Brevet FR2936796A1 — publié le 20100409

La présente invention a pour objet : - des charges explosives denses originales. Lesdites charges combinent des caractéristiques de composition et de géométrie qui les rendent particulièrement performantes dans un contexte de découpe par cordeaux détonants de découpage , et des cordeaux détonants de découpage à base desdites charges. Les charges explosives de l'invention sont particulièrement intéressantes en ce qu'elles conviennent, en l'état, à titre de cordeaux 10 détonants de découpage (en l'état, c'est-à-dire sans être recouvertes dans leur rainure (voir plus loin) par un revêtement métallique). Les cordeaux détonants de découpage selon l'invention, constitués d'une charge creuse (de par la présence de la rainure), sans revêtement métallique dans leur partie creuse, souples, présentent une capacité de découpe proche de 15 celle des cordeaux souples de l'art antérieur constitués d'une charge creuse avec un revêtement polymérique chargé en métal dans leur partie creuse (voir ci-après). Des cordeaux détonants de découpe linéaire ont notamment été décrits dans la demande de brevet FR 2 590 661 et la référence 20 "Experiments in plate cutting by shaped high explosive charges," by AI� Zaide & al, Journal of Mechanical Engineering Science. Vol 13, n°1, 1971. Ils se présentent le plus généralement sous la forme de charge creuse explosive linéaire diédrique recouverte au moins dans leur partie creuse d'un revêtement métallique, généralement en cuivre ou en plomb. Ce 25 revêtement métallique est le plus souvent diédrique : sa section transversale forme un V. La détonation de la substance explosive projette les deux faces du revêtement métallique (faces intérieures du dièdre) dans le plan de symétrie dudit revêtement où leur collision donne naissance à un jet métallique plan, en forme de lame, animé d'une grande vitesse 30 (plusieurs milliers de mis). Lorsque le jet rencontre un matériau placé à proximité, il y creuse un sillon, ce qui entraîne la découpe. La substance explosive peut notamment être de type HMX ou RDX. Ces cordeaux détonants constitués d'une charge creuse avec un revêtement métallique sont très efficaces mais souffrent d'être très peu déformables. C'est 35 pourquoi des cordeaux détonants souples ont aussi été développés. Ils sont par exemple décrits dans les demandes de brevet EP 0 263 204 et WO 2004/048880. Ces cordeaux souples comprennent un revêtement en matériau composite à liant polymérique incorporant une charge de métal pulvérulent composée de cuivre, de tungstène ou de carbure métallique, de forme diédrique, recouvrant la partie creuse d'une charge creuse explosive. La charge creuse explosive des cordeaux de l'art antérieur est donc recouverte dans sa partie creuse par un revêtement métallique : revêtement en métal ou revêtement polymérique chargé avec un métal. Cette architecture implique des procédés de fabrication complexes et coûteux. L'homme du métier est donc, à ce jour, toujours à la recherche de cordeaux détonants souples, pouvant être utilisés aussi bien dans une configuration linéaire que dans une configuration courbée, constitués d'une charge creuse sans revêtement métallique et d'une efficacité de découpe proche de celle des cordeaux souples de l'art antérieur. L'homme du métier connaît par ailleurs les explosifs composites denses (connus sous le nom d'explosif DIME pour "Dense Inert Material Explosive") comprenant, dans un liant, une charge explosive et une charge particulaire métallique à forte densité composée de tungstène. D'autres métaux lourds sont parfois cités, mais non utilisés pour des raisons de coûts et/ou de toxicité. Ce type d'explosif composite dense a été développé comme charge explosive de bombes à effets collatéraux réduits. A ce propos, on peut par exemple se référer à l'enseignement des brevets US 3 528 864 et US 5 910 638. Il est du mérite des inventeurs d'avoir sélectionné ce type d'explosif (explosif composite dense ; c'est-à-dire avec liant et charges particufaires denses) et de lui proposer un débouché original en référence au problème technique évoqué ci-dessus : celui de la fourniture de cordeaux détonants souples constitués d'une charge creuse explosive sans revêtement métallique dans sa partie creuse, efficaces.,. Il est également du mérite des inventeurs d'avoir élargi le concept d'explosif composite dense, en référence à la nature de la charge particulaire dense. Outre le tungstène, le carbure de tungstène ("pur") ou (et) le