CH625774A5 - - Google Patents

Description

La présente invention a pour objet des compositions explosives ternaires fusibles ou comprimées et fortement brisantes.

Apparues au cours de l'entre-deux-guerres, les compositions à base de trinitrotoluène (ou TNT) et de cyclotriméthylènetriamine (ci-après hexogène) (ou RDX) sont désormais bien connues. Appelées hexolites ou cyclotols, ce sont des compositions caractérisées par leur brisance élevée et leur facilité de mise en œuvre, notamment par coulée.

On a déjà trouvé des améliorations importantes permettant d'augmenter, d'une manière surprenante, la vitesse de détonation et la résistance à la dégradation des hexolites, par exemple en substituant. comme cela est décrit dans le brevet français No 2182599, de la eyclotétraméthylènetétramine (ci-après octogène) ou des cristaux de cyclotriméthylènetriamine et de tétraméthylènetétramine syncris-lallisés (ci-après hexo-octo) de granulométrie fine à la fraction la plus fine de l'hexogène dans les hexolites classiques.

Toutefois l'hexogène et l'octogène sont des explosifs relativement chers et il serait souhaitable de pouvoir les remplacer dans les hexolites. tout au moins en partie, par des explosifs cristallisés à haute vitesse de détonation qui seraient moins coûteux. A cet égard, la pentrite ne convient pas. car elle confère aux compositions qui la renferment une brisance nettement moins bonne et une sensibilité à l'impact beaucoup plus élevée que celles des compositions à l'hexogène comportant la même proportion d'explosifs cristallisée.

On a maintenant découvert qu'il était possible d'obtenir des mélanges contenant du trinitrotoluène et de l'hexogène possédant une brisance aussi élevée, voire plus élevée que celle des hexolites avant le même taux de trinitrotoluène, et ce pour un prix moindre.

Les compositions selon l'invention sont caractérisées en ce qu'elles contiennent du trinitrotoluène, de la cyclotriméthylène-irinitramine et du dinitroglycolurile.

Les compositions selon l'invention qui sont préférées sont celles qui contiennent de 10 à 60% de trinitrotoluène, de 5 à 50% de dinitroglycolurile et de 10 à 85% d'hexogène.

Le dinitroglycolurile (ou DINGU ) est une substance qui a pour formule:

No

TNT

(%)

Hexogène

DINGU (%)

Vitesse de détonation (km/s)

Densité

Brisance1

1

60

40

—

7,520

1,69

95,6

2

60

—

40

7,330

1,73

93,0

3

36,9

63,1

—

7.840

1,73

106,3

4

30

—

70

7,500

1,81

101,8

5

26,4

73,6

—

8,098

1,74

114,1

6

26,7

56,9

16,4

8,072

1,769

115,3

7

37,6

32,2

30,2

7,744

1,770

106,1

c l / c

'NH — C — N ' l i

H N02

1 Egale au produit: densité x (vitesse de détonation)2.

3o L'invention est applicable aux chargements aussi bien coulés que comprimés. Pour ces derniers, on utilise avantageusement un taux de trinitrotoluène faible, voisin de 10%.

L'invention est également applicable aux compositions ternaires décrites dans le brevet français No 2182599. On peut remplacer en 3- effet, dans ces compositions, une partie de l'hexogène de granulométrie inférieure à 300 am par du DINGU fin. Les compositions obtenues cumulent les avantages décrits dans ledit brevet No 2182599 et ceux mentionnés ici. Les compositions comportant de l'octogène et ou de l'hexo-octo (c'est-à-dire des cristaux d'hexogène •)0 et d'octogène syncristallisés obtenus lors de la fabrication d'octo-gène par le procédé français), de granulométrie inférieure à 300 utn, font donc partie de la présente invention.

De même, il est possible d'inclure dans les compositions selon 45 l'invention des agents modificateurs connus dans le domaine des hexolites, tels que des cires, des régularisateurs de cristallisation comme l'hexanitrostilbène (HNS) ou des plastifiants tel que le mononitrotoluène. Toutefois, l'utilisation d'HNS n'est pas nécessaire, compte tenu de l'excellent aspect des compositions selon 5IJ l'invention.

