou polyester) chargée, ladite charge étant pulvérulente et essentielle~ent constituée d'un oxy-dant minéral et en général d'un métal rêducteur. La charge peut éga-lement parfois contenir un explosif nitré organique. Ayant voca-tion à la propulsion, les propergols solides composites sont fonc-tionnellement combustibles et comprennent divers additifs pour maî-triser la propulsion. Les propergols solides composites et la fa-çon de les obtenir sont par exemple décrits par A. DAVENAS, Techno-logie des propergols solides, Ed. Masson) 1989.
Selon la présente invention, la fonction propulsive n'étant pas re-cherchée ni exercée, la Deoanderesse souhaite ne pas qualifier la couche périphérique de "Propergol" bien que la composition de cet-te couche ne se différencie de celle des propergols solides composi-tes que par l'absence des additifs liés à la fonction propulsive des propergols (additifs balistiques, accélérateurs de coebustion, etc.)) et préfère utiliser l'expression "Composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites".
par ailleurs, étant donné que les dérivés nitrés aliphatiques n'ont encore donné lieu à aucune application industrielle majeure en tant qu'explosif) on entend de façon classique, par "explosif nitré orga-nique", un explosif choisi dans le groupe constitué par les explo-sifs nitrés aromatiques (comportant au moins un groupement C -N02, l'atome de carbone faisant partie d'un cycle aromatique), les explo-sifs esters nitriques (comportant au moins un groupement C - 0 -N02) et les explosifs nitramines (comportant au moins un groupe-ment C - N - N02 ) .
La Demanderesse a également découvert, de façon plus générale, que le résultat surprenant précité est aussi obtenu lorsque la matrice polymérique de l'explosif composite est différente de celle de la composition pyrotechnique de la famille des propergols solides com-posites.
S
I1 faut rappeler que si fonctionnellement un explosif composite dé-tone) un propergol solide composite brûle sans détoner. Les phénomè-nes de combustion et de détonation sont bien définis, différenciés, et connus de l'homme du métier. On peut par exemple se reporter à
l'ouvrage précité de J.QUINCHON, pages 12 et 13.
L'homme du métier est donc tout surpris de constater qu'on conser-ve pratiquement le même niveau en effet de souffle et/ou de bulles comparativement à l'explosif composite massiquement équivalent qui détone en totalité, alors que la couche périphérique du chargement 10~ réagit sans détoner, et ce même lorsque des charges explosives tel-les que l'octogène et le perchlorate d'ammonium sont dans cette cou-che périphérique.
Par ailleurs cette configuration multicomposition avec une couche périphérique en composition pyrotechnique de la famille des proper-Bols solides composites dont la charge contient au soins un oxy-dant minéral et moins de 10 X en poids d'explosif nitré organique, de préférence 0 %, confère à l'élément de munition une quasi-invul-nérabilité à la détonation proche de munitions voisines.
De plus, l'élément selon l'invention est plus facilement amorçable, par un relais en contact avec la couche la plus interne du charge-ment multicomposition, que selon la configuration massiquement équi-valente connue de l'état de la technique. De ce fait) l'élément se-lon l'invention peut être initié par un relais de plus faible tail-le ce qui d'une part diminue encore la vulnérabilité de l'ensemble enveloppe-chargement-relais, et d'autre part permet l'utilisation d'explosifs composites très difficilement amorçables qui était jus-qu'alors prohibée du fait de la taille des relais d'amorçage néces-safres et des risques conséquents.
La configuration selon l'invention permet donc simultanéeent de di-minuer la vulnérabilité du chargement vis-à-vis d'ondes de détona-tion) en général latérales) provoquées par la détonation proche de munitions voisines) et d'augmenter son amorçabilité frontale eu â
égard à un relais d'amorçage situé sur l'axe du chargement au con-tact de la couche la plus interne. Un tel résultat, à savoir dimi-nuer la vulnérabilité d'un chargement tout en augmentant son amorça-bilité, est surprenant pour l'homme du métier et permet l'obten-tion d'êléments de munitions enveloppe-chargement-relais quasi in-vulnérables et/ou l'obtention d'êléments de munitions enveloppe-chargement-relais peu vulnérables qu'il n'aurait pas été envisagea-ble de réaliser jusqu'alors compte tenu de la faible amorçabilité
du chargement.