carbure de tungstène fritté avec un liant métallique, peu(ven)t convenir comme métal constitutif de la charge particulaire métallique dense en cause (voir ci-après), Selon son premier objet, la présente invention concerne donc une charge explosive dense. Ladite charge explosive dense : - renferme une charge énergétique explosive et une charge particulaire métallique dense dans un liant polymérique souple (en cela, il s'agit d'un explosif composite (à liant souple) type MME) ; et - se présente sous la forme d'une barre ladite barre comportant une rainure, agencée longitudinalement. . Ladite charge explosive de l'invention est dense du fait de la présence de la charge particulaire métallique dense en son sein. Ladite charge explosive de l'invention présente donc une masse volumique supérieure à celle des charges explosives usuelles. Elle présente une masse volumique supérieure à 2 g/cm3. Ladite charge particulaire métallique est dense. Elle présente 15 généralement une masse volumique comprise entre 12 et 19,2 g/cm3. Ladite masse volumique peut être ajustée en fonction de la constitution exacte de ladite charge particulaire métallique. Ladite charge particulaire métallique dense intervient en une quantité adéquate pour conférer la densité recherchée à la charge 20 explosive, pour conférer l'efficacité au cordeau détonant à base de ladite charge explosive. L'homme du métier a en effet compris que c'est la "forte" masse volumique de la charge particulaire métallique associée à sa quantité d'intervention au sein de la charge explosive qui induit la bonne efficacité dudit cordeau détonant à base de ladite charge explosive. Les 25 bons résultats obtenus n'étaient toutefois nullement acquis par avance. Ladite charge particulaire métallique dense est généralement présente, au sein de la charge explosive dense de l'invention, à raison de 30 à 90 % en masse. Avantageusement, elle y est présente à raison de 50 à 80 % en masse. 30 Ladite charge particulaire métallique dense de la charge explosive dense de l'invention renferme avantageusement : - des particules de tungstène, et/ou - des particules de carbure de tungstène ("pur"), et/ou - des particules de carbure de tungstène fritté avec un liant 35 métallique, tel que le cobalt ou le nickel. Le tungstène présente une masse volumique de 19,2 g/cm3 ; le carbure de tungstène ("pur") une masse volumique de 15,6 g/cm3 ; le carbure de tungstène "fritté" une masse volumique inférieure à 15,6 g/crn3. Ces métaux denses sont a priori les plus intéressants. La présence de métaux lourds, tels l'uranium, le tantale, le vanadium, le nobium, l'osmium et le rhénium n'est pas totalement exclue mais lesdits métaux lourds sont coûteux et/ou toxiques. Des particules de tungstène (W) et des particules de carbure de tungstène (CW) (fritté ou non) peuvent notamment être utilisées conjointement. On peut ainsi notamment régler la densité (la masse volumique) de la charge particulaire métallique dense et donc celle de la charge explosive dense. De manière générale, en référence à un tel réglage de la densité et/ou pour assurer d'autres fonctions (auxiliaire de fabrication, agent de combustion...), des particules d'une autre nature (que W et CW) sont susceptibles d'être présentes au sein de la charge particulaire métallique dense de la charge explosive dense de l'invention. Ladite charge particulaire métallique peut notamment renfermer des particules d'aluminium. On comprend que le taux d'intervention de telles particules reste limité en référence au paramètre densité de la charge particulaire "globale". Ladite charge particulaire "globale" est généralement constituée d'au moins 70 % en masse de tungstène et/ou carbure de tungstène, 25 éventuellement fritté avec un liant métallique. On peut également indiquer de manière nullement limitative que les particules de ladite charge particulaire métallique dense présentent généralement un diamètre médian compris entre 0,5 pm et 100 pm, avantageusement un diamètre médian compris entre 1 pm et 30 50 pm. En référence à la charge énergétique explosive de la charge explosive dense de l'invention, on peut indiquer ce qui suit. Toute charge énergétique explosive performante solide peut convenir à la formulation de ladite charge explosive dense. 