Brevet FR2928998A1 — publié le 20090925

Paillet et détonateur sans explosif primaire comprenant un tel paillet. La présente invention se rapporte à un paillet amélioré, prévu pour équiper un détonateur. L'invention se rapporte aussi à un détonateur sans explosif pri-5 maire équipé d'un tel paillet. Les détonateurs avec explosif primaire présentent une très haute fiabilité de fonctionnement, car l'explosif primaire peut être mis en régime détonnant par une simple flamme ou par un choc mécanique. L'inconvénient majeur de ce type de détonateur, c'est que l'explosif primaire est instable, donc dangereux et délicat à 10 manipuler. Des détonateurs sans explosif primaire utilisent l'impact d'un projectile lancé à grande vitesse sur un explosif secondaire. L'absence d'explosif primaire pré-sente l'avantage d'une augmentation de la sécurité d'utilisation, notamment une réduction de la sensibilité aux chocs et aux décharges électrostatiques. Un tel dé- 15 tonateur présente aussi l'avantage de pouvoir être utilisé à des températures élevées. Cependant, la mise en détonation des explosifs secondaires généralement utilisés nécessite une vitesse minimale d'impact supérieure à 500 m/s. Le but de l'invention est de proposer des moyens pour un détonateur sans explosif primaire ayant une fiabilité améliorée, permettant notamment d'assurer 20 une vitesse d'impact suffisamment élevée. Selon un premier objet de l'invention, un tel objectif est atteint grâce à un paillet pour détonateur, caractérisé en ce que le paillet a une forme sensiblement de révolution d'un axe de paillet et comprend une zone centrale formant projectile et une zone de maintien, périphérique à ladite zone centrale, lesdites zones étant 25 formées d'une seule pièce, ladite zone centrale ayant une épaisseur axiale toujours supérieure à une épaisseur axiale de la zone de maintien. La zone de maintien peut avantageusement avoir la forme d'une bague et le paillet comprendre une zone intermédiaire de forme sensiblement cylindrique s'étendant vers l'avant entre un bord intérieur de la zone de maintien et un bord 30 extérieur du projectile, l'épaisseur radiale de la zone intermédiaire étant inférieure ou égale à l'épaisseur axiale de la zone de maintien. De préférence l'épaisseur axiale de la zone de maintien est sensiblement constante, ce qui permet un main-tien aisé et sensiblement étanche du paillet autour de la zone formant projectile. La surépaisseur de la zone centrale permet notamment de s'assurer qu'une déchirure n'apparaisse pas au centre du projectile, malgré les fortes pressions nécessaire pour atteindre une vitesse d'éjection suffisamment élevée. Ainsi, comme on le décrit par la suite, on peut avoir une zone centrale plus épaisse à proximité de l'axe qu'à sa périphérie, ce qui limite le risque de déchirure en son centre, sans alourdir excessivement son paillet, dont la vitesse d'éjection diminue proportionnellement au poids. Le projectile peut prendre plusieurs formes. Il peut notamment: -avoir une épaisseur axiale sensiblement constante ; ou, - avoir une épaisseur axiale qui varie progressivement en augmentant à mesure où on se rapproche de l'axe ; - comprendre plusieurs parties coaxiales, chaque partie ayant une épaisseur axiale constante qui est d'autant plus grande que ladite partie est plus proche de l'axe ; - avoir une surface avant convexe ; - avoir une surface arrière concave ; ou, - avoir une surface arrière plane. De telles architectures du paillet garantissent une découpe complète, propre et nette du paillet, c'est-à-dire une séparation optimale entre la zone formant projectile et celle assurant le maintien du paillet. Selon un deuxième objet de l'invention, un tel objectif est atteint par un détonateur comprenant un paillet tel que précédemment décrit. D'autres moyens peuvent participer à améliorer la fiabilité d'un tel détonateur. Notamment, le détonateur peut comprendre un corps et une entretoise montée par emboîtement à l'avant du corps, le corps portant une cartouche de poudre d'initiation et un système de mise à feu pour la poudre