Brevet FR3010784A1 — publié le 20150320

Le domaine technique de l'invention est celui des détonateurs, c'est à dire des composants pyrotechniques fournissant une onde de détonation susceptible d'assurer la mise en détonation d'un explosif secondaire. Ces composants sont couramment mis en oeuvre dans les mines et carrières. Ils sont aussi utilisés dans le domaine de l'armement pour le déclenchement de charges explosives de démolition équipant les troupes du génie. Les détonateurs peuvent être initiés par un signal électrique ou par un cordeau de transmission d'onde de choc (ou cordeau détonant). Il existe aujourd'hui également des détonateurs initiés à partir d'une impulsion lumineuse laser transmise par une fibre optique. Le brevet FR2357861 décrit ainsi un détonateur à retard et à initiation électrique. Le brevet CA2252353 montre différents types de détonateurs initiés électriquement ou par cordeau détonant. Les brevets FR2692346 et FR2914056 montrent enfin un détonateur initié par impulsion lumineuse. Il est connu de réaliser un détonateur dépourvu d'explosif primaire et incorporant également un retard. Le brevet FR2357861 décrit un tel détonateur à retard. Les détonateurs sans explosif primaire présentent l'avantage d'être moins dangereux d'emploi car moins sensibles aux chocs mécaniques. Les détonateurs à retard pyrotechnique connus de FR2357861 mettent en oeuvre une ou plusieurs compositions pyrotechniques dont la formulation permet d'obtenir la vitesse de combustion souhaitée. Ces compositions qui associent par exemple le tungstène et le chromate de baryum génèrent pas ou peu de gaz et sont chargées dans une enveloppe de confinement. Cependant, en fonction de la vitesse de combustion souhaitée, il n'est pas toujours possible de réaliser une composition n'engendrant pas de gaz. Le confinement des gaz engendrés par la composition conduit à une augmentation du régime de combustion, donc à une modification de la valeur du retard. L'invention a pour but de proposer un détonateur à retard 5 pyrotechnique et ne comportant pas d'explosif primaire, détonateur dans lequel la valeur du retard est maîtrisée. Ainsi l'invention a pour objet un détonateur à retard comprenant un étage d'entrée d'allumage pyrotechnique, un étage de sortie associant une plaque à projeter et au moins 10 un explosif secondaire, et un étage retard interposé entre l'étage d'entrée et l'étage de sortie, détonateur caractérisé en ce que l'étage retard comprend au moins une composition pyrotechnique à retard qui est disposée dans un support tubulaire comportant des orifices radiaux communiquant avec 15 une chambre de dégazage annulaire. Avantageusement, l'étage retard pourra comprendre au moins une première composition renforçatrice située en aval de la ou des compositions retard. Selon un mode de réalisation, un moyen anti retour sera 20 disposé en aval de l'étage retard. Le moyen anti retour pourra être est formé par une bille pouvant coopérer avec une portée conique. Selon un autre mode de réalisation, le retard comporte au niveau de l'étage retard une composition pyrotechnique 25 formant des scories pouvant assurer une obturation du support tubulaire. L'étage de sortie pourra comporter une seconde composition renforçatrice interposée entre l'étage retard et la plaque à projeter. 30 Avantageusement, l'étage d'entrée pourra comporter une composition pyrotechnique d'allumage pouvant être initiée par l'énergie lumineuse transmise par une fibre optique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 montre un détonateur selon l'invention en coupe longitudinale, La figure 2 est une vue partielle agrandie du détonateur selon l'invention. En se reportant aux figures, un détonateur 1 selon l'invention comprend un étage d'entrée 2 d'allumage pyrotechnique, un étage de sortie 3 fournissant un effet détonant et un étage retard 4 interposé entre l'étage d'entrée 2 et l'étage de sortie 3. L'étage d'entrée 2 est un inflammateur pyrotechnique du type de celui décrit par le brevet FR2914056 auquel on pourra se reporter pour obtenir d'avantage de détails. Il comporte une composition pyrotechnique d'allumage 5, par exemple une composition associant Zirconium et perchlorate de potassium, qui est disposée dans une alvéole 6 et qui peut être initiée par l'énergie lumineuse transmise par une fibre optique 7. La fibre optique 7 est gainée et fixée par collage à un connecteur 8 qui comporte un alésage axial 9 recevant la fibre 7. La fibre optique comporte d'une façon classique un coeur (en noir sur les figures) entouré par une ou plusieurs gaines 25 protectrices. Le coeur de la fibre 7 est directement en contact avec la composition pyrotechnique 5 ou bien isolé de celle-ci par un élément séparateur 10 permettant d'élever le niveau de non feu. 30 L'élément séparateur 10 réduit la puissance (donc l'énergie) transmise par la fibre 7. Il pourra être réalisé en un matériau non transparent qui aura une épaisseur choisie de façon à interdire le passage de l'impulsion laser jusqu'à un certain niveau de puissance. On pourra par exemple réaliser l'élément séparateur 