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7~ 3~L
Laprésente invention a pout objet une composition
pyrotechnique fumigène fusible permettant de camoufler une
cible quelconque en empêchant la transmission du rayonnement
infrarouge émis par celle-ci.
Il existe actuellement peu de publications relati-
ves à la production d`un écran de fumée obscurcissant, à
large spectre, c'est-à-dire efficace dans tout le domaine du
visible et jusqu'à l'infrarouge lointain de 0,4 à 14 ~m.
Les compositions pyrotechniques fumigènes à base
d'hexachloréthane (oxydant) et d'oxyde de zinc (réducteur)
sont bien connues de l'homme de l'art et on pourra à titre
d'illustration se référer au brevet des Etats-Unis 2 939 779.
Ce genre de composition produit un écran blanc inefficace
vis-à-vis des capteurs infrarouges travaillant dans les fe-
nêtres de transparence de l'atmosphère qui sont 3-4 ,um et
7-14 ~um.
L'utilisation d'un aérosol composé de fines goutte-
lettes ou de particules solides a déjà été proposé pour arrê~
ter le rayonnement infrarouge; toutefois, les écrans formés
sont très sensibles aux conditions atmosphériques (vent et hu-
midité relative dans le cas des chlorures métalliques) et
l'efficacité est peu durable. A titre indicatif, on pourra
se reporter aux brevets français 2 299 617 et 2 309 B28.
On connalt également le brevet français 2 560 186
qui propose une composition pyrotechnique destinée à la pro-
duction d'une fumée opaque aux rayonnements infrarouges d'une
cible vers un capteur thermique, caractérisée en ce qu'elle
comprend un composé générateur, par décomposition thermique,
de particules de carbone dont la dimension est comprise entre
1 et 14 Jum, un système oxydo-réducteur réagissant à une tem-
pérature supérieure à 1000C et un liant.
Ce type de compositions peut comprendre le système
ternaire suivant:
- 15 à 25 parties en poids de poudre métallique, par
exemple le magnésium,
- la -
- 50 à 85 parties en poids ~'hexachlorobenzène ou
d'hexachloréthane (oxydant),
- O à 30 parties de naphtalène (générateur de
carbone).
L3;3~
Si 1'on excepte le pho~phore qui est coul~ au moment
de sa mise en oeuvre, mais e.-t inefficace dans l'infrarouge,
les compo~itions fumig~nes sont la plupart du temps de~ m~lan-
ges pulv~rulent~ mis en oeuvre par compression. Ces mat~riaux
05 ne pr~sentent pas toujours des propri~t~s mécaniques optima-
les, sont difficilement usinables pour de faibles taux de com-
pression et sont fabriqu~s unit~irement. La fabrication exige
des moyens lourds tels que malaxeurs, m~langeurs, sechoirs,
presses qui inter~isent la fabrication de produits de grandes
dimensions. Le synoptique de fabrication est complexe et le
prix unitaire ~lev~.
De plus, les composi~ions pyrotechniques fumig~nes
destin~es ~ la production d'un ~cran d~ fum~e interdisant la
transmission du rayonnement infrarouge comportent les compo-
sants suivants :
- un r~ducteur ~poudre de magnésium le plus
gén~ralement)
- un oxydant ~hexachloroéthane ou hexachlorvbenz~ne)
- un liant générateur de carbone ~naphtalène,
anthrac~ne)
- un liant fluor~ (polyfluorure de vinylidane)~
Ces compositions présentent deux inconv~nients :
- l'hexachlorobenz~ne n'est plus, pour des raisons
de toxicité, commercialement disponible sur les march~s
~5 europ~e~s,
- outre les problèmes de mise en oeuvre industrielle
mentionn~s ci-avant, elles n~cessitent le m~lange d'au moins
quatre composants.
La présente invention a pour objet de fournir une
composition pyrotechnique produisant un ecran constitué de par-
ticules de carbone pour rendre ind~tectable une cible par un
récepteur ou un capteur de missile~ mais qui peut être r~alisée
par simple coulée.
