Brevet FR2375158A1 — publié le 19780721

La présente invention a pour objet un relais pour les chaînes de transmission de signal pyrotechnique. Les cordeaux détonants à faible énergie sont couramment utilisés comme éléments de transmission et ont L'avantage de permettre la transmission dtun signal pyrotechnique en causant le minimum de perturbation à leur environnement immédiat. En effet, la charge linéaire d'explosif de ces cordeaux est faible (de l'ordre de 0,2 à 1 g/m) et leur gainage est capable d'absorber l'onde de choc issue de la détonation et l'augmentation de volume causée par le dégagement des gaz de l'explosion. Toutefois un des principaux obstacles rencontrés dans l'utilisation de ces cordeaux à faible énergie, dans les circuits de transmission -miniaturisés, se situe au niveau de I'amplification du signal qu'ils transmettent. Cette amplification est nécessaire au niveau des relais entre deux cordeaux ainsi qu'a l'extrémité de la chaine pyrotechnique à faible énergie. Des solutions ont été proposées qui sont décrites dans les brevets américains 3 241 489, 3 260 202, 3 326 127, et 3 678 853 pour ce qui concerne les relais et dans les brevets américains 3 665 858, 3 893 395 et 3 929 072 pour ce qui concerne les amplificateurs terminaux : toutes ces solutions ont pour point commun l'utilisation d'un réduit tronconique dont la petite base est adjacente à l'extrémité du cordeau détonant à faible énergie et dont la grande base communique avec une charge explosive principale. Par exemple, dans le brevet américain 3 893 395, pour un relais chargé à l'hexanitrostilbène à raison de 0,2 à 0,4 gXm, angle au sommet de ce réduit tronconique est de préférence compris entre 20 et 30 . Toutefois, il est indiqué dans ce brevet que d'autres explosifs que 1'HNS conduisent à des ratés mais-si on utilise un explosif tel que l'hexogène et un angles au sommet de cet ordre de grandeur (20-300), on constate que la marge de sécurité est plutôt meilleure pour un angle proche de 200 que pour un angle proche de 30 . Par ailleurs plus l'angle est faible, plus la charge est faible et plus le boîtier contenant le relais et servant de réceptacle aux débris de son explosion pourra être léger et d'encombrement réduit, pour une fiabilité donnée. Mais si, à l'inverse, on utilise un angle au sommet inférieur à 200 on constate une perte de fiabilité au niveau de la mise à feu de la charge principale -puisque la surface de la grande base é réduit tronconique en contact avec ladite charge principale est évidemment plus faible qu'avec un angle au sommet de 30 , pour un encombrement longitudinal imposé.Si la longueur n'est pas imposée on peut évidemment parvenir à dés dispositifs satisfaisants sur le plan de la fiabilité, mais on se heurte alors à des difficultés de fabrication des relais et en particulier à des difficultés de fabrication des relais et en particulier à des difficultés au niveau de leur remplissage avec l'explosif, remplissage qu'on a du mal à réaliser dans de bonnes conditions de sécurité sans créer de lacunes dans le chargement et donc sans hypothèquer l'efficacité et la fiabilité de ce dernier. La demanderesse a maintenant découvert une solution satisfaisante aux problèmes posés par les relais et les amplificateurs terminaux pour cordeaux détonants à faible énergie, notamment dans ceux où l'une au moins des trois contraintes suivantes est imposée : utilisation dans le relais d'un explosif- cristallisé å très grande vitesse de détonation, gain maximum sur l'encombre- ment spatial du relais et sur son poids (miniaturisation maximale), réduction sensible des effets mécaniques sur l'environnement du relais lors de son explosion. Dans tout ce qui suit, on désignera par relais à la fois les relais proprements dits et les amplificateurs terminaux situés aux extrémités des chaines de transmission de signaux pyrotechniques. Le relais selon l'invention comporte, d'une manière connue en soi (a), un évidement cylindrique axial (1) aux dimensions extérieures du cordeau détonant à faible énergie (2) relayé, et muni d'un fond formant butée (3) lui-m8me muni d'un évidement circulaire central (4) de diamètre au moins égal au diamètre de l'amie explosive (5) du cordeau et (b) un réduit axial (6) comportant une charge explosive relais de forme possédant une symétrie de révolutionet une section de surface croissante depuis ledit évidement circulaire central (4), qui constitue la zone de transition (7) entre ledit réduit axial et ledit évidement cylindrique axial, à la zone renforçatrice (8) située à l'extrémité du relais où la charge explosive relais communique sa détonation à une charge principale et est caractérisé en ce que la tangente à la paroi du réduit fait avec l'axe du relais un angle (A) compris entre 0 et 250 au niveau de la section la plus faible dudit réduit et un angle (B) compris entre 30 et 450 au niveau de la section la plus grande dudit réduit. La figure 1 représente une coupe longitudinale suivant l'axe d'un relais selon l'invention dans sa forme de réalisation la plus générale. La figure la dérive de la figure 1 et comporte les indications des angles (A) et (B). Les figures 2, 3, 4 et 5 sont des illustrations, en coupe, de variantes particulières de l'invention. Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, le réduit axial (6) est constitué d'une succession de réduits de forme tronconique ayant des angles au sommet de valeur croissante disposés de telle manière que la grande base d'un premier réduit tronconique considéré soit confondue avec la petite base du réduit tronconique qui le suit immédiatement, lequel possède donc un angle au -sommet de valeur plus grande et est situé plus près de la zone renforçatrice (8). Deux illustrations de cette variante préférée de l'invention sont constituées par les figures 2 et 3 où on a utilisé respectivement deux et quatre réduits tronconiques dans la disposition relative qui vient d'être décrite. I1 est clair que si on augmente le nombre desdits réduits tronconiques, on finira par obtenir un réduit axial dont le profil en coupe s'approchera de celui illustré à la figure 1, dans lequel l'angle de la tangente avec l'axe du relais augmente progressivement, continument mais non constamment au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la zone de transition (7). Selon un second mode préféré de réalisation de l'invention on confère à une partie seulement du réduit axial (6) une -forme tronconique, l'autre partie ayant, comme représenté aux figures 4 et 5, un diamètre progressivement, continument mais non constamment croissant. En fonction du degré de fiabilité souhaité de 11 explosif utilisé pour le chargement relais et des exigences d'encombrement, on peut utiliser l'un ou l'autre des modes préférés précédents en respectant lesprincipes suivants - plus la puissance du cordeau utilisé est faible, plus il convient de- choisir un angle ferme et une longueur importante pour la partie du réduit (6) située près de la zone de transition (7), - plus la fiabilité exigée du relais est élevée, plus on a intérêt à utiliser un réduit (6) ayant un profil dont la variation de l'angle d'inclinaison par rapport à l'axe est progressive et continue. I1 semble, en effet, d'après les observations~expérimentales effectuées, que ce profil favorise la progres sion du front d'onde de détonation. Par ailleurs et indépendamment de ce qui précède une- variante particulièrement préférée de l'invention est l'utilisation d'un métal ou d'un alliage métallique de densité au moins égale à 8, pour la confection du corps (9) du relais. En effet, il a été observé par la demanderesse que si on utilise des corps de relais en métal ou en alliage de faible densité (alliage d'aluminium), la fiabilité se trouve sensiblement diminuée, même lorsque ledit alliage possède de bonnes propriétés mécaniques. Parmi les matériaux convenant bien et conseillés lorsqu'on vise une grande fiabilité, on peut citer les alliages à base de cuivre. Parmi les alliages déconseillés on peut citer par exemple 1'AG 3 et 1'AU 4G pour lesquels Tes relais selon I'inventionpeuvent même ne plus fonctionner. I1 convient évidemment de proscrire par ailleurs les métaux dont l'incompatibilité est notoire avec l'explosif cristallisé utilisé dans la charge relais, et vice versa. Les explosifs cristallisés préférés, utilisables dans le cadre de la présente invention pour confectionner la charge relais placée dans le réduit (6), sont ceux dont la vitesse de détonation est supérieure à 8 000 m/s pour une densité comprise entre 95 et 100% de la densité maximale (vitesse de détonation intrinsèque maximale). On peut utiliser notamment l'hexogène, l'octogène, la pentrite et le tétranitroglycolurile. D'autres explosifs ne présentant pas la caractéristique précédente , tels que llHNS, sont toutefois également utilisables, mais ils conduisent à des performances plutôt moins élevées. Un facteur important pour l'obtention des meilleurs résultats est l'état de compression de l'explosif utilisé dans le réduit (6). Des résultats tout à fait satisfaisants sont obtenus en introduisant par compression une seule