En dehors de leurs qualités détoniques qui soutiennent largement la comparaison avec les hexolites correspondantes, les compositions selon l'invention possèdent d'autres propriétés très appréciables pour l'utilisateur:

" — Exsudation. Comme le montrent les exemples 15 à 37, dans les compositions contenant du DINGU, le trinitrotoluène exsude beaucoup moins que dans les compositions ne contenant que de l'hexogène. L'utilisation de DINGU dispense d'utiliser un agent antiexsudant, comme le nitrate de polyvinyle.

— Sédimentation. Les compositions selon l'invention décantent exceptionnellement peu lors du chargement par coulée. L'homogénéité des chargements est nettement améliorée et le gradient de densité pratiquement supprimé. Il en résulte une f)5 diminution sensible de la rehausse.

— Dégradation aux fusions successives. Les compositions selon l'invention conservent une viscosité faible pratiquement constante lorsqu'on leur fait subir les cycles de fusion reproduisant les

Tableau II

Ex. No

TNT (%)

RDX

(%)

DINGU (%)

Densité

Vitesse de détonation (km/s)

Brisance

8

25,3

63,9

10,8

1,7615

8,099

115,3

9

25,4

69,4

11,2

1,7615

8,118

116,1

10

28,6

54,5

16,9

1,767

8,030

113,9

11

28,7

54,7

16,6

1,767

7,975

112,4

12

31,4

54,7

13,9

1,761

7,910

110,2

13

38,1

31,5

30,4

1,766

7,710

105,0

14

38,3

30,8

30,9

1,768

7,726

105,5

conditions de chargement classiques des hexolites. On sait qu'un inconvénient classique des hexolites est l'augmentation de leur viscosité au bout d'un petit nombre de fusions.

— Sensibilité à l'impact des balles. Elle est inférieure à celle des hexolites. On ne parvient pas à obtenir d'essais positifs avec les tests classiques de cette propriété. Il en est de même avec des tests durcis (tirs en hypervi tesse).

— Résistance à l'écrasement. Celle des hexodingulites est supérieure à celle des hexolites correspondantès (d'environ 25%).

— Régularité de texture et fissuration. Les compositions selon Vmvention, après fusion, montrent un bel aspect et une texture fine et régulière. Elles ne présentent pratiquement aucune fissuration.

Les compositions selon l'invention sont, du fait de leurs performances, utilisables dans toutes les applications connues des hexolites et, du fait du prix du DINGU inférieur à celui de l'hexogène, ouvrent de nouvelles perspectives à ce type d'explosifs. De plus, l'utilisation de DINGU de granulométrie fine (10 [zm au plus) est particulièrement avantageuse alors même que c'est sous cette forme que se présente le DINGU brut de synthèse classique.

D'autres avantages apportés par l'invention apparaîtront dans les exemples suivants qui sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'invention et ne doivent en aucun cas être considérés comme limitatifs de cette dernière.

Exemples 8 à 14:

On a préparé par coulée plusieurs compositions selon l'invention, le DINGU étant introduit dans le TNT fondu en même temps que l'hexogène.

Pour chacune des compositions préparées, on a mesuré la densité et la vitesse de détonation et calculé la brisance. Les résultats ont été regroupés dans le tableau II.

On a effectué une nouvelle série d'essais à 70 C (tableau IV), la durée du cycle étant de 20 h. La perte de poids a été mesurée sur l'échantillon. On a utilisé de l'hexogène de granulométrie très fine, 3 u environ, égale à la valeur modale de la granulométrie du DINGU utilisé. On a également inclus dans la composition des additifs des hexolites, l'hexanitrostilbène (HNS) et le nitrate de polyvinyle (NPV).

( Tableau en tête de la page suivante )

Les essais pratiques avec des hexolites comprenant ou non une fraction fine d'hexogène montrent que ces compositions sont sujettes à une exsudation importante.