l0 La présente invention a donc pour objet un êlément de munition ex-plosive constitué d'une enveloppe de préfêrence métallique conte-nant un chargement explosif multicomposition comportant une plurali-té de couches coaxiales adjacentes. L'enveloppe et chaque couche du chargement peuvent présenter toute forme de révolution, par exem-ple cylindrique, ovoidale, ellipsoidale, sphérique, conique ou de diabolo. Toutes ces formes peuvent n'être qu'approximatives. Les surfaces de révolution peuvent notamment présenter des irrégulari-tés, par exemple des dents ou d'autres évidements. Les couches peu-vent ne pas être rigoureusement coaxiales. Par ailleurs, la couche la plus interne est de préférence pleine, mais elle peut aussi pré-senter un ou des évidements, par exemple un évidement pour loger le système d'amorçage. L'invention est caractérisée en ce que la cou-che la plus interne est un explosif composite constitué d'une matri-ce polymérique polyurétanne ou polyester chargée) de préférence po-lyuréthanne, dont la charge, pulvérulente, contient un explosif ni-tré organique dont la teneur est supérieure à 40 % en poids par rap-port à l'explosif composite, de préférence comprise entre 40 % et 90 %, et en ce que la couche périphérique est une composition pyro-technique de la famille des propergols solides composites consti-tuée d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester chargée, de préférence polyuréthanne) dont la charge, pulvérulente, con-tient au moins un oxydant minéral et moins de 10 % en poids d'explo-sif nitré organique, pourcentage exprimé par rapport à la composi-fion pyrotechnique de la famille des propergols solides composites.
Par "moins de 10 %" ; il faut normalement entendre que la teneur est soit comprise entre 0 et 10 %, soit nulle, c'est-à-dire, dans ce deuxième cas, d'ailleurs préféré) que la charge est exempte d'ex-plosif nitré organique.
De façon préférée, le chargement explosif est un chargement bi-composition) la couche interne étant revêtue d'une couche coaxiale adjacente périphérique. Dans les autres cas, c'est-à-dire lorsque le chargement comprend plus de 2 couches) la ou les couches intermé-10~ diaires sont de préférence en explosif composite) mais certaines couches, notamment celles proches de la couche périphérique, peu-vent être en composition pyrotechnique de la famille des proper-Bols solides composites.
De façon préférée, la matrice polymérique de l'explosif composite constituant la couche la plus interne et la matrice polymérique de la composition pyrotechnique constituant la couche périphérique du chargement) sont identiques, de préférence une matrice polyuréthan ne. Selon cette variante, lorsque le chargement contient plus de 2 couches, les couches intermêdiaires en explosif composite et/ou en composition pyrotechnique de la famille des propergols solides com-posites ont également la même matrice polymérique que la couche la plus interne et la couche périphérique. Les matrices polymériques peuvent éventuellement comprendre un plastifiant) tels que ceux ha-bituellement utilisés dans la mise en oeuvre des explosifs composi-tes et des propergols solides composites.
De façon générale, dans le cadre de la présente invention, la matri-ce polymérique polyuréthanne est obtenue par réaction d'un prépoly-mère â terminaisons hydroxyles avec un polyisocyanate.
Comme exemples de prépolymères à terminaisons hydroxyles, on peut citer ceux dont le squelette est un polyisobutylène, un polybutadiè-ne) un polyéther, un polyester, un polysiloxane. On utilise de pré-férence un polybutadiène à terminaisons hydroxyles.
Comme exemples de polyisocyanates, on peut citer l'isophorone diiso-cy~ate (IPDI), le toluène diisocyanate (TDI)) le dicyclohexylméthy-a m Q
lène diisocyanate (Hylène W)) l'hexaméthylène diisocyanate (HI~I), le biuret trihexane isocyanate (BTHI), et leurs mélanges.
Lorsque la matrice polymérique est une matrice polyester, elle est en général obtenue par réaction d'un prépolymère à terminaisons car-boxyles, de préférence un polybutadiène à terminaisons carboxyles (PBCT) ou un polyester à terminaisons carboxyles, avec un polyépoxy de, par exemple un condensat d'épichlorhydrine et de glycérol) ou un polyaziridine, par exemple le triméthylaziridinyl phosphine oxy de (MAPO).
