Brevet FR2474157A1 — publié le 19810724

"Procédé pour la fabrication d'un ensemble détonateur électrique." La présente invention se rapporte à un procédé pour la fabrication d'un ensemble détonateur électrique compor- tant un appareil d'amorçage y associé. On connait de multiples modes de réalisation de ces ensembles détonateurs. Tous ces dispositifs connus nécessitent toutefois des unités de sécurité propres sauf dans les cas o on utilise des systèmes explosifs dits du type à fils en pont, dénommés ci-après systèmes EBW par abréviation, ou des déto- nateurs d'explosifs dits du type à feuille, dénommés ci-après EFD par abréviation. L'inconvénient des unités de sécurité actuelles, par exemple pour les cônes de combat, réside dans la complexité de la mécanique pour interrompre la chaîne d'amorçage en vue d'obtenir une séparation entre les composants primaires de l'explosif et la charge explosive principale afin que le stockage et le transport, etc., puissent s'effectuer sans risque. De telles interruptions ont été jusqu'ici nécessaires dans la pratique afin d'éliminer tous risques dus aux diffé- rentes sollicitations extérieures agissant sur les explosifs primaires sensibles. Comme déjà indiqué, ces dispositifs de sécurité méca- niques ne pouvaient être supprimés que si on utilisait les- dits systèmes EBW ou EFD dans lesquels on ne recourt qu'à des explosifs secondaires. Ces systèmes présentent toutefois également l'inconvénient majeur de nécessiter des tensions d'environ 2kV pour 1 uF - donc des valeurs énergétiques de 2 J - ce qui à son tour exige des unités électroniques extrê- mement importantes, complexes et volumineuses. De tels systè- mes ne conviennent donc que pour des systèmes d'armes relati- vement grands. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un ensemble détonateur qui, sans l'utilisation de dispositifs de sécurité mécaniques supplémentaires ou de systèmes EBW ou EFD, soit garanti contre tout amorçage intem- pestif. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que pour l'amorçage de la gaine-relais, on utilise deux points d'amorçage à détonation en sens contraire de façon à mettre à profit l'effet Dautriche connu et que l'ensemble détonateur soit ainsi à sécurité intrinsèque. Selon une autre particularité de l'invention, les dé- tonateurs électriques sont amorcés simultanément. Il est par ailleurs avantageux que la gaine-relais soit excentrée par rapport à la ligne dé symétrie de l'en- semble détonateur. Selon une autre particularité de l'invention, les dif- i férents points d'amorçage sont excités avec des décalages de temps différents. Dans le procédé selon l'invention, une charge creuse peut être commutée d'un amorçage central à grande puissance de pénétration à un amorçage excentrique découpant une ligne de grande section transversale. k'amorçage le long d'une gaine relais peut de préféren- ce s'effectuer en continu par variation du décalage de temps des deux détonateurs électriques, de sorte que dans les char- ges creuses, la longueur de coupe ou la profondeur de perfo- ration peut être réglée en continu. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention se caractérise par le fait qu'aux deux extrémi- tés d'un tube de bourrage muni d'une charge explosive sont disposés des moyens d'amorçage électriques avec détonateurs à flamme ou des ensembles détonateurs électriques et qu'à cet effet la gaine-relais comportant éventuellement une char- ge de renforcement en forme de cône pointu est disposée dé- calée d'une certaine distance par rapport à-la ligne de sy- métrie. Dans le dispositif selon l'invention, les sous-ensem- bles électroniques de l'appareil d'amorçage avec l'ensemble détonateur électrique sont réunis en une seule unité de cons- truction. Il y a lieu de mentionner ici qu'en raison de sa petite structure rendue possible, l'ensemble détonateur selon l'in- vention peut être conçu sous un faible volume et d'un faible poids. Par ailleurs, on peut aussi utiliser sans danger des moyens d'amorçage sensibles, car la sécurité est assurée ici par une séquence d'amorçage déterminée des deux moyens d'a- morçage qui ne doivent être allumés qu'avec un décalage de temps parfaitement déterminé ou, en cas de conception appro- priée, simultanément dans des zones des microsecondes ou même en dessous. Comme un tel amorçage aussi bien simultané qu'en particulier avec décalage de temps déterminé est pratiquement à l'abri des sollicitations extérieures, ce dispositif propo- sé par l'invention représente unroystème d'amorçage de très grande sécurité. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente une coupe transversale d'un mode de réalisation pris comme exemple; - la figure 2 est une coupe suivant A-A de la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale d'un système à charge creuse; - la figure 4 est une vue en plan de la figure 3; la figure 5 est une coupe transversale partielle repré- sentant un autre mode de réalisation pris comme exemple d'un ensemble détonateur. - les figures 6 à 9 représentent des schémas synopti- ques de divers appareils d'amorçage. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 d'un ensemble détonateur selon l'invention comporte un tube de bourrage 1 dans lequel se trouve une charge explosive 2. Aux deux extrémités du tube sont installés des moyens d'a- morçage électriques 3a, 3b, des détonateurs à flamme 4a, 4b pouvant être montés en aval des deux moyens d'amorçage électriques. Au lieu des chaînes d'amorçage constituées par les éléments 3a, 3b et 4a, 4b, on peut également utiliser des détonateurs électriques sous forme d'unités de construc- tion complète. L'épaisseur de paroi, le matériau du tube de bourrage 1 ainsi que son diamètre intérieur, et par conséquent le dia- mètre de la charge explosive 2, sont choisis en liaison avec le type de charge explosive de façon que lors de la détona- tion de seulement l'un des moyens d'amorçage électriques 3a, 4a, 3b ou 4b, il ne se produise aucun amorçage radial vis-à- vis de la gaine-relais 5 et par conséquent également de la charge de renforcement 9. La force de l'onde- de choc est cer- tes en mesure de briser éventuellement la charge explosive par élargissement du tube de renforcement, mais non de provo- quer une détonation. Toutefois, si l'onde de détonation des deux extrémités se rencontre à l'intérieur de la longueur 8 de la gaine-relais 5, il se produit comme on le sait une pression d'onde de choc considérablement accrue, dite effet Dautriche, qui est alors en mesure d'amorcer la gaine-relais et par conséquent également la gaine de renforcement, etc. Pour l'amorçage de la gaine-relais 5 dans le plan de symétrie 6, donc en cas de disposition dite centrale des char- ges 5 et 9, il faut donc un allumage simultané des moyens d'amorçage électrique 3a, 3b et un démarrage simultané de la détonation dans les deux moyens d'amorçage 4a, 4b de même qu'au niveau des points d'amorçage. La dispersion dans le temps A t ne peut donc être au maximum que t= + 2 L/2: D = + L/D. L étant la longueur 8 de la gaine-relais 5-et D la vitesse de détonation de la charge explosive 2. Si la longueur 8 de la gaine-relais est par exemple de 12 mm et que la vitesse de détonation est de 8 mm/1 sec, la dispersion de la réaction des organes d'amorçage y compris la transmission de l'amorça- ge ne doit pas dépasser + 1,5 psec. Si la dispersion est su- périeure, l'effet Dautriche se produit à l'extérieur de la gaine-relais 5 et cette dernière n'est plus amorcée. En ré- duisant la longueur L, on peut encore augmenter l'exigence relative à un amorçage plus exact et par conséquent à une sécurité plus grande, mais la sûreté de fonctionnement dimi- nue en conséquence. Il s'agit donc de trouver à chaque fois le meilleur compromis entre la sûreté de fonctionnement-donnée par les moyens d'amorçage- la dispersion dans le temps de- leur réaction, la transmission de l'amorçage et la vitesse de détonation, vis-à-vis des déclenchements-intempestifs dus à des causes extérieures. Un allumage simultané dû à des évènements extérieurs, par exemple la foudre et les décharges de tension très éle- vées qui en résultent, pourrait éventuellement en cas de câblage et de structure électronique déficients, provoquer encore un amorçage. Si toutefois la gaine-relais 5 est instal- lée excentrée de la distance 7 par rapport à la ligne de sy- métrie 6, l'effet Dautriche par la gaine-relais 5 ne se pro- duit que si les deux moyens d'amorçage ne sont amenés à réa- gir qu'avec