Brevet FR2650586A1 — publié le 19910208

", - 2650586 - 1 Le secteur technique. de la présente invention est celui des compositions d'allumage pour retards pyrotechniques incorporés dans une munition ou dans un dispositif de sé- cur-ité et d'armement (DSA). Les retards pyrotechniques, du type cordeau-retard, comprennent une composition d'allumage, une composition pyro- technique retardatrice confinée dans une gaine métallique, et éventuellement un explosif relais de sortie. Ils sont utili- sés dans une chalne pyrotechnique pour induire une temporisa- tion. De nombreux retards pyrotechniques ont été propo- sés pour obtenir une vitesse de combustion de l'ordre de quelques centimètres à la seconde. A ce titre, on peut citer les brevets US-A-4 144 814 et FR-A-2 464 932 qui décrivent tout particulièrement des compositions retards. Toutefois, ces compositions sont toujours initiées électriquement par fil chaud et non pas par percussion, ce qui les rend inappli- cables dans les munitions ou dans les dispositifs de sécurité et d'armement. D'autre part, il est à ce jour impossible d'initier les compositions retards lorsqu'elles ont un diamè- tre inférieur à 3 mm. Lors de la conception d'une munition ou d'un DSA, il est souvent avantageux de recourir à une temporisation par retard pyrotechnique. La solution habituellement adoptée consiste à définir un retard propre au système étudié, gén&- ralement un tube contenant une composition retardatrice char- gée par compression. Un tel retard est fiable et précis, mais relativement encombrant. Ainsi, lorsqu'un réglage de la durée de la temporisation est nécessaire (comme pour certaines fu- sées de projectiles de mortier), les contraintes d'encombrement amènent à prévoir la possibilité d'initier la composition retardatrice comprimée plus ou moins près du re- lais d'amorgage, par déplacement mécanique d'un des éléments de la fusée (porte-retard ou porte-relais). Une telle solu- tion n'est pas satisfaisante, car elle entralne une certaine imprécision. -2- Ainsi, à l'heure actuelle, bien des problèmes de temporisation n'ont pas de solution pyrotechnique, et on'doit recourir à des techniques de temporisation plus complexes (horlogères par exemple), souvent plus encombrantes et plus coûteuses. Le but de la présente invention est donc de propo- ser une composition d'allumage pour retard pyrotechnique amorgable par percussion, apte à s'intégrer dans une munition ou dans un dispositif d'armement et de sécurité, de diamètre réduit et de faible coût. L'invention a donc pour objet une composition d'allumage initiable par percussion pour retard pyrotechni- que, caractérisée en ce qu'elle comprend une première compo- sition d'amorcage par percussion et une seconde composition constituée d'un mélange de poudres de titane et de bore. La première composition peut être un comprimé de chlorate de potassium, de thyocianate de plomb, de-sulfure d'antimoine et de styphnate de plomb. La seconde composition peut comprendre 80% en masse de poudre de titane et 20% en masse de poudre de bore. La première composition peut être comprimée à une pression comprise entre 0,5.108' et 2.108 Pa et la seconde composition à une pression comprise entre O,5.108 et 2,5.108 Pa. L'invention concerne également l'application de la composition d'allumage à la réalisation d'un cordeau retard, intégré dans une gaine métallique d'un diamètre extérieur in- férieur ou égal à 3 mm, renfermant une composition pyrotech- nique brûlant à une vitesse inférieure ou égale à 4 mm/s. Un avantage de la présente invention réside dans l'obtention d'une composition d'allumage de faibles dimen- sions, simple à mettre en oeuvre et à fabriquer. Un autre avantage réside dans le fait que la compo- sition d'amorçage initie des cordeaux retards de faible dia- mètre, c'est-à-dire inférieur ou égal à 3 mm. On peut donc mettre à profit les propriétés des compositions retards connues dans des dispositifs dans lesquels il était impossi- ble de les utiliser jusqu'alors. -3- Un autre avantage réside dans le fait que la compo- sition retard est initiée sans désorganisation ou destruction de l'alvéole qui la renferme, évitant ainsi une perturbation de la chalne pyrotechnique. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture du complément de-description donné ci-après. La composition retard en elle-même est bien connue de l'homme de l'art. Elle est constituée de tungstène, de chromate de baryum et de perchlorate de potassium répartis suivant les pourcentages en masse respectifs suivants et ce à titre d'exemple: 28, 62, et 10. On met à profit les proprié- tés de cette composition à savoir: - une combustion faiblement gazeuse avec un risque atténué d'éjection de résidus et de désorganisation.de l'un quelconque des constituants de la chalne pyrotechnique, voire d'endommagement du DSA, - une sécurité d'emploi et de stockage du fait de la faible sensibilité, - une excellente tenue au vieillissement (durée de vie) 20 ans à 20 C, excédant, largement la période de stockage moyenne de la plupart des munitions et n'imposant donc pas de visite durant-cette même période. Toutefois, il est bien connu que cette composition présente l'inconvénient d'être difficile à allumer, car elle requiert une quantité de chaleur importante. Il a donc fallu définir une composition d'allumage spécifique présentant toutes les garanties de fiabilité et de sécurité et ayant un pouvoir calorifique élevé durant un laps de temps relativement important de quelques millisecondes. Cet allumeur comprend une composition d'amorçage par percussion combinée à une composition titane-bore. Ces deux compositions sont connues en elles-mêmes, mais elles niont jamais été associées et de plus on ne connalt aucune utilisation industrielle de la composition titane-bore en py- rotechnie. La composition titane-bore présente certaines qua- lites qui la rendent particulièrement apte à l'usage envisagé: -4- pouvoir calorifique élevé, - combustion rigoureusement sans gaz et donc sans risques de projection de résidus, de désorganisation du com- primé de titane-bore pouvant entrainer un mauvais contact en- tre cette même composition et la composition retardatrice, et empêcher ainsi la transmission de la combustion, - produits de base (titane et bore) non pyrotechni- ques, de mise en oeuvre aisée et sûre, ce qui améliore la sé- curité en fabrication, - production d'un allumage de la composition retard par front de combustion. La granulométrie du titane et du bore n'a pas d'influence notable sur les performances de la composition d'allumage. La poudre de titane a une granulométrie moyenne de l'ordre de 15 vm et la poudre de bore de 1,2 pm. La composition titane-bore.étant impossible à allu- mer par percussion, il est indispensable de prévoir une com- position d'amorçage. Cette dernière est constituée par un comprimé de chlorate de potassium, de thyocianate de plomb, de sulfure d'antimoine et de styphnate de plomb. Cette compo- sition est connue et est facile à initier par percussion. Elle est suffisamment énergétique pour initier la composition chaude de titane-bore, sans pour autant la désorganiser ni détruire l'alvéole. Son énergie de percussion est de l'ordre de 0,1 Joule et elle engendre une forte énergie de sortie, de l'ordre de 100 Joules. Enfin, la déflagration de cette compo- sition n'est transmise ni à la composition titane-bore, ni à la composition pyrotechnique retard. Ces deux compositions permettent d'obtenir un allu- meur de dimension très réduite, de 4 mm de diamètre et de 5 mm de hauteur. On réalise donc un retard comprenant une amorce de tête sertie sur une extrémité d'une gaine métallique. Cette gaine peut être par exemple une gaine de plomb ou d'étain d'environ 3 mm de diamètre interne. L'autre extrémité de ce cordeau porte un relais de sortie, réalisé de manière connue et qui ne fera pas l'objet d'une description plus détaillée. -5- - L'amorce de tête est constituée par une alvéole dans laquelle on a comprimé la première composition d'amorçage et la seconde composition. L'alvéole présente à son extrémité un trou de passage pour un percuteur, obturé par un paillet mince assurant l'étanchéité. Industriellement, le cordeau retard est obtenu à partir d'un tube de grand diamètre que l'on coupe à une lon- gueur déterminée et que l'on remplit ensuite de composition retardatrice. Après scellement des extrémités, on introduit ce tube dans une machine qui va le rouler entre des galets jusqu'à obtention du diamètre désiré, la longueur du cordeau étant bien sûr fonction de ce diamètre. A titre d'exemple, on peut obtenir des cordeaux sous gaine étain de 3 mm de diamètre externe, à partir d'un tube de 17 mm de diamètre extérieur. Au cours de cette opera- tion, la composition retardatricesubit une compression pou- vant aller jusqu'à plusieurs centaines de Pascal. Il faut noter cependant que le taux de compression de cette composi- tion est pratiquement sans influence sur la vitesse de com- bustion comme l'ont montré les essais effectués. Divers essais de fonctionnement ont permis de véri- fier la fiabilité d'un ensemble retard pyrotechnique, de dé- finir précisément les composants pyrotechniques et d'en optimiser les masses. Il en résulte les compositions suivan- tes (% exprimés en masse): - première composition: 25 mg, comprimée à 168 Pa, chlorate de potassium............ 