Plus précisément, l'invention a pour objet une composition
pyrotechnique coulable destin~e ~ la production de fumée opa-
gue pour interdire la transmission du rayonnement infrarouge
d'une ci~le vers un capteur, du type compor~ant un compos~ g~-
271
-- 3 --
n~rateur de particule~ de c~rbone dont le~ d~ension~ ~ontcomprise~ entre 1 et 14 ~m, caract~ris~e en ce qu'elle comprend
un co~po~ carbon~ condens~ halog~né fusible entre 75 et 120C
dont le taux d'halo~nation est ~up~rieur ~ 3, un compos car-
05 bon~ ~hlor~ e~ une poudre métallique, r~agi~sant ensemble ~ unetemp~rature de l'ordre de 1500C.
Avantageusement, le compo~ carbon~ peut ~tre repr~-
senté par le naphtal~ne chlor~, le compo~ fluor~ par le poly-
fluorure de vinylidène et la poudre métallique par le magnésiu~.
La composition peut renfermer 50 ~ 90 parties en
poids de compos~ carboné, 8 ~ 10 parties en poids de polyfluo-
rure de vinylid~ne et 15 ~ 25 parties en poids de poudre métal-
lique.
La composition pyrotechnique selon l'invention répond
aux trois critères suivants :
- un r~gime de combustion élev~,
- un mi lieu de combustion sous-oxyg~n~,
- la pr~sence dans la composition d'un compos~ à
noyaux condensés~
Les noyaux condensés peuvent ~tre, avantageusement,
porteurs d'atomes d'halogènes (fluor, chlore) et/ou présenter
un rapport nombre d'atomes de carbone/nombre d~atomes
d'hydrog~ne le plus grand possible. On profite alors de la
présence de ces noyaux condens~s, associ~e aux deux premiers
critères, pour gén~rer du carbone formant un ~cran de parti-
cules ~ large spectre. ~n effet, la pr~sence d'oxyg~ne ainsi
qu'un rapport C/~ défavorable provoqueraient la formation de
mol~ules ga~euses (C02 et ~2) transparentes dans le visible
et l'infrarouge.
Dans la composition pyrotechnique, l'oxydant est
alors le chlore ou le fluor, porté par une autre mol~cule, g~-
nérateur d'acide qui, en se condensant sur la vapeur d'eau at-
mosph~rique, forme un aerosol de particules solides, efficace
dans le spectre visible contre les capteurs.
Le composé oxydant g~nérateur de particules de car-
bone peut ~tre un naphtalène chlor~ industriel appel~ clonaci-
re dont le taux de substitution en chlore varie entre 3,~ et
3'~ ll
3,6. Deux clonacires 80nt commercia~is~es : la clonacire 90 et I'
la clonacire 115 dont les points de fusion sont respectivement
90 et 115C. La dimension des particules de c~rbone e~t com
prise entre 1 et 14 pm.
05 ~n avantage de la composition pyrotechnique et de la
munition fumigène selon l'invention r~ide dan~ le fait que
le nuage de fum~e opaque ~ l'infrarouge est constitu~ de fines
particules de~carbone g~n~r~es par voie chimique de facon ho-
mogbne avec un débit suffisant.
Un autre avantage r~side dans le fait qu'il est pos-
sible de maitriser les facteurs essentiels :
- la vitesse de combustion de la composition, ce qui
permet d'obtenir un dé~it massique suffisant,
- la temp~rature de combustion qui doit 8tre ~lev~e
et qui conditionne la bonne r~partition granulom~trique des
particules de carbone;
Un autre avantage réside dans le fait que cels compo-
sitions sont coulables ou extrudables, En effet, en proposant
une famille de compositions fusibles entre 75 et 120C, on at-
~0 teint un double objectif : ~cono~ique par l'am~lioration desco~ts de revient, et technologique par le remplissage de formes
géom~triques compliquées. Ces compositions se pr~tent mieux ~
une industrialisation moderne et leurs int~rêts sont évidents:
- suppression de la compression comme moyen cle mise
en oeuvre (ces compositions peuvent toutefois 8tre mises en
oeuvre par compression),
- la possibilité de couler des pains de grand diam~-
tre pour aliMenter des genérateurs destinés ~ la défense de
zone, ce qui est impossible avec des compositions comprim~es,
- densit~ optimale,
- bonne usinabilit~,
- bonne tenue au choc.