Selon une variante de l'invention, la charge de la composition pyro-technique de la famille des propergols solides composites consti-tuant la couche périphérique contient un oxydant minéral choisi dans le groupe constitué par le perchlorate d'avmonium, le perchlo-rate de potassium) le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, et leurs mélanges, c'est-à-dire tous les mélanges d'au moins deux pro-duits précités.
Selon une autre variante, la charge de la composition pyrotechni-que de la famille des propergols solides composites constituant la couche périphérique contient un métal réducteur, de préférence choi-si dans le groupe constitué par l'aluminium, le zirconium, le magné-sium, le bore et leurs mélanges, c'est-à-dire tous les mélanges d'au moins deux des quatre métaux précités. De façon particulière-ment préférée, le métal réducteur est l'aluminium.
Comme cela a déjà été mentionné, selon une variante préférée, la charge de la composition pyrotechnique de la famille des proper-gols solides composites constituant la couche périphérique est exempte d'explosif nitré organique. Selon cette variante préférée, il faut citer deux sous-variantes particulièrement intéressantes.
Selon la première, la charge de la composition pyrotechnique consti-tuant la couche périphérique est une charge minérale, de préférence choisie dans le groupe constitué par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de so-dium et leurs mélanges. La charge ne contient donc aucun autre com-posé.
Selon la seconde, la charge de la composition pyrotechnique consti-tuant la couche périphérique est constituée, et uniquement consti-tuée) d'un mélange d'un métal réducteur, de préférence choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le zirconium, le magnésium, le - bore et leurs mélanges, et d'un oxydant minéral de préférence choi-si dans le groupe constitué par le perchlorate d'aemonium, le per-chlorate de potassium, le nitrate d'ammonium) le nitrate de sodium et leurs mélanges. De préférence, la charge est un mélange de per-chlorate d'ammonium et d'aluminium. Dans ce cas la couche pêriphéri-que est de préférence constituée de - 10 X à 40 % en poids d'une matrice polymérique polyuré-thanne - 5 % à 40 X en poids d'aluminium - 20 X à 85 X en poids de perchlorate d'ammoniu~, la somme des pourcentages étant égale à 100.
Selon une autre variante de l'invention, l'explosif nitré organi-que contenu dans la charge de l'explosif composite constituant la couche la plus interne du chargement est choisi dans le groupe cons-titué par l'hexogène, l'octogène) la pentrite, le 5-oxo 3-vitro 1,2) 4-triazole, le triaminotrinitrobenzène, la nitroguanidine et leurs mélanges) c'est-à-dire tous les mélanges d'au moins deux des compo-sés précités. De préférence, cette charge en explosif nitré organi-que est choisie dans le groupe constitué par l'hexogène, l'octogè-ne, le 5-oxo 3-vitro 1,2,4-triazole et leurs mélanges.
Selon une variante préférée, la charge de l'explosif composite cons-tituant la couche la plus interne du charge0ent est uniquement cons-â
m io tituée de l'explosif nitré organique.
Dans les autres cas, c'est-à-dire lorsque la charge de l'explosif composite contient d'autres constituants) cette charge est de préfê-rence constituée, et uniquement constituée, de l'explosif nitré or-ganique en mélange avec une charge choisie dans le groupe consti-tué par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, les métaux réducteurs, et leurs mélanges, c'est-à-dire tous les mélanges d'au moins deux des iD composés précités. De façon particulièrement préfêrée) la charge de l'explosif composite est uniquement constituée de l'explosif nitré
organique en mélange avec une charge choisie dans le groupe consti-tué par le perchlorate d'ammonium, l'aluminium et leurs mélanges.
La couche la plus interne en explosif composite est de préférence constituée de 10 % à 25 % en poids d'une matrice polymérique polyuréthanne - 40 % à 90 % en poids d'un explosif nitré organique choi-si dans le groupe constitué par l'hexogène, l'octogêne, le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole et leurs mélanges.
- 0 % à 35 % en poids d'aluminium - 0 % à 45 % en poids de perchlorate d'ammonium, la somme des pourcentages étant égale à 100.
Lorsque le pourcentage en aluminium est différent de 0, celui-ci est de préférence compris entre 5 % et 35 % en poids.
Lorsque le pourcentage en perchlorate d'ammonium est différent de 0, celui-ci est de préférence compris entre 10 % et 40 % en poids.