52 % thiocyanate de plomb........... . 25 % sulfure d'antimoine.............. 13 % styphnate de plomb..........DTD: ...... 10 % - seconde composition: 80 mg, comprimée à 1,5.108 Pa, titane.......................... 81,6% bore............................ 18,4% - paillet en étain de 0,05 mm d'épaisseur,..DTD: - cordeau à gaine étain ou plomb de diamètre exté- rieur 3 mm, - composition retardatrice: tungstène........................ 28% chromate de baryum............... 62% perchlorate de potassium........ . 10% La granulométrie du tungstène est inférieure à 20 Pm. Une cinquantaine de retards réalisés avec les pro- portions ci-dessus ont été tires. Aucun raté d'allumage n'est observé bien que l'énergie de percussion soit de l'ordre de 0,1 Joule et on obtient les résultats suivants sur un cor- deau de 10 cm de longueur: - durée maximale 15,9 s - durée minimale 14,03 s - durée moyenne 14,8 s - écart type 0,45. Cette réalisation donne satisfaction sur le plan des performances. On teste l'ensemble en imposant des rayons de courbure minimaux. Il n'y a pas de rates d'allumage et les temps de fonctionnement oscillent alors entre 14,54 et 15,98 s, valeurs comparables à celles obtenues avec un cordeau rec- tiligne. Ces essais mettent en évidence l'intérêt de l'usage de compositions sans gaz, qui n'engendrent ni projections, ni destruction de la gaine du cordeau, ni non fonctionnement. Il est par ailleurs intéressant de constater une parfait-e trans- mission de la combustion dans des conditions aussi défavora- bles, malgré les cassures engendrées par les pliages à courbure très faible. Une autre série d'essais a porté sur le fonctionne- ment à basse température, conditions les plus contraignantes, de quatre retards pyrotechniques mis en enceinte climatique pendant 2H30 à -40 C. Les durées de fonctionnement varient de 14,90 s à 15,83 s, durées tout à fait comparables avec celles obtenues à température ambiante. Enfin, la composition retardatrice a fait l'objet d'essais de vieillissement qui laissent présager une durée de vie supérieure à 20 ans à 30 C et 10. ans à-60 C. Le retard selon l'invention peut être utilisé cha- que fois que l'on désire les caractéristiques suivantes: - combustion très lente (2 mm/s) induisant des durées de temporisation importantes pour une faible longueur de cordeau et donc une masse réduite, ce qui est important dans le cas de dispositifs embarqués, - facilité d'intégration dans un système grace à la - 7 - flexibilité du cordeau et à son aptitude à fonctionner malgré les pliures, - bonne reproductibilité des performances qui ne sont pratiquement pas affectées par les conditions d'utilisation, conservation des performances à basse température, - bonne tenue au vieillissement. On a testé avec succès d'autres compositions d'allumage dans lesquelles les pourcentages respectifs de ti- tane et de bore variaient entre 68% et 32% d'une part, et 81,6% et 18,4% d'autre part. Le remplacement du titane par le zirconium permet d'obtenir les mêmes résultats. -8- REVENDICATIONS 1 - Composition d'allumage initiable par percussion pour retard pyrotechnique, caractérisée en ce qu'elle com- prend une première composition d'amorçage par percussion et une seconde composition constituée d'un mélange de poudres de titane et de bore. 2 - Composition d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première composition est un com- primé de chlorate de potassium, de thyocianate de plomb, de sulfure d'antimoine et de styphnate de plomb. 3 - Composition d'allumage selon la revendication 2, caractérisée en ce que la seconde composition comprend 80% en masse de poudre de titane et 20% en masse de poudre de bo- re. 4 - Composition d'allumage selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première composition est compri- mée à une pression comprise entre 0,5.108 et 2.108 Pa et la seconde composition à une pression comprise entre 0,5.108 et 2,5.108 Pa. - Application de la composition d'allumage selon l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisa- tion d'un cordeau détonant intégré dans une gaine métallique d'un diamètre extérieur inférieur ou égale à 3 mm, renfermant une composition pyrotechnique brûlant à une vitesse inférieu- re ou égale à 4 mm/s.