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UTILISATION D'UN ~AT~RIAU PULV~RUT-~T POUR CAMOUFLAGE
DA~S T-~ DOMATNE INFRAROUG~
Le domaine de la présente invention est celui des
matériaux pulvérulents destinés à être répandus par des moyens
de dispersion de fac,on à produire un nuage de camouflage.
On connaît déjà depuis longtemps des compositions
fumigènes qui sont efficaces dans le domaine visible (de 0.4 ~m
à 0.8 ~m), ces compositions comprennent le plus souvent un
oxydant associé à un réducteur et à un composé sublimable, on
se reportera par exemple au brevet US2939779 qui décrit une
composition à base d'hexachloréthane et d'oxyde de zinc.
La réaction entre ces deux composés produit un écran
de fumée grise mais qui ne peut masquer la transmission du
rayonnement infrarouge (longueur d'onde de 0.8 ~m à 14 ~m), en
outre le composé obtenu est fortement corrosif et toxique.
Le document Statutory Invention USH769 publié le 3
avril 1990 par le Bureau des brevets des E.U. prévoit de
réaliser un masquage dans le domaine optique au moyen de
particules de dioxyde de titane dont la granulométrie est de
l'ordre de 0. 3 micromètres. Ces particules sont enrobées de
siloxane dans le but d'empêcher la détonation du nuage obtenu.
Le masquage obtenu n'empêche pas la transmission du rayonnement
infrarouge.
Il est connu également de produire des brouillards de
fines gouttelettes en vaporisant des huiles au moyen de
compresseurs de gaz mais ces brouillards sont également trans-
parents dans le domaine infrarouge.
Le brevet FR2396265 propose de disperser les
particules solides d'une poudre minérale à l'aide d'un gaz
propulseur.
Lorsque la granulométrie moyenne de la poudre est
homogène et proche de la longueur d'onde du rayonnement à
occulter on peut obtenir un masquage infrarouge, cependant on
a pu constater que, lors d'une dispersion à froid des
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particules décrites par ce brevet, il se produisait une
agglomération de ces dernières qui nuisait à l'opacité
recherchée.
On a aussi cherché à obtenir un masquage à la fois
dans les domaines visibles et infrarouge en vaporisant une
huile chargée d'une poudre minérale.
Par exemple le brevet US4484195 décrit un dispositif
fumigène dispersant au moyen d'une turbine des particules
d'aluminium mélangées à du gas oil.
Un tel dispositif est très décevant puisque les
particules d'aluminium se dégradent fortement lors de la
dispersion.
Le document Statutory Invention USH360 publié le 3
novembre 1987 par le Bureau des brevets des E.U. décrit une
grenade fumigène efficace dans le domaine infrarouge et
utilisant de fines particules de laiton ou d'aluminium
disposées dans un liquide volatil. Une telle disposition permet
de réduire l'énergie de dispersion et empêche l'agglomération
des particules.
En fait l'agglomération n'est pas interdite de façon
suffisamment efficace et les performances du masquage
infrarouge obtenu sont décevantes. En outre une telle grenade
ne peut masquer que des surfaces de dimensions réduites et
pendant un temps limité.
C'est un premier but de l'invention que de fournir un
matériau pulvérulent destiné à produire des fumées donnant un
masquage infrarouge meilleur que celui des matériaux selon
l'état de la technique.
L'invention propose également un dispositif généra-
teur de fumée adapté à ce type de matériau.
La présente, invention vise une utilisation d'un
matériau pulvérulent comprenant au moins une poudre ayant des
grains recouverts d'un enrobage chimiquement inerte vis-à-vis
des grains, pour produire un nuage de camouflage efficace dans
un domaine infrarouge, le matériau étant mis en oeuvre par
dispersion à partir d'une suspension du matériau pulvérulent
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2a
dans un liquide vecteur, l'enrobage des grains résistant à des
températures inférieures ou égales à une température de
dispersion et ne s'oxydant pas à l'air libre et au contact du
liquide vecteur pour des températures inférieurs ou égales à la
température de dispersion, la poudre après enrobage ayant une
granulométrie moyenne comprise entre 1 ~m et 15 ~m.