Lorsque le pourcentage en aluminiu~ et en perchlorate d'ammonium est nul, le pourcentage en explosif nitré organique est compris en-tre 75 % et 90 % en poids.
La présente invention a également pour objet un procédé d'obten-tion d'un effet de souffle et/ou de bulles par libération de gaz, en un temps très bref) dans l'enveloppe de préférence métallique d'un élément de munition explosive constitué de ladite enveloppe contenant un chargement explosif, puis rupture de l'enveloppe due â
la pression du gaz formé. Selon l'invention, ce procédé est caracté-risé en ce que - l'élément de munition explosive est un élément précité selon la 10- présente invention, à savoir un élément dont le chargement explo-sif comporte une pluralité de couches coaxiales adjacentes, de préférence deux couches, la couche la plus interne, de préféren-ce pleine, étant en explosif composite constitué d'une matrice po-lymérique polyuréthanne ou polyester chargée dont la charge con-15 tient plus de 40 % en poids d'explosif nitré organique, pourcenta-ge exprimé par rapport à l'explosif composite, la couche périphé-rique étant une composition pyrotechnique de la famille des pro-pergols solides composites constituée d'une matrice polyuréthan-ne ou polyester chargée dont la charge contient au moins un oxy-20 dit minéral et moins de 10 % en poids d'explosif nitré organi-que, pourcentage exprimé par rapport à la composition pyrotechni-que. De façon préférée ce pourcentage est nul, c'est-à-dire que la charge est exempte d'explosif nitré organique.
25 - la libération de gaz est obtenue par détonation de l'explosif com-posite constituant la couche la plus interne du chargement, puis réaction sans détonation de la composition pyrotechnique de la fa-mille des propergols solides composites constituant la couche pé-riphérique, ladite réaction étant initiée par l'onde de détona-30 tion résultant de la détonation de l'explosif composite.
Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention et les avantages qu'elle procure.
35 Exemple 1 Abaissement de la vulnérabilité d'un élément de munition explosive dont le chargement explosif est un explosif composite po-lyuréthanne chargé à l'hexogène, au perchlorate d'ammonium et â l'a-luminium.
La composition du chargement en explosif composite dont on veut abaisser la vulnérabilité est la suivante - Matrice polymérique polyuréthanne obtenue par réaction d'un polybutadiène à terminaisons hydroxyles avec l'IPDI : 12 %
- Hexogène . 20 %
- Perchlorate d'ammonium . 43 X
- Aluminium : 25 %
Un tel chargement est notamment utilisé dans les mines et torpilles sous-~arines.
L'enveloppe métallique cylindrique contenant le chargement est en acier, d'épaisseur 12,5 mm. Le diamètre du chargement (diamètre intérieur de l'enveloppe métallique) est de 248 mm et sa longueur de 450 mm.
pn a réalisé, le long d'un merlon, un empilement de 2 éléments de munition ainsi constitués, séparés de 25 mm) puis l'amorçage de l'é
lément inférieur à l'aide d'un relais de diamètre 63 mm et de lon gueur 120 mm en explosif composite de composition 40 % octogène) 44 % pentrite et 16 % liant polyuréthanne, et d'un détonateur DAVEY
BICKFORD SA 4000.
On a constaté la déton~a.tion var inf luence de l' élément sutiérieur .
pourtant déx~ourvu de relais d'amoroaste.
Selon l'invention, dans une enveloppe métallique identique, on a ré-parti les charges dans la matrice polymérique polyuréthanne du char-gercent de façon â réaliser un chargement bi-composition nassique-ment équivalent au précédent et ayant les mêmes dimensions. La com-position de chaque couche et la proportion massique relative des deux couches de façon à obtenir l'équivalence résultent de calculs simples et évidents pour l'homme du métier. De nombreuses solu-tions résultent de ces calculs. Le chargement bi-composition réali-sé est constitué d'un cylindre plein en explosif composite ayant comme axe celui du chargement) de diamètre 128 mm, de composition 88 % en poids d'hexogène et 12 % en poids de la matrice polyméri-10~ que précitée, enrobé par une couronne cylindrique en une composi-tion pyrotechnique de la famille des propergols solides composites, de diamètre intérieur 128 mm) de diamètre extérieur 248 mm, donc d'épaisseur 60 mm, de composition 55,6 % en poids de perchlorate d'ammonium, 32,4 % en poids d'aluminium et 12 % en poids de la ma-trice polynérique précitée. Aux additifs près,cette composition est celle d'un propergol BUTALANE (parque déposée par la SNPE). Ce char-gement bi-composition a été réalisé selon la technique) bien con-nue de l'homme du métier) de réalisation des explosifs composites et propergols solides composites multi-compositions par coulées suc-cessives dans des moules suivies de polymérisations.