un décalage de temps At. Par cette mesure, on augmente encore la sécurité attendu que la probabilité que les deux détonateurs réagissent fortuitement dans l'interval- le de temps T est encore diminuée de plusieurs puissances de dix. Le décalage de temps L t entre les deux moyens d'amorça- ge pour obtenir précisément un amorçage central dans la gaine- relais 5 disposée excentriquement, est donné par la formule 2 L A t _= e Le étant la distance excentrique et D la vitesse de détona- tion. Si par exemple la distance Le est égale à 24 mm et D à 8dm /pusec., le décalage de temps nécessaire est de 6 ysec. pour obtenir l'effet Dautriche au milieu de la gaine-relais 5. Pour un diamètre de 12 mm de la gaine-relais 5, le décalage de temps ût ne doit donc pas s'écarter au maximum de + 1,5 usec, c'est-à-dire que les valeurs ne devront être ni inférieures ni supérieures à 4,5-7,5i-secondes si l'on veut obtenir un amorça- ge dans la gaine-relais. Pour la détonation, on obtient ainsi un dispositif de sécurité qui, d'une structure très simple, garantit une grande sûreté de fonctionnement et une grande sé- curité. Les différents appareils d'amorçage pour l'ensemble détonateur proposé sont représentés sur les figures 6 à 9. L'appareil d'amorçage représenté sur la figure 6 pour un allumage simultané se compose d'une électronique de commande 20 qui est alimentée électriquement par une source d'énergie 21. A la fermeture du contact 22, le courant se décharge par les deux éléments électro-explosifs 23, 24 montés ecn Parallèle ou en série. Un montage analogue est représenté sur la figure 7. Ici, la source d'énergie 121 charge un condensateur 126 par l'intermédiaire d'une résistance de charge 125. Par le contact 122, ce condensateur 126 se décharge sur les deux éléments 123, 124. La figure 8 représente le schéma synoptique corres- pondant à un amorçage défini des éléments électro-explosifs avec un décalage de temps prédéterminé. Le contact 222 com- mande un formeur d'impulsions 225. Ce formeur d'impulsiorn dé- clenche maintenant un étage d'amorçage 226 qui provoque la réponse sans temporisation de l'élément électro-explosif 223. Parallèlement au déclenchement de l'étage d'amorçage 226 se produit une excitation du générateur de temporisation 227 qui, après le temps de temporisation réglé, déclenche l'étage d'amorçage 228 qui à son tour provoque la réaction temporisée de l'élément électro-explosif 224. La figure 3 représente un exemple de réalisation de l'invention dans le cas d'une charge creuse. Celle-ci se com- pose d'une enveloppe 303 avec un revêtement conique 301 et de la charge explosive 302. Dans l'axe situé au centre se trouve la gaine-relais 305. Par ailleurs, l'ensemble détonateur 100 est disposé conformément à l'exemple déjà décrit, les deux détonateurs électriques 304a, 304b, en l'occurrence des déto- nateurs sans moyens d'amorçage et séparés, coopèrent sous for- me d'une unité de construction avec la charge explosive 306 et le tube de bourrage 307. L'électronique 308 se trouve sur la face frontale de la charge explosive 302 dans tout le plan de la section transversale et estmaintenue par l'enveloppe 303 sur la charge explosive, l'ensemble détonateur électrique selon l'invention étant logé à l'intérieur dans une fente 309. Grâce au décalage de temps prédéterminé pour la réponse des deux détonateurs électro-explosifs 304a, 304b, l'effet Dautriche se produit sur la gaine-relais centrale 305 si bien que la charge creuse est amorcée dans son centre. Si maintenant, dans le cas d'une charge creuse, il se produit un amorçage excentrique, le dard de la charge creuse est élargi de façon qu'il n'en résulte plus une grande puissan- ce de pénétration, mais en revanche un effet de coupe sensi- blement plus important. Cet effet est avantageusement exploité dans la lutte contre les blindés, les véhicules et analogues, *4 74157 car dans ces objectifs, on ne recherche pas tant une grande puissance de perforation, qu'une section transversale relati- vement grande du trou percé dans l'objectif. Cet amorçage excentrique est obtenu dans l'exemple représenté sur la figure 3 par la gaine-relais excentrique 310. Il suffit à cet effet de choisir la temporisation de la réponse des deux détonateurs électriques 