d'initiation, le corps et l'entretoise formant entre eux une chambre d'expansion pour la poudre d'initiation, l'entretoise portant une cartouche d'explosif récepteur et formant, entre le paillet et la cartouche d'explosif récepteur, un canon pour le projectile, le paillet étant monté de sorte que le projec- tile vient s'inscrire dans le canon et de sorte que la zone de maintien est pincée axialement entre une face arrière de l'entretoise et une face avant d'une rondelle de maintien. Avantageusement, le détonateur comprend, entre l'entretoise et une paroi du corps avec laquelle l'entretoise est emboîtée, des moyens d'étanchéité aux gaz issus de la combustion de ladite poudre d'initiation. De tels moyens d'étanchéité permettent de confiner ces gaz dans la chambre d'expansion, donc d'y atteindre une pression élevée. On peut ainsi prévoir une pression de rupture élevée pour le paillet, ce qui garantit une vitesse d'éjection élevée pour le projectile, et donc une vitesse d'impact suffisante sur l'explosif récepteur. Compte tenu des tolérances de fabrication, notamment du détonateur et de l'explosif, une étanchéité suffisante permet d'avoir une marge importante entre la vitesse d'éjection et la vitesse mini- male requise. Cette marge permet d'assurer une bonne fiabilité du détonateur. Les moyens d'étanchéité peuvent comprendre au moins un joint torique, disposé dans une gorge d'une paroi extérieure de l'entretoise. Ils peuvent comprendre au moins un joint métalloplastique. La poudre d'initiation peut comprendre au moins une poudre d'inflammation. Elle peut en outre comprendre une ou plusieurs poudres généra- trices de gaz. L'explosif récepteur est avantageusement un explosif secondaire, ce qui lui confère une grande stabilité et garantit une plus grande sécurité pour un utilisateur lors de la manipulation du détonateur. Le système de mise à feu pour la poudre d'initiation peut comprendre un fi-lament permettant le passage d'une impulsion électrique qui permet l'échauffement et la mise à feu de la poudre d'initiation. Le système de mise à feu pour la poudre d'initiation peut comprendre des fibres optiques permettant le guidage d'un rayon laser, l'impact d'une lumière d'une lumière laser permettant l'échauffement et la mise à feu de la poudre d'initiation. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non limitatifs. Aux dessins annexés : - la figure 1 est une coupe axiale d'un détonateur selon l'invention, équipé d'un premier mode de réalisation pour un paillet selon l'invention ; - les figures 2 à 7 sont des coupes axiales qui illustrent six autres modes de réalisation pour un paillet selon l'invention ; et, - les figures 8 et 9 illustrent schématiquement deux modes de réalisation pour une cartouche de poudre d'initiation utilisable dans un déto- nateur selon l'invention. - Les figures 10 et 11 illustrent deux modes de réalisation pour un embout détonnant, qui diffère du mode de réalisation de la figure 1. Pour la suite de la description, l'avant est arbitrairement défini comme la droite de la figure 1. La figure 1 représente une coupe longitudinale d'un détonateur 2 selon l'invention. Le détonateur 2 est de forme sensiblement de révolution autour d'un axe longitudinal X2. Le détonateur 2 comprend un corps creux 4 et un embout détonant 6. Le corps 4 sert de support d'assemblage aux différents composants du détonateur. Une cartouche de poudre d'initiation 8 est logée à l'intérieur du corps 4, à proximité d'une zone antérieure 10 du corps 4. La cartouche 8 est montée sur un support 11 monté ajusté à l'intérieur du corps creux 4. Le détonateur 2 comprend en outre des moyens de mise à feu 12 pour une poudre d'initiation contenue dans la cartouche. Les moyens de mise à feu s'étendent longitudinalement dans le corps depuis l'arrière de la cartouche 8. Dans l'exemple illustré, les moyens de mise à feu sont du type à filament 14, c'est-à-dire qu'ils comprennent un filament noyé dans la poudre et porté par des électrodes s'étendant depuis la cartouche vers l'arrière du corps. L'embout détonant 6 est monté dans une zone