Le cylindre plein en explosif composite est muni d'un système d'a-morçage constitué d'un générateur d'ondes planes de grand diamètre 50 mm et de longueur 70 nn, situé coaxialement par rapport au char-gercent, en explosif composite bi-composition (liant polyuréthanne 14 % et octogène 86 % pour la première et liant polyuréthanne 11,5 %, pentrite 17 % et minium 71,5 % pour la seconde).
On a réalisé) le long d'un merlon, un empilement de trois éléments de munition ainsi constitués, c'est-à-dire comprenant l'enveloppe, le chargement bi-composition et le relais d'amorçage. La distance de séparation des éléments est de 25 nm.
On a ensuite réalisé l'amorçage du relais et conséquement celui de l'explosif composite constituant le cylindre plein du chargement de d â
a~
l'élément inférieur, à l'aide d'un détonateur classique en contact avec le relais.
La détonation de l'explosif composite constituant le cylindre plein du chargement de l'élément inférieur a entraîné la réaction sans dé-tonation de la composition type propergol BUTALANE constituant la couche périphérique adjacente annulaire en forme de couronne.
Ona constaté la non détonation par influence des deux éléments ~10 récepteurs supérieurs, et ce, malgré la présence, dans ces deux élé-ments, d'un système d'amorçage identique à celui de l'élément don-neur, ce qui démontre la quasi invulnêrabilité de cet élément de mu-nition vis-à-vis de l'onde de détonation, notamment lors du stocka-ge, et l'intérêt de l'invention puisque le chargement monoconposi-tion massiquement équivalent est vulnérable bien que dépourvu de tout système d'amorçage. Cet abaissement considérable de la vulnéra-bilité n'est pas obtenu au détriment des effets recherchés puisque l'élément précité bi-composition selon l'invention présente des ef-fets de souffle et/ou de bulles voisins de ceux obtenus avec l'élé-vent monocomposition massiquement équivalent.
Dans le cadre de cet exemple) l'augmentation de l'amorçabilité du chargement est difficilement mesurable du fait que le chargement no-nocomposition en explosif composite dont on veut abaisser la vulné-rabilité est déjà très facilement anorçable.
Exemple 2 Abaissement de la vulnérabilité et augmentation de l'amor-çabilité d'un élément de munition explosive dont le chargement ex-plosif est un explosif composite polyuréthanne chargé à P ONTA, à
l'octogène, su perchlorate d'ammonium et à l'aluminium.
La composition du chargement en explositif composite dont on veut abaisser la vulnérabilitê et augmenter l'amorçabilitê est la suivan-te - Matrice polymérique polyuréthanne obtenue par réaction d'un polybutadiène à terminaisons hydroxyles avec l'IPDI : 15 %
- Octogène . 6 %
- ONTA . 31 %
- Perchlorate d'ammonium . 38 %
l0~ - Aluminium . 10 %
L'enveloppe métallique cylindrique contenant le chargement est iden-tique à celle de l'exemple 1.
Ce chargement a un diamètre critique très élevé, supérieur à 10 cm.
I1 est donc très difficilement amorçable. Seuls des relais de trés grande taille peuvent y parvenir. Toutefois la vulnérabilité de tels relais prohibe en pratique l'utilisation d'un tel chargement, notamment dans les mines, torpilles sous-marines et bombes d'em ploi général.
Selon l'invention) dans une enveloppe métallique identique, on a ré-parti les charges dans la matrice polymérique polyuréthanne du char-gement de façon à réaliser un chargement bi-composition aassique-ment équivalent au précédent et ayant les mêmes dimensions. Ce char-gercent bi-composition est constitué d'un cylindre plein en explo-sif composite ayant comme axe celui du chargement) de diamètre 168 mm, de composition 12 % en poids d'octogène, 72 % en poids d'ONTA
et 16 % en poids de la matrice polymérique précitée, enrobé par une couronne cylindrique en une composition pyrotechnique de la faail-le des propergols solides composites, de diamètre intérieur 168 mm, de diamètre extérieur 248 mm, donc d'épaisseur 40 mm, de composi-tion 68 % en poids de perchlorate d'ammonium, 18 % en poids d'alumi-nium et 14 % en poids de la matrice polymérique précitée. Aux addi-tifs près) cette composition est celle d'un propergol BUTALANE. Ce chargement bi-composition a été réalisé selon la même technique que â
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s a celle de l'exemple 1.