10 en papier ou en un matériau polymère de faible épaisseur, par exemple de l'ordre de 0,05 mm. L'épaisseur sera choisie en fonction du matériau de l'élément séparateur 10 et aussi du niveau d'atténuation de puissance souhaité. Le but recherché est d'assurer une non-initiation de la composition 5 pour des niveaux de puissance faibles (de l'ordre de 0,2 Watt). La non initiation étant due à la présence d'une barrière optique (élément séparateur 10) entre la fibre 7 et la composition 5. D'autres caractéristiques de l'élément séparateur sont décrites dans la demande de brevet FR13-01258. Cet élément ne fait pas partie de la présente invention et il n'est donc pas nécessaire de le décrire en détails. Le connecteur 8 comporte une portée avant 11 cylindrique qui est réalisée au diamètre de l'alvéole 6. L'alvéole 6 est fixée de façon étanche au niveau de cette portée 11. La fixation sera par exemple réalisée par soudure laser de l'alvéole 6 sur la portée 11. Un manchon d'adaptation 12 est vissé sur le connecteur 8 et permet la solidarisation de l'étage d'entrée 2 et de l'étage retard 4. L'étage de sortie 3 est un étage engendrant un effet pyrotechnique détonant. Il est initié par les gaz chauds 25 fournis par une première composition renforçatrice 13 qui est solidaire de l'étage retard 4. L'étage de sortie 3 comporte au moins une seconde composition renforçatrice (ici deux compositions 14a et 14b). Cette composition pourra associer Zirconium et perchlorate de 30 potassium. On pourra utiliser d'autres types de compositions pyrotechniques telles que : Bore / Nitrate de potassium, Bore/Zirconium/Nitrate de potassium ... La ou les compositions renforçatrices 14a,14b engendrent une pression assurant la projection d'une plaquette 15 en matière plastique ou en métal au travers d'un tube 16. La plaquette a une épaisseur de 100 micromètres à 250 micromètres. On pourra associer deux ou plus de deux compositions renforçatrices 14a,14b, par exemple des compositions différant les unes des autres par le taux de compaction. Le but est d'assurer la fiabilité de l'allumage de ces compositions 14a,14b à partir de la première composition renforçatrice 13. La plaquette 15 vient impacter un explosif secondaire 17, par exemple de l'hexogène ou de l'octogène, et assure l'initiation de ce dernier. L'explosif secondaire 17 est logé dans un alésage d'un corps cylindrique 18 qui est lui-même fixé à une embase 19 qui renferme la ou les seconde compositions renforçatrices 14a,14b. Le tube 16 se loge dans un lamage du corps 18. La plaquette 15 est pincée entre le tube 16 et l'embase 19. A cet effet elle comporte une collerette mince qui est cisaillée lors de l'initiation de la ou des compositions 14a,14b. L'embase 19 permet la fixation par vissage de l'étage de sortie 3 à l'étage retard 4. On remarque sur la figure 1 que l'explosif secondaire 17 est associé à un relais de détonation 30. Un tel étage de sortie 3 est décrit en particulier dans 25 le brevet EP1067357. Comme on le voit sur les figures (et en particulier sur la figure 2), un moyen anti retour 20 est disposé en aval de l'étage retard 4. Ce moyen anti retour 20 est formé ici par une bille 21 pouvant coopérer avec une portée conique 22 30 d'une bague 23. La bague 23 est ici logée dans un alésage de l'embase 19. Il serait bien entendu tout à fait possible de rendre ce moyen anti-retour solidaire de l'étage retard. La pression des gaz issus de la première composition renforçatrice 13 pousse la bille 21 et l'écarte de sa portée conique 22. Ces gaz peuvent alors initier la ou les seconde compositions renforçatrices 14a,14b. La pression des gaz issus de la combustion de ces dernières s'exerce alors sur la bille 21 et l'applique sur sa 5 portée conique 22. Les gaz ne peuvent plus s'évacuer vers l'étage retard 4. Il en résulte un maintien de la pression au niveau de l'étage de sortie 3, ce qui assure la projection optimale de la plaque 15 et le fonctionnement correct de l'étage de sortie 3 du détonateur 1. On notera que lorsque 10 les secondes compositions renforçatrices 14a,14b sont initiées, la première composition renforçatrice 13 s'est consumée et la pression des gaz issus des seconde compositions renforçatrices 14a,14b est supérieure à la pression résiduelle qui se trouve dans l'étage retard 4. La 15 bille 21 est donc effectivement appliquée contre sa portée 22 et assure l'étanchéité requise. Un tel moyen anti-retour est indispensable pour assurer la fiabilité du détonateur 1. La bille 21 pourrait être remplacée par un autre moyen anti-retour, par exemple par un 20 élément conique coopérant avec la portée conique. Conformément à l'invention un étage retard 4 est interposé entre l'étage d'entrée 2 et l'étage de sortie 3. Cet étage retard 4 comprend au moins une composition pyrotechnique à retard 24 qui est disposée dans un support 25 tubulaire 25. Comme on le voit sur les figures, le support tubulaire 25 comporte deux extrémités élargies 25a et 25b séparées par une partie amincie 26 comportant des orifices radiaux 27. Les orifices 27 communiquent avec une chambre de dégazage annulaire 28 qui est délimitée par la partie amincie 30 26 et par une bague 29 qui assure par ailleurs la liaison entre l'étage d'entrée 2 et l'étage de sortie 3. Les orifices 27 sont régulièrement répartis angulairement ainsi qu'axialement sur la partie amincie 26 du support tubulaire 25. La composition pyrotechnique à retard 24 est par exemple une composition oxydo-réductrice associant tungstène (réducteur) et perchlorate de potassium et/ou chromate de baryum (oxydant) et divers additifs tels que de la silice. 