variété d'explosif de granulométrie constante dans l'ensemble du réduit (6), c'est-à-dire aussi bien dans la zone de transition (7) que dans la zone renforçatrice (8). Cette introduction est effectuable en une seule opération d'une manière extrêmement fiable et satisfaisante du point de vue de la sécurité, grâce au profil conféré au réduit (6), conformément à l'invention. Toutefois il est possible d'optimiser les propriétés du relais en procédant au remplissage du réduit (6) en deux ou plusieurs étapes, éventuellement en utilisant des variétés d'explosifs différents soit par leur nature, soit par leur granulométrie. En particulier on peut avantageusement placer dans la zone de transition (7) un explosif plus sensible et/ou de granulométrie plus fine et/ou moins comprimé que l'explosif utilisé dans la zone renforçatrice (8). Par exemple une granulométrie satisfaisante est de 1 à 10 microns pour la zone de transition et de 10 à 100 microns pour la zone renforçatrice. La pression appliquée à l'explosif est de l'ordre de 1 500 à 4 000 bars, de préférence supérieure à 2 000 bars et de l'ordre de 3 000 bars. Enfin on a représenté sur les figures l'enveloppe extérieure ou alvéole (10) du relais qui est constitué d'un cylindre généralement métallique et qui est fixé, par exemple par sertissage, dans une encoche (11) pratiquée dans le corps (9) du relais. La charge explosive principale (12) relayée par le relais selon l'invention est un explosif cristallisé à grande vitesse de détonation, de préférence identique tant par sa nature que par sa granulométrie à l'explosif contenu dans la zone renforçatrice (8). Autres explosifs ou mélanges d'explosifs sont toutefois parfaitement utilisables. Les exemples et rapports d'essais suivants ne sont pas limitatifs de l'invention et montreront au contraire d'autres avantages procurés par l'invention, qui trouve notamment, mais pas exclusivement, son utilité dans le domaine des industries aéronautiques et spatiales. De l'exemple comparatif 2 ressort nettement la supériorité des relais selon l'invention par rapport aux relais décrits dans l'art antérieur, puisque ces derniers délivrent lors de leur détonation une énergie plus faible et moins focalisée que celle délivrée par lesdits relais selon l'invention bien que ceuxci comportent une charge plus faible. Par ailleurs, parmi les autres avantages procurés par l'invention-on notera particulièrement qu'un jeu relativement important est désormais autorisé entre- I'extrémité du cordeau à faible énergie (2) et le début de la zone de transition (7). EXEMPLE 1 On a fabriqué un relais conforme à l'invention destiné au relayage d'un cordeau de diamètre extérieur 1,5 mu chargé à 0,5 g/m d'hexogène. Le diamètre de l'amie explosive d'un tel cordeau est 0,75 mm. Le corps du relais était en maillechort UZ 25 N 10 Pbl et muni d'un réduit bi-tronconique comme représenté à la figure 2. La zone de transition était constituée d'un tronc de cone d'angle au sommet 220 et ses bases avaient pour diamètres 0,8 et 1,5 mu. Son remplissage était constitué hexogène de granulométrie moyenne égale à 5 migrons, mesuré au SSS Ficher, comprimé à 3 000 bars. La zone renforçatrice était constituée d'un tronc de cone d'angle au sommet 300, et ses bases avaient pour diamètres 1,5 et 2,8 mu. Son remplissage était soit de l'hexogène de granulométrie moyenne de 30 microns, soit de l'hexogène de granulométrie moyenne de 5 microns comme pour la zone de transition, comprimé à 3 000 bars; Au total la charge d'explosif était de 50 mg. Le diamètre exterieur du corps du relais était 3,5 mn et la charge principale (12) était de 1'hexogène fin et son épaisseur était de 1,75 mm. L'alvéole (10) était en maillechort. EXEMPLE 2 Le relais selon 11 invention précédemment décrit, chargé à 50 mg d'hexogène, a été comparé à un relais selon 11 art antérieur décrit par exemple dans le brevet US 3 893 395 destiné au relayage de cordeaux de diamètre 2 mm chargés à 0,8 g/m et dont la charge totale comprenait 54 mg d'hexogène comprimé à 1500 bars et de granulométrie O - 100 microns. L'angle au sommet unique était de 300 et le corps du relais était en Zamack de densité 6,3. Un tel relais devrait normalement, du fait de son chargement et du cordeau qu'il relaie, être plus puissant que le relais selon l'invention. a) Test de puissance Les deux relais ont été montés sur une plaque d'aluminium AG5 de 8 mm, sans confinement et perpendiculairement à ladite plaque. Pour chaque. type derelaís, 5 tirs ont été effectués. On a mesuré la profondeur de l'empreinte laissée dans la