35 Avantageusement, ladite charge explosive consiste en de l'octogène (HMX), hexogène (RDX), nitroguanidine, triaminotrinitrobenzène (TATB), oxynitrotriazole (ONTA) ou en un mélange de tels explosifs. Elle peut aussi consister en de tels explosifs en mélange avec une charge oxydante telle que le perchlorate d'ammonium, ou le nitrate d'ammonium. En référence au liant intervenant, on a vu qu'il s'agit d'un liant polymérique souple. La barre de charge explosive dense est ainsi souple. Elle peut être courbée. Ledit liant peut être un liant inerte, tel un liant polymérique polyuréthane, un liant caoutchoutique ou un liant énergétique, tel un liant polymérique azoté. En tout état de cause, il est déformable et supporte un allongement certain sans rupture. Selon une variante particulièrement préférée, la charge explosive dense de l'invention renferme : - de 9 % à 69 % en masse, avantageusement de 19 % à 49 % en masse, d'une charge énergétique explosive, - de 30 % à 90 % en masse, avantageusement de 50 % à 80 % en masse, d'une charge particulaire métallique dense, et - de 1 % à 10 % en masse d'un liant polymérique souple, inerte ou énergétique. Ladite charge est une charge composite de par la présence du liant et elle renferme une relative forte teneur en une charge particulaire métallique dense. . Ladite charge explosive de l'invention se présente sous la forme d'une barre, ladite barre comportant une rainure longitudinale. Sa géométrie donc est celle d'une charge creuse linéaire. Ladite charge, composite (avec un liant souple), sous la forme d'une barre, est ainsi souple. Elle peut être courbée. La barre en cause peut présenter une section quelconque, notamment une section circulaire, ovale, carrée, rectangulaire, trapézoïdale... Sur sa longueur (sur l'une de ses faces, lorsqu'elfe présente une section délimitée par un polygone), elle présente une rainure. Sur une coupe transversale de ladite barre, une telle rainure peut notamment être délimitée par un renversé ( ) ou un u renversé (n), un profil circulaire, parabolique ou hyperbolique. La charge explosive dense de l'invention, telle que décrite ci- dessus, caractérisée par sa composition et sa forme, peut notamment être obtenue par compression, moulage, usinage ou extrusion. Ces techniques sont parfaitement connues de l'homme du métier. Leur mise en oeuvre pour l'obtention des charges explosives denses originales de l'invention ne posent pas de difficultés particulières. Selon son second objet, la présente invention concerne donc un 5 cordeau détonant de découpage. Un tel cordeau détonant de découpage, de façon caractéristique, comprend une charge explosive dense de l'invention, voire consiste en une telle charge explosive dense de l'invention. De façon surprenante, un tel cordeau détonant de découpage, 10 consistant en une charge explosive dense de l'invention, s'est révélé performant, aussi performant qu'un cordeau de l'art antérieur souple (avec revêtement polymérique chargé en métal). Un tel cordeau, souple, constitué d'une charge creuse explosive selon l'invention (sans revêtement métallique dans sa partie creuse), 15 performant, répond au cahier des charges formulé dans l'introduction du présent texte. Les charges de l'invention conviennent donc pour utilisation, en l'état, à titre de cordeau détonant de découpage. En cela, elles sont particulièrement avantageuses. 20 Il ne saurait toutefois être totalement exclu du cadre de l'invention de les manipuler et/ou de les utiliser avec une gaine, en tel ou tel matériau, par exemple, une simple gaine de protection....Ainsi a-t-on indiqué que les cordeaux détonants de l'invention, de manière générale, comprennent une charge explosive dense de l'invention. 25 Dans le cadre de son second objet, la présente invention concerne en fait l'utilisation d'une charge explosive dense de l'invention, en l'état ou non (avantageusement en l'état), à titre de cordeau détonant de découpage. On se propose maintenant d'illustrer, de façon nullement 30 (imitative, la présente invention, par les figures annexées et l'exemple présenté en référence auxdites figures. La figure 1 montre en perspective une charge explosive de l'invention convenant en l'état (sans gaine métallique) comme cordeau détonant de découpage. 