Le cylindre plein en explosif composite est muni d'un système d'a-morçage constitué d'un générateur d'ondes planes, de grand diamè-tre 90 mm et de longueur 80 mm, situé co-axialement par rapport au chargement, de même nature que le générateur utilisé pour l'exem-ple 1.
On a réalisé, le long d'un merlon, un empilement de 3 éléments de munition ainsi constitués) c'est-à-dire comprenant l'enveloppe, le chargement bi-composition et le relais d'amorçage. La distance de séparation des éléments est de 25 mm.
On a ensuite réalisé l'amorçage du relais et conséquement celui de l'explosif composite constituant le cylindre plein du chargement de l'élément inférieur, à l'aide d'un détonateur classique en contact avec le relais.
La détonation de l'explosif composite constituant le cylindre plein du chargement de l'élément inférieur a entrainé la réaction sans dé-tonation de la composition type propergol BUTALANE constituant la couche périphérique adjacente annulaire.
On a constaté la non détonation par influence des 2 éléments récen-teurs supérieurs, et ce, malgré la présence , dans ces 2 éléments, d'un système d'amorçage identique à celui de l'élément donneur.
Cet essai démontre la quasi invulnérabilité de l'élément de muni-tion "enveloppe-chargement-relais" vis-à-vis de l'onde de dêtona-tion) notamment lors du stockage, et l'intérêt de l'invention puis-que le chargement monocomposition massiquement équivalent, trop dif-ficilement amorçable, ne peut en pratique pas être utilisé, pour les raisons précitées.
Ce résultat n'est pas obtenu au détriment des effets recherchés puisque l'élément précité bi-composition selon l'invention présen-te des effets de souffle et/ou de bulles voisins de ceux obtenus avec l'élément monocomposition massiquement équivalent.
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Claims (24)
1. Élément de munition explosive constitué d'une enveloppe contenant un chargement explosif multicomposition comportant une pluralité de couches coaxiales adjacentes, caractérisé en ce que la couche la plus interne, est un explosif composite constitué d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester chargée dont la charge contient plus de 40% en poids d'explosif nitré
organique, pourcentage exprimé par rapport à l'explosif composite, et en ce que la couche périphérique est une composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites constituée d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester chargée dont la charge contient au moins un oxydant minéral et moins de 10% en poids d'explosif nitré organique, pourcentage exprimé par rapport à la composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites.
organique, pourcentage exprimé par rapport à l'explosif composite, et en ce que la couche périphérique est une composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites constituée d'une matrice polymérique polyuréthanne ou polyester chargée dont la charge contient au moins un oxydant minéral et moins de 10% en poids d'explosif nitré organique, pourcentage exprimé par rapport à la composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites.
2. Élément de munition explosive selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enveloppe est métallique.
3. Élément de munition explosive selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la couche la plus interne est pleine.
4. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice polymérique de l'explosif composite constituant la couche la plus interne et la matrice polymérique de la composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites constituant la couche périphérique du chargement sont identiques.
5. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matrice polymérique de l'explosif composite constituant la couche la plus interne et la matrice polymérique de la composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites constituant la couche périphérique du chargement sont des matrices polyuréthannes.
6. Élément de munition explosive selon d'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matrice polymérique polyuréthanne est obtenue par réaction d'un polybutadiène à terminaisons hydroxyles avec un polyisocyanate.
7. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le chargement explosif est un chargement bi-composition, la couche interne étant revêtue d'une couche coaxiale adjacente périphérique.
8. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la charge de la composition pyrotechnique constituant la couche périphérique contient un oxydant minéral choisi dans le groupe constitué par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium et leurs mélanges.
9. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la charge de la composition pyrotechnique constituant la couche périphérique contient un métal réducteur.
10. Élément de munition explosive selon la revendication 9 caractérisé en ce que le métal réducteur est choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le zirconium, le magnésium, le bore et leurs mélanges.