Au contraire, dès qu'on utilise du DINGU, l'exsudation chute de 40 à 90%. La comparaison visuelle des papiers-filtres à l'issue de chaque test est spectaculaire: l'exsudation est pratiquement nulle lorsque au moins 15% en poids de DINGU sont utilisés.

11 est connu que l'incorporation d'un peu de NPV permet de réduire l'exsudation des hexolites. Cela est confirmé par l'essai 34.

Exemples 15 à 37:

Le test d'exsudation a été opéré de la manière suivante. La composition à tester est fondue à 85°C et versée jusqu'à ras bord 20 dans un moule en acier préchauffé à environ 50° C. Ce moule cylindrique (alésage 21 mm, hauteur 40 mm) se termine à sa partie supérieure en forme d'entonnoir.

Après refroidissement complet, la composition est retirée du moule et la partie supérieure, en forme d'entonnoir, est coupée de 25 manière à ne conserver que le cylindre de 40 mm de haut. La partie inférieure de ce cylindre est débarrassée de ses aspérités en la frottant pendant un petit moment sur une surface en bois (contre-plaqué).

On découpe des carrés de papier-filtre sec à poids constant de 30 90 mm de côté et on dispose l'échantillon au centre d'un premier quartier du carré de papier-filtre, disposé côté lisse vers le haut sur une plaque de verre à surface plane servant de support. On effectue trois ou quatre cycles successifs de 16 h à 70e C en mesurant après chaque cycle le diamètre de la tache et l'augmentation de poids du 35 papier. Les résultats obtenus ont été consignés dans le tableau III.

On peut voir néanmoins, d'après les essais 29, 30 et 32 par exemple, que l'utilisation de DINGU dispense de l'incorporation de NPV pour réduire l'exsudation.

Les essais 35 et 36 montrent que les effets du DINGU et du

55 NPV sont légèrement additifs du point de vue de l'exsudation.

L'essai 31 montre que le HNS n'a pas d'influence sur l'exsudation des hexolites. L'incorporation de HNS dans les compositions selon l'invention ne nuit pas à l'amélioration de l'exsudation grâce au DINGU.

60

Exemples 38 à 40:

On a effectué des tests de sédimentation de manière à juger le comportement de l'explosif selon l'invention lors du chargement d'une munition.

65 Le test consiste à fondre et dégager le mélange dans une cuve agitée à 90' C. Le mélange en fusion est ensuite coulé dans des tubes d'acier de 200 mm de longueur et de diamètre intérieur 50 mm, affectés d'une légère conicité et préchauffés à 90' C. On laisse

No

TNT

RDX (315-800 [xm)

RDX

(2-10 H

DINGU (1-20 (xm)

1er cycle

2e cycle

3e cycle

4e cycle (mm)

Perte totale de poids (mg)

Diamètres cumulés (mm)

(mm)

(mg)

(mm)

(mg)

(mm)

(mg)

15

40

48

12

—

32

126

30

51

23

44

22

221

107

16

40

48

—

12

24

32

22

6

21

12

21

50

88

17

40

42

18

—

34

102

33

52

25

28

23

182

115

18

40

42

—

18

21

20

21

2

21

4

21

206

84

19

40

30

30

—

28

79

26

2

23

16

24

97-

101

20

40

30

—

30

21

18

21

1

21

2

21

201

84

21

40

60

—

—

33

166

31

20

23

46

23

232

110

625774

4

Tableau IV

No

TNT

RDX (315-800 (xm)

RDX (1,5-6 |j.m)

DINGU (1-20 (xm)

NPV

HNS

Perte de poids total (mg)

après 1er cycle (mg)

après 2e cycle (mg)

après 3e cycle (mg)

après 4« cycle (mg)

22

40

54

6

—

—

57

19

10

12

16

23

40

48

12

—

—

59

21

15

12

11

24

40

60

—

—

—

54

21

11

11

11

25

40

42

18

—

—

52

17

13

12

10

26

40

30

30

—

—

43

15

10

10

8

27

40

54

—

6

—

—

33

11

8

8

6

28

40

8

—

12

—

—

34

12

8

8

6

29

40

42

—

18

—

—

28

9

5

8

6

30

40

30

—

30

—

—

27

8

6

7

6

31

39,8

53,7

6

—

—

0,5

58

18

16

13

11

32

39,8

53,7

— .