304a, 304b de façon que la rencontre détonante ait lieu au-dessus de la gaine- relais excentrique 310 et que celle-ci soit ainsi amorcée. Pour 1O ce faire, on utilise simplement un appareil d'amorçage qui permette les deux temporisations possibles pour la réponse des détonateurs électriques 304a, 304b de façon que la ren- contre des ondes des détonateurs pour la grande puissance de pénétration de la charge creuse s'effectue au-dessus de la gaine-relais 305 pour obtenir un grand effet de coupe dans l'objectif. La figure 5 représente un ensemble détonateur 100 avec une gaine-relais 405 qui s'étend sur une assez grande zo- ne de l'ensemble détonateur électrique à sécurité intrinsèque. Les détonateurs électriques sont désignés par 404a et 404b, la charge explosive par 406 et le tube de bourrage par 407. Par un choix judicieux de la temporisation des détonateurs électriques 404a, 404b, on peut régler en continu l'excentri- cité de l'amorçage, auquel cas, on peut passer d'un effet de coupe de droite à gauche correspondant à des effets de dard par l'amorçage de gauche à droite, car le dard, et par con- séquent également l'effet de coupe varie toujours dans le sens opposé de la position d'amorçage dans la charge creuse. La figure 9 représente un appareil d'amorçage corres- pondant à l'exemple de réalisation ci-dessus. L'impulsion d'entrée 522 commande ici un étage formeur d'impulsions 525 qui excite un générateur de temporisation 529 comportant un temps de temporisation fixe. Ce générateur déclenche pour sa part l'étage d'allumage 526 qui provoque à son tour la réaction de l'élément électro-explosif 523. L'étage formeur d'impulsions 525 déclenche simultanément le générateur de temporisation 527 qui est réglable de l'extérieur. Après une temporisation variable, le générateur 527 déclenche alors 4 774157 l'étage d'amorçage 528 qui provoque lui aussi la réponse de l'élément 524. Grâce aux dispositions qui viennent d'être décrites et expliquées, on réalise un ensemble détonateur à sécurité intrinsèque qui ne nécessite plus aucun-dispositif de sécu- rité et qui permet ainsi la construction d'unités- à volume sensiblement réduit. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour la fabrication d'un ensemble détonateur électrique comportant un appareil d'amorçage y associé, carac- térisé par le fait que pour l'amorçage de la gaine-relais on utilise deux points d'amorçage à détonation en sens contraire de façon à mettre à profit l'effet Dautriche connu et que l'ensemble détonateur soit ainsi à sécurité intrinsèque. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les détonateurs électriques sont amorcés simultanément. 3.- Procédé selon les revendications 1 et 2, caractéri- sé par le fait que la gaine-relais (5) est disposée décalée excentriquement par rapport à la ligne de symétrie de l'ensem- ble détonateur (100). 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on excite les différents points d'amorçage avec des décalages de temps différents. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'une charge creuse peut être commutée d'un amorçage central avec grande puissance de pénétration à un amorçage excentrique découpant un trou de grande section transversale. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'amorçage le long d'une gaine-relais s'effectue en continu par variation du décalage de temps des deux détonateurs électriques et qu'ainsi dans les charges creuses on peut régler en continu la longueur de la coupe ou la profondeur de perforation. 7.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'aux deux extrémités d'un tube de bourrage (1) muni d'une charge explosive (2) sont disposés des moyens d'amorça- ge électriques (3a, 3b) avec détonateurs à flamme (4a, 4b) ou des ensembles détonateurs électriques et qu'à cet effet la gaine-relais (5) éventuellement avec une charge de renforce- ment (9) en forme de cône pointu est disposée décalée d'une certaine distance (7) par rapport à la ligne de symétrie (6). 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les sous-ensembles électroniques (figures 6 à 9) de l'appareil d'amorçage (par exemple 308) avec l'ensem- ble détonateur électrique (100) sont réunis en une seule et meme unité de construction.