11. Élément de munition explosive selon la revendication 10 caractérisé en ce que le métal réducteur est l'aluminium.
12. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la charge de la composition pyrotechnique constituant la couche périphérique est exempte d'explosif nitré
organique.
organique.
13. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et 12 caractérisé en ce que la charge de la composition pyrotechnique constituant la couche périphérique est un oxydant minéral choisi dans le groupe constitué par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium et leurs mélanges.
14. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que la charge de la composition pyrotechnique constituant la couche périphérique est un mélange d'un métal réducteur, et d'un oxydant minéral choisi dans le groupe constitué par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium et leurs mélanges.
15. Élément de munition explosive selon la revendication 14 caractérisé en ce que le métal réducteur est choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le zirconium, le magnésium, le bore et leurs mélanges.
16. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 et 14 caractérisé en ce que la charge de la composition pyrotechnique constituant la couche périphérique est un mélange de perchlorate d'ammonium et d'aluminium.
17. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, 14 à 16 caractérisé en ce que la couche périphérique est constituée de:
- 10 % à 40 % en poids d'une matrice polymérique polyuréthanne - 5 % à 40 % en poids d'aluminium - 20 % à 85 % en poids de perchlorate d'ammonium, la somme des pourcentages étant égale à 100.
- 10 % à 40 % en poids d'une matrice polymérique polyuréthanne - 5 % à 40 % en poids d'aluminium - 20 % à 85 % en poids de perchlorate d'ammonium, la somme des pourcentages étant égale à 100.
18. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'explosif nitré organique contenu dans la charge de l'explosif composite constituant la couche la plus interne du chargement est choisi dans le groupe constitué par l'hexogène, l'octogène, la pentrite, le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole, le triaminotrinitrobenzène, la nitroguanidine et leurs mélanges.
19. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'explosif nitré organique contenu dans la charge de l'explosif composite constituant la couche la plus interne du chargement est choisi dans le groupe constitué par l'hexogène, l'octogène, le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole et leurs mélanges.
20. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la charge de l'explosif composite constituant la couche la plus interne du chargement est uniquement constituée de l'explosif nitré organique.
21. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 caractérisé en ce que la charge de l'explosif composite constituant la couche la plus interne du chargement est constituée de l'explosif nitré organique en mélange avec une charge choisie dans le groupe constitué
par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, les métaux réducteurs et leurs mélanges.
par le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, les métaux réducteurs et leurs mélanges.
22. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 et 21 caractérisé en ce que la charge de l'explosif composite constituant la couche la plus interne du chargement est constituée de l'explosif nitré organique en mélange avec une charge choisie dans le groupe constitué par le perchlorate d'ammonium, l'aluminium et leurs mélanges.
23. Élément de munition explosive selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, 16, 17, 21 et 22 caractérisé en ce que la couche la plus interne en explosif composite est constituée de:
- 10 % à 25 % en poids d'une matrice polymérique polyuréthanne - 40 % à 90 % en poids d'un explosif nitré organique choisi dans le groupe constitué par l'hexogène, l'octogène, le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole et leurs mélanges - 0 % à 35 % en poids d'aluminium - 0 % à 45 % en poids de perchlorate d'ammonium, la somme des pourcentages étant égale à 100.
- 10 % à 25 % en poids d'une matrice polymérique polyuréthanne - 40 % à 90 % en poids d'un explosif nitré organique choisi dans le groupe constitué par l'hexogène, l'octogène, le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole et leurs mélanges - 0 % à 35 % en poids d'aluminium - 0 % à 45 % en poids de perchlorate d'ammonium, la somme des pourcentages étant égale à 100.
24. Procédé d'obtention d'un effet de souffle et/ou de bulles par libération de gaz dans l'enveloppe d'un élément de munition explosive constitué d'une enveloppe contenant un chargement explosif, puis rupture de l'enveloppe due à la pression du gaz, caractérisé en ce que l'élément de munition explosive est un élément selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, et en ce que la libération de gaz est obtenue par détonation de l'explosif composite constituant la couche la plus interne du chargement, puis réaction sans détonation de la composition pyrotechnique de la famille des propergols solides composites constituant la couche périphérique, réaction initiée par l'onde de détonation résultant de la détonation de l'explosif composite.
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