6

—

0,5

25

9

5

6

5

33

39,7

53,6

—

6

__

0,7

33

13

8

4

8

34

39,7

53,7

6

—

0,6

—

27

9

7

7

4

35

39,7

53,7

—

6

0,6

—

22

6

7

6

3

36

39,6

53,4

—

6

1,0

—

25

9

6

6

4

37

39,6

59,7

—

—

0,6

—

29

10

7

7

5

sédimenter pendant 3 h, après quoi on refroidit à 50°C par paliers la couche de TNT qui surnage et on coupe le morceau restant en trois de 25 mm, toutes les 30 mn. Au bout de 3 h, on démoule, on sépare parties égales dont on mesure la densité. Les résultats sont rapportés dans le tableau V:

Tableau V

No

TNT

RDX (315-800 n)

RDX (2-10 (i)

RDX (1,5-6 (x)

DINGU technique

Epaisseur TNT (mm)

Densité moyenne

Densité haut

Densité milieu

Densité fond

38

40

30

30

—

—

5

1,705

1,696

1,702

1,715

39

40

30

—

30

—

8

1,727

1,720

1,726

1,735

40

40

30

—

—

30

1

1,758

1,755

1,758

1,761

Le DINGU utilisé provenait d'un lot fabriqué par le procédé du brevet français N» 2238703, à l'échelle industrielle.

Les résultats relatifs aux essais 38 et 39 sont issus de mesures effectuées sur deux tubes. L'essai 40 se rapporte à la moyenne de 4 tubes.

On voit que la décantation du TNT est réduite d'environ 80% et que l'écart entre les densités extrêmes du chargement, qui est de l'ordre de 1 % dans le cas des hexolites, est trois fois plus faible dans le cas des compositions selon l'invention, la couche de TNT surnageante ayant été retirée, et quatre fois plus faible si on ne retire pas cette dernière. Il découle de ces résultats qu'une nette diminu-

40 tion de la rehausse est possible grâce à l'invention (la rehausse est la partie supérieure des chargements, moins riche, que le chargeur doit retirer et recycler).

Exemples 41 à 47:

45 On a préparé une hexodingulite selon l'invention composé de 40% de TNT, 54% d'hexogène et de 6% de DINGU fin (granulométrie 1-10 u). On a effectué plusieurs refusions successives à 85 C de cette composition et on a mesuré sa viscosité au viscosimètre Efflux (diamètre de l'orifice de coulée: 0,5 pouce, soit 1,2 cm environ). On 50 a obtenu les résultats suivants, exprimés en temps de coulée (en secondes).

No de coulée

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Viscosité (s)

5,0

5,1

4,9

4,8

4,6

4,7

4,6

4,5

4,5

4,4

4,6

4,6

A titre de comparaison, une hexolite de même composition, où l'on a remplacé la fraction de DINGU par un hexogène de même 60 granulométrie, a une viscosité de 27 s à la deuxième fusion, toutes conditions égales par ailleurs.

On a préparé des hexodingulites ayant des proportions croissan- 65 tes de DINGU et mesuré leur viscosité à 85 C. Les résultats sont rapportés ci-après, pour une proportion constante de TNT de 40% en poids.

No

RDX (%)

DINGU (%)

Viscosité Efflux (s)

42

60

9

43

54

6

3,6

44

48

12

3,2

45

45

15

3,2

46

36

24

3,8

47

30

30

5,3

5

625774

On constate que les compositions selon l'invention se dégradent extrêmement peu au cours de refusions successives, ce qui est un avantage appréciable pour les chargeurs.