plaque. Pour le relais selon l'art antérieur les empreintes avaient une profondeur comprise entre 1,75 et 1,85 mu, contre 2,20 à 2,25mm pour les empreintes laissées par le relais selon l'invention. b) Amorçage d'un cordeau détonant de découpage, par le dos. Dans ce test on a disposé 4 exemplaires des deux relais précédents au contact de l'arête dorsale d'un cordeau détonant de découpage à chargement réduit (12,5 g/m d'hexogène) de type 10 CR commercialisé par la SNPE, Les trois relais selon l'invention ont amorcé le cordeau à chaque tir. Aucun des trois relais selon l'art antérieur n'a donné d'amorçage. c) Fiabilité de la transmission cordeau-relais. Dans les relais des deux types précédents on a évalué l'espace maximum tolérable entre l'extrémité du cordeau à faible énergie et le début de la zone ue de transmission (petite base du tronc de cone), pou la transmission ait quand même lieu. Pour les relais selon l'invention un espace de 6 à 7 mm n'empêchait pas la transmission (10 tirs) alors que les relais selon l'art antérieur dont le corps métallique est en alliage de densité inférieure à 8 ne donnait plus de transmission à chaque tir au delà d'un espace de 2 mm. EXEMPLE 3 On a réalisé des relais selon l'invention identiques en tous points à ceux de l'exemple 1 à l'exception de l'alvéole qui était en alliage d'aluminium AG3 et du chargement qui était réalisé en hexogène de granulométrie moyenne 5 microns, comprimé à 3 000 bars (50 mg). Par la méthode de Bruceton avec un pas de 2 mm puis de 4 mm on a déterminé les distances de réamorçage d'un relais par un relais identique placé dans le même axe. Le réamorçage a été constate dans tous les tirs où la distance des faces inférieures des alvéoles des relais était inférieure ou égale à 60 mm. Le même test, réalisé avec les relais procédemment décrits et conformes à l'art antérieur, a montré que la distance ne devait alors pas être supérieure à 24 mu. REVENDICATIONS 1. Relais pour channe de transmission de signaux pyrotechniques comportant, d'une manière connue en soi a) un évidement cylindrique axial aux dimensions du cordeau détonant relayé, à faible énergie, et muni d'un fond formant butée, lui-même muni d'un évidement circulaire central de diamètre au moins égal au diamètre de l'amie explosive dudit cordeau, b) un réduit axial, comportant une charge explosive relais, de forme possédant une symétrie de révolution et une section de surface crois sante depuis ledit évidement circulaire central, qui constitue la zone de transition entre ledit réduit axial et ledit évidement cylin drique axial, -à la zone renforçatrice, située à ltextrémité du relais où la charge relais communique sa détonàtion à une charge principale, caractérisé en ce que la valeur de l'angle que fait la tangente à la paroi du réduit avec l'axe du relais croit du niveau de la section la plus faible dudit réduit, où elle est comprise entre O et 25 , jusqu'au niveau de la section la plus grande dudit réduit, où elle est comprise entre 30 et 45 . 2. Relais conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une succession de réduits de forme tronconique ayant des angles au sommet de valeur croissante disposés de telle manière que la grande base d'un premier réduit tronconique considéré soit confondue avec la petite base du réduit tronconique qui le suit immédiatement et qui est situé plus près de la zone renforçatrice. 3. Relais conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie- seu- lement du réduit axial possède une forme tronconique, l'autre ayant un diamètre progressivement, continument mais non constamment croissant. 4. Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est fait en un métal ou alliage métallique de densité supérieure à 8, de préférence en un alliage à base de cuivre. 5. Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que~l'explosi cristallisé--utilisé pour la charge relais a une vites se de détonation intrinsèque maximale supérieure à 8000 m/s. 6. Relais selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'explosif est l'hexogène. 7. Relais selon l'une quelconque des revendications principales, caractérisé en ce que l'explosif est comprimé entre 2000 et 4000 bars. 8. Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'explosif placé dans la zone de transition est plus sensible et/ou possède une granulométrie plus fine et/ou est moins comprimé que l'explosif utilisé dans la zone renforçatrice. 9. Dispositif de transmission d'un signal pyrotechnique comprenant un ou plusieurs relais selon l'une quelconque des revendications précédentes.