Le comportement m~canique de ces compositions est
particuli~rement intéressant; on constate un fluage sous pres-
se qui empêche une décohésion de la ~atière. Ceci est d~ ~ la
présence des clonacires, produits cireux qui conf~rent ~ ces
compositions un comportement visco-~lastique que l'on ne
retrouve pas dans les compositions décrites dans le
brevet FR-A-2 560 186.
Un autre avantage est que l'on peut y incorporer des
oS fibres d'origine chimique à squelette carboné dont la
pyrolyse à haute température génèrera des particules de
carbone opacifiantes. Tout particulièrement, ces fibres
sont choisies dans le groupe constitué par les fibres de
polyamide, de nylon et de carbone.
Enfin, la composition globale peut etre obtenue par le
mélange de seulement 3 composants:
réducteur - naphtalène chloré - polyfluorure de
vinylidène.
Pour préparer les composi-tions pyrotechniques selon
l'invention on s'y prend de la manière suivante:
La poudre métallique est d'abord soumise à un é-tuvage à
50 degrés C environ pendant 24 heures.
On introduit alors dans le réacteur le composé carboné
fusible et on chauffe en agitant jusqu'à une température
supérieure de 15 degrés C au palier de fusion. On
ajoute alors successivement le polyfluorure de vinylidène
et le réducteur et on maintient à la température de
fusion pendant une dizaine de minutes en agitant pour
bien homogénéiser le mélange. La coulée peut ensuite
s'effectuer. Les pains obtenus sont ensuite repris par
usinage afin d'éliminer la retassure. Un canal central
ayant été ménagé au moment de la coulée, ils sont alors
chargeables en artifices.
.~ ,~.
-5a-
Pour chacune des compositions indiquées ci-après on a
mesuré la vitesse de combustion la tenue mécanique le
pouvoir d'occultation et le coefficient d'absorption.
05 La vitesse de combustion est mesurée sur une éprouvette
cylindrique de 3 cm de long et de 3 cm de diamètre
réalisée par compression de 6.107 Pa.
Le pouvoir d'occultation est mesuré à l'aide de deux
caméras thermiques travaillant dans les bandes 3-5 et 8-
12 ~um disposées à 4 5 m d'un émetteur constitue par une
source étendue de 20 cm de coté portée à 200 degrés C
dans un tunnel. Le pouvoir d'occultation de la fumée
peut etre défini comme le temps pendant lequel l'image
de la source étendue est partiellement ou to-talement
ef~acée par le passage de cette fumée entre la caméra e-t
la source étendue.
/
~,'; '~
` ~27~33
-- 6 --
Le coefficient d'absorption A~ (m~1) est mesur~
sur deux bandes de longueur d'onde de 7,65 ~ 13,2 lum et de 3,3
à 4,2 ~m par application de la loi de Beer.
Dans le tableau 1, on a rassembl~ les résultats des
05 mesures de vitesse de combustion et de tenue mécanique défi-
nies ci-après :
~ combustion : on mesure la vitesse de combustion à
l'air libre V ~1 atm) et la vitesse de combustion sous la
pression régant ~ l'intérieur d'une munition fumig~nP V ~P)
prete à l'emploi, c'est-à-dire constituée d'un pot fumig~ne
de 36 cm de long et de 8 cm de diamètre,
- tenue m~canique : on mesure l'effort maximum à la
compression Smc (en Pa), l'écrasement emc ~ cet effort, et le
module de young (Ec),
- coefficients de sensibilité ~ la friction (CsF) et
~ l'impact (Csi) selon les modes opératoires connus utilis~s
dans ce domaine technique.
On réalise à titre d'exemples les diverses composi-
tions suivantes sous forme de pains selon les indications pre-
cédentes que l'on teste comme pr~cisé ci-dessus, en même temps
qu'une composition de référence d~crite dans l'exemple I du
brevet français 2 560 186.