En ce qui concerne les compositions fortement chargées en explosif cristallin, on a constaté qu'une composition comportant 5 seulement 25% de TNT et 55% d'hexogène 375-800 (a et 20% de DINGU fin en poids est coulable (viscosité: 20 s à 85°C), dense (d = 1,77) et très homogène.

Exemples 48 à 51: 10

Les compositions selon l'invention ont une excellente insensibilité à l'impact des balles. Elles ne donnent aucun résultat positif aux tests classiques. On a coulé les compositions Nos 48 à 50 suivantes dans un bac en tôle d'épaisseur 0,5 mm, de dimensions 60 x 50 x 40 mm,

muni d'une enclume de 10 mm d'épaisseur. On a tiré une balle de îs calibre 7,62 mm dans l'échantillon à des vitesses de 890 à 910 m/s. Aucun résultat positif n'a été constaté sur aucun lot de cinq blocs: No 48:40% TNT, 30% RDX, 30% DINGU,

No 49: 40% TNT, 45% RDX, 15% DINGU,

No 50: 30% TNT, 53% RDX, 17% DINGU, 20

Pour des hexolites 70/30 ou 60/40 classiques, des résultats positifs sont déjà enregistrés pour ces vitesses de balle.

On a durci le test pour les hexodingulites. On a utilisé un tube en acier de 70 mm de longueur, diamètres 41/49 mm, fermé à une extrémité par une plaque d'acier 5 mm soudée et à l'autre extrémité par un bouchon en fonte.

On a effectué des tirs avec une balle de 7,62 mm, radialement, en hypervitesse (1260 m/s).

On n'a obtenu aucun résultat positif avec la composition N® 48 sur dix tirs, et aucun résultat positif sur cinq tirs avec une composition No 51 comprenant 15% de TNT, 40% de RDX et 45% de DINGU.

Exemple 52:

On a comparé dans les mêmes conditions la résistance à l'écrasement de cubes de 10 x 10 x 10 mm d'hexolite 60/40 (comprenant 30% d'hexogène 2-10 fi) et d'hexodingulite 30/30/40 comportant 30% de RDX, 30% de DINGU et 40% de TNT en poids.

Sur six échantillons de l'hexolite, de densité moyenne 1,727, on a mesuré une résistance moyenne à l'écrasement de 192 bars (maximum: 220 bars).

Sur six échantillons de l'hexodingulite correspondante, de densité moyenne 1,760, on a mesuré une résistance moyenne de 253 bars (maximum: 300 bars). Dans ce test, la compression est effectuée entre deux faces parallèles, la vitesse d'écrasement étant de 1 mm/mn.

R

Claims (5)

625774 REVENDICATIONS

1. Composition explosive, caractérisée en ce qu'elle contient du trinitrotoluène, de la cyclotriméthylènetrinitramine et du dinitrogly-colurile.

2. Composition explosive selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient de 10 à 60% de trinitrotoluène, de 10 à 85% de cyclotriméthylènetrinitramine et de 5 à 50% de dinitroglycolu-rile.

3. Composition selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le dinitroglycolurile a une granulométrie inférieure à 10u.

4. Composition explosive selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle contient en outre au moins un explosif cristallisé de granulométrie inférieure à 300 a choisi dans le groupe constitué par la cyclotétraméthylènetétranitramine et les cristaux de cyclotriméthylènetrinitramine et de cyclotétraméthylène-tétranitramine svncristallisés.

5. Chargements contenant l'une des compositions explosives selon l'une des revendications 1 à 4.

O =

H N02 I I 1

NH-C - N

Ses propriétés explosives ont été récemment mises en évidence par la titulaire et décrites dans son brevet français No 2238703. Sa vitesse de détonation de 7580 m/s déterminée dans un cordeau à gaine d'argent de diamètre extérieur 4 mm pour une densité de chargement de 1,76 en fait un explosif de brisance inférieure à celle de la pentrite.

Dans ces conditions, il est tout à fait étonnant, comme le montre le tableau I, que l'incorporation de DINGU dans une hexolite augmente nettement la brisance de cette dernière:

Tableau I