antérieure 10 du corps creux 4. Il est immobilisé axialement entre un épaulement intérieur 16 du corps 4 et une extrémité rabattue 18 du corps 4, à l'avant de la zone antérieure 10. La zone antérieure 10 comprend en outre une paroi périphérique 19 cylindrique, à l'intérieur de laquelle est ajusté l'embout détonant 6. L'embout détonant 6 comprend, axialement et d'arrière en avant, une ron- delle 20, un paillet 22, une entretoise 24 et une cartouche 26 d'explosif récepteur, ici un explosif secondaire. La rondelle 20 est immobilisée axialement, entre l'épaulement 16 et le paillet 22. Le paillet 22 est immobilisé axialement entre la rondelle 20 et l'entretoise 24. L'entretoise 24 est immobilisée axialement par sertissage entre le paillet 22 et l'extrémité rabattue 18 du corps 4. Avantageusement, les pièces 20,22,24 sont assemblées l'une avec sa voisine par brasage, soudure, ou tout autre procédé permettant de garantir une étan- chéité aux gaz entre ces pièces. L'épaulement 16 est disposé immédiatement à l'avant de la cartouche d'initiation 8, de sorte qu'une chambre d'expansion 28 est formée par le corps, autour de la cartouche d'initiation 8, le support de cartouche 11, à l'arrière de la cartouche 8, ainsi que par la rondelle 20 et le paillet 22, à l'avant de la cartouche 8. L'entretoise 24 forme intérieurement un alésage axial cylindrique 30 de diamètre D30. Cet alésage débouche sur toute sa section transversale à l'arrière de l'entretoise. L'avant de l'alésage comprend un fond annulaire 31 dans lequel débouche un logement 32 pour l'explosif secondaire. A son débouché dans l'alésage, le diamètre D32 du logement 32 est inférieur au diamètre D30 de l'alésage 30. Ainsi, le logement 32 forme d'abord, arrière en avant, un rétrécissement cylindrique de diamètre D32, puis s'évase de façon conique vers l'avant jusqu'à une extrémité avant de l'entretoise. L'explosif secondaire est maintenu confiné dans le logement 32, et, au-delà, par une enveloppe 34, rabattue sur une portion avant de l'entretoise qui s'étend au-delà de l'extrémité avant 18 du corps 4. L'enveloppe 34 formant une extrémité avant du détonateur 2. L'enveloppe permet le confinement de la cartouche d'explosif secondaire. L'enveloppe est ici réalisée en métal embouti. La rondelle 20 a un alésage sensiblement de même diamètre D30 que celui de l'alésage 30 de l'entretoise 24. Le paillet est sensiblement de révolution autour d'un axe de paillet X22. A la figure 1, c'est-à-dire lorsque le paillet est monté dans le détonateur 2, l'axe X22 et l'axe X2 sont sensiblement confondus. Selon l'invention, le paillet 22 comprend une zone de maintien 38 et une zone centrale 40. La zone de maintien est sensiblement annulaire. Elle est périphérique à la zone centrale. La zone centrale 40 du paillet a un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre D30. Ainsi, l'alésage de la rondelle 20 et l'alésage 30 de l'entretoise 24 forment ensemble un canon ajusté autour de la zone centrale 40 du paillet 22. Comme cela est aussi illustré aux figures 2 à 7, qui illustrent des modes de réalisation pour un paillet qui diffèrent du mode de réalisation de la figure 1, la zone centrale du paillet 22 a en tout point une épaisseur axiale E40 supérieure à l'épaisseur E38 de la zone de maintien 38. L'épaisseur E38 de la zone de main-tien est sensiblement constante, de sorte que la zone de maintien vient en prise axiale entre la rondelle 20 et l'entretoise 24. On va décrire le fonctionnement du détonateur en référence au paillet de la figure 1. Dans l'exemple de paillet illustré à la figure 1, l'épaisseur E40 de la zone centrale 40 est constante. La zone centrale et la zone de maintien forment en-semble une surface plane tournée vers l'arrière du détonateur. La zone centrale forme donc une surépaisseur (E40 moins E38) qui s'étend vers l'avant à l'intérieur de l'alésage 30 de l'entretoise 24. La différence d'épaisseur du paillet 22, forme une amorce de rupture à la jonction de la zone centrale 40 et de la zone de maintien 38. En outre, le pince-ment de la zone de maintien 38 entre