COMPOSITION 1 :
- 25 parties de magnésium,
- 70 parties de clonacire 9O,
- 15 parties de polyfluorure de vinylid~ne.
COMPOSITION _ :
- 25 parties de magnésium,
- 70 parties de clonacire 115,
- 15 parties de polyfluorure de vinylidène.
COMPOSITION 3 :
- 25 parties de magnésium,
- 70 parties de clonacire 115,
- 15 parties de polyfluorure de vinylidane,
- 2 parties de fibres de carbone.
1 ;i3~
. ~ .
7 -
COMPOSITIQN ~ :
- 17 parties de magn~ium,
- 70 par~ies de clon~cire 115,
- 13 parties de polyfluorure de vinylid~ne.
95 TABL13AU 1
Ç~
~ 1 atm ~mm~ O~ O.~........................ O,~
VP ~mm/s ~ 7 ~
CsF (~) sous 353 N ........................ O
CsI (S) sous lOO J ... ~.,.............. O
TABLEAU 2
I ComDoæitionsl Smc tl05 Pa)l emc t~)l Ec (1~5 Pa) ¦
020 _
I ~ _ 42,5 1 1~2g 1 3 360
¦ R~f~ence ¦ 178 ¦ _0r87 ¦ 3
On observe un fluage san~ contrainte gui montre que
les compositions 1 et 2 ne sont pa~ sensible~ ~ la fissuration.
On obtient des r~sultats analogues avec les compositions 3 et 4.
Les r~sultats donn~s ci-apr~s dans les tableaux 3 et
~ sont obtenus dans les m~mes condition~ exp~rimentales, dans
un tunnel figurant un ~coulement laminaire des ~umées g~n~r~es.
- masse de composition fumig~e 1,5 ~ 1,7 ~g
- diamètre de l'artifi~e 80 mm
- vent 1,20 ~Js .
- fum~e g~nér~e ~ 21 cm de l'axe de me~ure
- section de la veine de fume 1 m2
- trajet optique d = lm
Le pouvoir d'occultatiQn r~sulte du ~raitement cou-
leur d'une image thermique et est exprim~e en secondes.
C~est le ~emps pendant lequel l'att~nuation du si-
gnal est sup~rieure ~ un pourcentage dans la bande consider~e.
v - a -
Le ~oef ic$ent d ' ab30rption A ~, obtenu grace au ~peclloradio-
~ètre, trsduit la capacit~ d ' une fum~e à occulter pendant un
temp~ très court mai~ n'est pas représentatif du pouvoir ~nti-
infrarouge dan~ le temps.
05 TABLJ3AU 3 ( 7, 65 - 13, 2 pln)
I Composition IA~ POUVI)IR D'OCCULTATION (s) _ ¦
~ m ~ 8 t 6 ~~ 4 2 J ~ 5 , ~L 7 ~ ~ 8 5, %¦
1 coul~e I 0~ 70 _1 28 L
~ 2 ~ 0~5 L S9 117 L
1 0 ¦ 3 _ ~ TTT TL -- __
I 4 ~ 10 83 1 63_ 128 1 5
Réf . L o, 6~ ~ _ 69 ¦34 ¦ _ 8 ¦ I - J
TABLEAU_4 ~3,3 - 4,2 lum)
___ _ _ _ _ _ j
POUVOII~ s) _ I
I Composltlon
15 ¦ ¦ (m l) L> 28,6~_~42 L8tl¦ >57~ 71~4~ >85,7
1 coul~e ~ 1,21 ! 97--~ 7l 1 51 _ L
2 L 1~03 1 102 1 70 l 3B
3 u 1 ~?~J 38_ L 17
5 7 ¦ 1 1 0 J~4 ¦ TT TT-- ¦ -- L 4
20¦ R~f. _ _¦ 1,67 ¦ 105 ¦ 71 i 48 ¦ 19 ¦ 4 _
On voit que la composition 4 a d'excellentes c~pacités
anti-infrarouge. Sa densit~ optimale et ~a faible vitesse de com-
bu~tion la rendent apte ~ la r~alisation de fumig~ne de gros cali-
bre ~up~rieur ~ 120 Imn.