35 La figure 2 montre, dans un contexte d'expérimentation, une photographie d'une charge selon la figure positionnée, comme cordeau détonant de découpage (sans gaine métallique), sur une plaque métallique à découper. La figure 3 montre l'empreinte de découpe obtenue avec une telle charge explosive utilisée comme cordeau détonnant de découpage. La figure 1 montre donc en perspective une charge explosive dense C de l'invention. Ladite charge C présente la forme d'une barre 1, de section polygonale, avec une rainure longitudinale 2 en forme de V renversé. Une telle charge C présente, par exemple, la composition 10 massique suivante : . charge énergétique explosive : RDX : 34 % . charge particulaire de tungstène : W : 60 % . liant polyuréthanne : PBHT : 6 %. Les particules de tungstène constitutives de ladite charge 15 particulaire présentent un diamètre médian de 40 pm. La barre 1 de charge C présente la géométrie montrée sur les figures 1 et 2. Ses dimensions sont les suivantes : hauteurs H = 18,75 mm et h = 13,05 mm longueur L = 250 mm largeur : Il = 21,58 mm 25 La rainure longitudinale 2 est donc diédrique. Ses dimensions sont les suivantes : profondeur P = 8,75 mm angle d'ouverture a = 100°. 30 La figure 2 montre donc e cordeau détonant de découpage 10, constitué de la barre 1 de charge C montrée sur la figure 1 (de 250 mm de long), disposé sur une plaque 3 en acier doux type E24. Ladite plaque 3 présente une épaisseur variable, de 10 à 20 mm, le long de la ligne de découpe du cordeau détonant 10. La distance 4, dite de "stand o 35 distance d'éloignement de la base du dièdre par rapport à la plaque 3, est de 13 mm, Cette distance 4 est assurée par une cale en mousse 5 20 largeur au sommet : 12 : 8,01 mm. disposée dans (le creux de) la rainure diédrique 2 de la barre 1 de charge C (c'est-à-dire dans le creux du cordeau 10). L'ensemble 1 + 5 est stabilisé sur la plaque 3, dans le cadre de l'expérimentation en cause, à l'aide d'un adhésif 6. La figure 3 montre l'allure de l'empreinte de découpe 20 obtenue (vue du côté de la plaque 3 de 20 mm d'épaisseur), après le fonctionnement du cordeau détonant 10 de l'exemple. Ladite empreinte de découpe 20 est nette, très régulière, avec très peu de projections latérales, formée par un jet de découpe directionnel. La pénétration de ladite empreinte 20 dans la plaque 3 est de 10 mm environ. Cette pénétration est du même ordre de grandeur que celle obtenue avec des charges linéaires souples de l'art antérieur, possédant la même charge linéique de RDX, conditionnées sous forme d'un cordeau souple de l'art antérieur (avec revêtement polymérique chargé en métal). REVENDICATIONS1. Charge explosive dense (C), renfermant une charge énergétique explosive et une charge particulaire métallique dense dans un liant polymérique souple et se présentant sous la forme d'une barre (1) ; ladite barre (1) comportant une rainure (2), agencée longitudinalement. 2. Charge explosive dense (C) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite charge particulaire métallique dense a une masse volumique comprise entre 12 et 19,2 g/cm3. 3. Charge explosive dense (C) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite charge particulaire métallique dense comprend des particules de tungstène et/ou des particules de carbure de tungstène et/ou des particules de carbure de tungstène fritté avec un liant métallique, tel que le cobalt ou le nickel. 4. Charge explosive dense (C) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite charge particulaire métallique dense comprend des particules d'aluminium. 5. Charge explosive dense (C) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite charge particulaire métallique dense est constituée au moins à 70 % en masse de tungstène et/ou de carbure de tungstène et/ou de carbure de tungstène fritté avec un liant métallique. 6. Charge explosive dense (C) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les particules de ladite charge 25 particulaire métallique dense présentent un diamètre médian compris entre 0,5 pm et 100 pm, avantageusement compris entre 1 pm et 50 pm. 7. Charge explosive dense (C) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle renferme : - de 9 % à 69 % en masse, avantageusement de 19 % à 49 % 30 en masse, d'une charge énergétique explosive, - de 30 % à 90 % en masse, avantageusement de 50 % à 80 0/0 en masse, d'une charge particulaire métallique dense, et - de 1 % à 10 % en masse d'un liant polymérique souple inerte ou énergétique. 8. Charge explosive dense (C) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par compression, par moulage, par usinage ou par extrusion. 9. Cordeau détonant de découpage (10), caractérisé en ce qu'il comprend une charge explosive dense (C) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Cordeau détonant de découpage (10), selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste en une charge explosive dense (C) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.