5 Les retards pyrotechniques sont bien connus. Les brevets FR2357861 et EP0630876 décrivent quelques exemples de compositions à retard. Grâce aux orifices 27 et à la chambre de dégazage 28, les gaz qui se forment lors de la combustion de la composition 10 retard 24 sont évacués en dehors du support tubulaire 25 et sont détendus dans la chambre 28. Ils ne modifient pas le régime de combustion de la composition retard 24 et la valeur temporelle du retard est assurée de façon fiable. L'étage retard 4 comprend enfin au moins la première 15 composition renforçatrice 13 qui est située en aval de la ou des compositions retard 24 et qui se trouve allumée par cette dernière. La première composition renforçatrice 13 a pour fonction de fournir des gaz à haute température et pression permettant d'assurer l'initiation de la seconde composition 20 renforçatrice 14a,14b. La composition renforçatrice 13 est constituée par exemple par une composition inflammatrice associant Zirconium et perchlorate de potassium. Cette composition 13 (tout comme la seconde composition 14) est dépourvue d'explosifs primaires. La ou les seconde 25 compositions 14 seront formulées pour assurer la pression nécessaire pour projeter la plaquette 15 avec une énergie suffisante pour initier l'explosif secondaire 17. L'étage retard 4 du détonateur selon l'invention permet de s'affranchir complètement des problèmes posés par la 30 génération de gaz des composition à retard. Il devient alors plus facile de définir des détonateurs à retard ayant des valeurs de retard différents. Il est ainsi possible de modifier la géométrie de la bague 29 pour augmenter le volume de la chambre de dégazage 28 et atténuer les effets de la pression des gaz. On pourra aussi jouer sur le nombre et le diamètre des orifices 27. On a vu qu'il était essentiel de prévoir un moyen antiretour 20 en aval de l'étage retard 4. A titre de variante, il est possible de remplacer ce moyen anti-retour mécanique par la mise en place au niveau de l'étage retard 4 d'une composition pyrotechnique formant des scories pouvant assurer une obturation du support tubulaire 25. Cette composition sera disposée entre la composition retard 24 et la première composition renforçatrice 13. On pourra aussi tout simplement formuler la composition à retard ou une partie de cette composition, située en aval et au-delà des derniers orifices 27, de telle sorte que des scories pouvant obturer le support tubulaire 25 soient produites lors de la combustion du retard. Des compositions pyrotechniques formant des bouchons de scories sont bien connues de l'Homme du Métier. Ces compositions incorporent le plus souvent des oxydes métalliques (Aluminium ou Silicium par exemple) ou une poudre métallique. Le brevet EP869935 décrit des exemples de compositions pouvant former un bouchon de scories. REVENDICATIONS1- Détonateur à retard (1) comprenant un étage d'entrée (2) d'allumage pyrotechnique, un étage de sortie (3) associant une plaque à projeter (15) et au moins un explosif secondaire (17), et un étage retard (4) interposé entre l'étage d'entrée (2) et l'étage de sortie (3), détonateur caractérisé en ce que l'étage retard (4) comprend au moins une composition pyrotechnique à retard (24) qui est disposée dans un support tubulaire (25) comportant des orifices radiaux (27) communiquant avec une chambre de dégazage annulaire (28). 2- Détonateur à retard selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage retard (4) comprend au moins 15 une première composition renforçatrice (13) située en aval de la ou des compositions retard (24). 3- Détonateur à retard selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un moyen anti retour (20) est disposé en aval de l'étage retard (4). 20 4- Détonateur à retard selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen anti retour (20) est formé par une bille (21) pouvant coopérer avec une portée conique (22). 5- Détonateur à retard selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au niveau de l'étage retard 25 (4) une composition pyrotechnique formant des scories pouvant assurer une obturation du support tubulaire (25). 6- Détonateur à retard selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étage de sortie (3) comporte une seconde composition renforçatrice (14a,14b) interposée entre 30 l'étage retard (4) et la plaque à projeter (15). 7- Détonateur à retard selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étage d'entrée (2) comporte une composition pyrotechnique d'allumage (5) pouvant être initiée par l'énergie lumineuse transmise par une fibre optique (7).