rondelle 20 et entretoise 24 fait que la jonction de la zone centrale 40 avec la zone de maintien 38 constitue une zone de ci- saillement possible pour le paillet. Lors de la combustion de la cartouche d'initiation les gaz de combustion exercent une forte pression à l'arrière de la partie centrale 40, provoque le cisaillement du paillet, puis la propulsion de la partie centrale 40 dans le canon formé par l'alésage 30. La partie centrale est ainsi transformée en un projectile 40 qui va percuter le fond 31 de l'alésage. La percus- sion du fond 31 engendre l'explosion de l'explosif secondaire contenu dans le logement 32 qui y débouche. La rupture en cisaillement du paillet à partir d'un certain seuil de pression permet l'éjection à grande vitesse du projectile 40 formé par la partie centrale. Une telle configuration du paillet, c'est-à-dire l'épaisseur plus grande de la partie centrale, assure sa désolidarisation d'avec ses moyens de maintien, c'est-à-dire d'avec la zone de maintien 38. Des moyens d'étanchéité 36 sont disposés autour de l'entretoise, entre l'entretoise et la paroi périphérique 19. Ces moyens d'étanchéité sont prévus pour empêcher que les gaz issus de la combustion de la cartouche d'initiation s'échappent du détonateur à la jonction du corps et de l'entretoise. Ainsi, les gaz ne peuvent se détendre que dans le canon, et ils y participent tous à la propulsion du projectile 40 issu de la rupture du paillet 22. Les moyens d'étanchéité peuvent être prévus redondants. Dans l'exemple illustré à la figure 1, les moyens d'étanchéité comprennent deux joints toriques, chacun disposé dans une gorge 44 respective formée dans l'entretoise et les gorges étant distantes axialement l'une de l'autre. On va maintenant décrire plusieurs exemples possibles pour des paillets selon l'invention, en référence aux figures 1 à 7. On nommera � avant du paillet � la partie du paillet normalement tournée vers l'avant du détonateur lorsque le paillet y est monté. Tous les paillets décrits sont de révolution autour d'un axe de paillet X22 respectif. Tous les paillets décrits ont en outre une épaisseur E40 de la zone centrale plus grande que l'épaisseur E38 de la zone de maintien. Ils ont tous aussi un diamètre extérieur de la zone centrale sensiblement égal au diamètre intérieur D30 de l'alésage 30 formant canon. Les paillets des figures 2-4 et 7 comprennent, en plus de la zone de main-tien de la zone centrale, une zone intermédiaire 46 de forme sensiblement cylindrique s'étendant entre un bord intérieur de la zone de maintien et un bord extérieur de la zone centrale, c'est-à-dire du projectile. Dans la position prévue pour le montage du paillet dans le détonateur, cette zone intermédiaire s'étend vers l'avant depuis le bord intérieur de la zone de maintien. Ainsi, la zone centrale et la zone de maintien ne forment pas une même surface plane à l'arrière du paillet, contrairement à ce qui est le cas pour les paillets des figures 1,5 et 6. L'épaisseur radiale E46 de la zone intermédiaire 46 est inférieure à l'épaisseur axiale E38 de la zone de maintien 38. La zone intermédiaire 46 constitue donc une zone de rupture privilégiée. En outre, une rupture de la zone intermédiaire 46 permet de préserver un bord extérieur du projectile 40, ce qui assure son ajustement dans le canon 30 et une bonne étanchéité autour du projectile 40 lors de son éjection dans le canon. Cette zone permet d'améliorer la fiabilité de découpe du paillet en en permettant une découpe plus homogène. Ainsi, les gaz issus de la combustion de la poudre d'initiation restent mieux confinés à l'arrière du projectile et assurent en une propulsion optimisée. Dans le cas du paillet de la figure 2, la zone centrale 40 comprend une épaisseur constante E40, entre deux surfaces planes. Dans le cas du paillet de la figure 3, la zone centrale 40 comprend une épaisseur constante E40, entre deux surfaces bombées, l'une convexe à l'avant, l'autre concave à l'arrière. Dans le cas du paillet de la figure 4, la zone centrale 40 comprend deux surfaces bombées, l'une convexe à l'avant, l'autre concave à l'arrière. L'épaisseur E40 de la zone centrale varie progressivement en augmentant à mesure où l'on se rapproche de l'axe X22. Dans le cas du paillet de la figure 7, la zone centrale 40 comprend une sur-face arrière plane, et l'épaisseur de la zone centrale prend deux valeurs. Dans une zone la plus proche de l'axe X22, l'épaisseur E40 est plus grande que dans le reste de la zone centrale 40. Les paillets des figures 1, 5 et 6 ne comprennent pas de zone intermédiaire. La zone centrale 40 et la zone de maintien 38 forment ensemble une même sur-face arrière plane. Dans le cas du paillet de la figure 5, la zone centrale 40 prend deux valeurs. Dans une région la plus proche de l'axe X22, l'épaisseur E40 est plus grande que dans le reste de la zone centrale 40. Dans le cas du paillet de la figure 6, la zone centrale 40 comprend une sur-face avant bombée, convexe de sorte que l'épaisseur E40 de la zone centrale va-rie progressivement en augmentant à mesure où l'on se rapproche de l'axe X22. Dans les cas des paillets des figures 5 et 7, le diamètre de la partie centrale est inférieur ou égal à celui de D32 de la cartouche d'explosif secondaire, ce qui augmente l'impact sur l'explosif secondaire, donc la fiabilité du détonateur. Il en va de même pour les paillets des figures 3, 4 et 6, pour lesquels le bombement de la surface avant du paillet augmente l'impact sur l'explosif secondaire. On utilise préférablement un paillet en alliage de titane, d'acier ou d'aluminium. Il peut être réalisé par électroérosion, par matriçage ou par tout autre procédé permettant de garantir la géométrie et la précision requises. On va maintenant décrire deux types de cartouches d'initiation en référence aux figures 8 et 9. Dans l'exemple de la figure 8, il y a une seule poudre d'inflammation 50 en tant que poudre d'initiation, amorcée par le filament 14, comme illustré aussi à la figure 1. Dans cet exemple, l'onde de pression est générée par la seule poudre d'inflammation 50. Dans l'exemple de la figure 9, la cartouche contient deux poudres, une poudre d'inflammation amorcée par le filament 14, et une poudre génératrice de gaz 52. Dans cet exemple, l'onde de pression est générée essentiellement par la poudre génératrice de gaz 52. On va maintenant décrire deux modes de réalisation pour des embouts dé- tonants, en référence aux figures 10 et 11, en ce que ces modes de réalisation diffèrent de celui de la figure 1. Dans l'exemple de la figure 10, un décaissé 60 est ménagé dans le fond 31 du canon 30. Le diamètre D60 du décaissé est inférieur au diamètre D30 du canon 30 et supérieur au diamètre D32 du rétrécissement du logement 32. la pro- fondeur E60 du décaissé est faible relativement à son diamètre D60. Le décaissé fait partie du logement 32 et est aussi rempli avec de l'explosif secondaire. Dans l'exemple de la figure 11, une partie 62 de l'explosif secondaire est disposée sur une épaisseur E62, à l'arrière du fond 31 de l'alésage 30. L'épaisseur E62 est faible relativement à son diamètre D30. Des dispositions telles que celles des figures 10 et 11, dans lesquelles de l'explosif récepteur, secondaire, occupe tout ou partie du fond 31 de l'alésage 30 permettent d'avoir une surface d'impact 61 élargie pour le projectile. Cela permet néanmoins de maintenir le confinement d'une part majoritaire de l'explosif récepteur au-delà du rétrécissement. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, d'autres types de système de mise à feu de la poudre d'initiation peu-vent être utilisés. On peut notamment utiliser un système par rayon laser, guidé jusqu'à la cartouche de poudre d'initiation par fibre optique. L'embout détonnant peut être assemblé avec le corps par sertissage, comme décrit aux figures, ou bien par d'autres moyens, notamment par soudure, brasure ou vissage. D'autres moyens d'étanchéité peuvent compléter les joints toriques ou s'y substituer, notamment des joints métalloplastiques. Le corps du détonateur, peut aussi être adapté de façon à ce que la rondelle de maintien soit remplacée par un épaulement de maintien formé dans le 5 corps. REVENDICATIONS 1.- Paillet (22) pour détonateur (2), caractérisé en ce que le paillet a une forme sensiblement de révolution d'un axe de paillet (X22) et comprend une zone centrale (40) formant projectile (40) et une zone de maintien (38), périphérique à ladite zone centrale, lesdites zones (38,40) étant formées d'une seule pièce, ladite zone centrale ayant une épaisseur axiale (E40) toujours supérieure à une épaisseur axiale (E38) de la zone de maintien. 2.- Paillet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de main-tien a la forme d'une bague et en ce que le paillet comprend en outre une zone intermédiaire (46) de forme sensiblement cylindrique s'étendant vers l'avant entre un bord intérieur de la zone de maintien et un bord extérieur du projectile, l'épaisseur radiale (E46) de la zone intermédiaire étant inférieure ou égale à l'épaisseur axiale (E38) de la zone de maintien. 3.- Paillet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur axiale (E38) de la zone de maintien est sensiblement constante. 4.- Paillet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le projectile a une épaisseur axiale (E40) sensiblement constante. 5.- Paillet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le projectile a une épaisseur axiale (E40) qui varie progressivement en augmentant à mesure où on se rapproche de l'axe (X22). 6.- Paillet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le projectile comprend plusieurs parties coaxiales, chaque partie ayant une épaisseur axiale constante qui est d'autant plus grande que ladite partie est plus proche de l'axe (X22). 7.- Paillet selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le projectile (40) a une surface avant convexe. 8.- Paillet selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le projectile (40) a une surface arrière concave. 9.- Paillet selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il a une surface arrière plane. 10.- Détonateur (2) équipé d'un paillet selon l'une des revendications 1 à 9. 11.- Détonateur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (4) et une entretoise (24) montée par emboîtement à l'avant (10) dudit corps, - ledit corps portant une cartouche (8) de poudre d'initiation et un système de mise à feu (12,14) pour ladite poudre d'initiation, - ledit corps et ladite entretoise formant entre eux une chambre d'expansion (28) pour ladite poudre d'initiation, - ladite entretoise portant une cartouche (32) d'explosif récepteur, - ladite entretoise formant, entre le paillet (22) et la cartouche d'explosif récepteur, un canon (30) pour le projectile, - ledit paillet étant monté de sorte que le projectile vient s'inscrire dans ledit canon et, - ledit paillet étant monté de sorte que la zone de maintien (38) est pincée axialement entre une face arrière de l'entretoise et une face avant d'une rondelle (20) ou d'un épaulement de maintien. 12.- Détonateur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend entre l'entretoise et une paroi du corps avec laquelle l'entretoise est emboîtée, des moyens d'étanchéité (36) aux gaz issus de la combustion de ladite poudre d'initiation. 13.- Détonateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité, comprennent au moins un joint torique (36), disposé dans une gorge (44) d'une paroi extérieure de l'entretoise.30 14.- Détonateur selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent au moins un joint métalloplastique. 15.- Détonateur selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que la poudre d'initiation comprend au moins une poudre d'inflammation (50). 16.- Détonateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que la poudre d'initiation comprend en outre une ou plusieurs poudres génératrices de gaz (52). 17.- Détonateur selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que l'explosif récepteur est un explosif secondaire. 18.- Détonateur selon l'une des revendications 11 à 17, caractérisé en ce que le système de mise à feu pour la poudre d'initiation comprend des fibres optiques pour le guidage d'un rayon laser.