Cet enrobage pourra être un composé de silice et
d'alumine et la granulométrie moyenne de la poudre enrobée sera
choisie comprise entre 1 ~m et 15 ~m.
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La poudre pourra contenir au moins un des composants
suivants: Fer, Aluminium, Zinc, Bore, Cuivre, Chrome,
alliages ou oxydes de ces métaux, carbone, polytetrafluo-
réthYlène.
5 De façon préférentielle la poudre est une poudre de
laiton dont la granulomètrie moyenne après enrobage est
comprise entre l~m et 15~m.
L'invention a également pour objet un dispositif
~énérateur de fumée dans lequel le matériau est en
10 suspension dans un liquide vecteur, dans ce cas l'enrobage
est choisi de telle sorte qu'il ne s'oxyde pas non plus au
contact de ce liquide et pour les températures inférieures
ou égales à la température de disperYion.
Le liquide vecteur pourra ëtre choisi parmi les composés
15 suivants: Gasoil, huile de faible viscosité.
De facon préférentielle, le dispositif comprend une masse
de 50 g à 250 g de matériau pulvérulent par litre de gasoil.
Les moyens de dispersion comprendront au moins une
turbine génératrice de gaz chaud équipée d'une tu~Yère, un
20 réservoir équipé d'un mélangeur et recevant le matériau
pulvérulent en suspension dans le liquide vecteur, le
réservoir étant relié à la tuyère par une électropompe.
D'une façon avanta~euse la commande de la turbine n'est
autorisée que lorsque le mélangeur est en fonction.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description qui va suivre d'un mode particulier de réalisa-
tion, description faite en référence au dessin annexé qui
représente schématiquement un dispositif générateur de fumée
adapté à la dispersion du matériau selon l'invention.
Comme cela a déjà été précisé dans le préambule il était
connu d'utiliser des poudres métalliques ou minérale~ pour
réaliser un écran de fumée opaque aux rayonnements infra
rouges. Les poudres métalliques sont particulièrement inté-
ressantes car elles réfléchissent avec efficacité le ra~Yon-
35 nement infra rouge reçu de la cible que l'on cherche àmasquer.
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La poudre disposée dans un recipient est dispersee au
moyen d'un gaz propulseur (tel de l'azote, du dioxyde de
carbone ou de l'air comprimé), le gaz arrivant par un
conduit à l'intérieur du récipient et ce dernier portant une
5 autre ouverture en forme de tuyère pour assurer une
dispersion fine de la poudre. Un tel dispositif est décrit
dans le brevet FR2396265.
Il est également connu de mélanger la poudre à un liquide
vecteur ~le plus souvent une huile minérale! qui sera
10 vaporisé par de l'air chaud au travers d'une tuyère ce qui
permet d'obtenir un nuage plus durable et masquant en outre
le domaine visible (taille des gouttelettes inférieure à
l~m?-
Le brevet W08808954 décrit un tel dispositif.
L'emploi d'air chaud pour vapori~er complètement 1'huileminérale (température de l'ordre de 400-C) conduit au choix
de particules présentant une bonne stabilité à la tempé-
rature telles les poudres de laiton ou de cuivre.
Cependant dans tous les cas on constate que les
20 performances du masquage infra rouge sont décevantes, ainsi
on a pu constater que de la poudre de laiton de
granulometrie moyenne comprise entre l~m et 15~m et
dispersée avec du Gasoil au moyen d'air chaud ne permettait
d'obtenir qu'un coefficient de camouflage de 30X pour une
25 cible à 200-C vue par une caméra thermique 8~m-12~m à 1000
mètres.
On a alors pensé à utiliser pour réaliser le masquage
infra rouge un matériau pulvérulent qui était commercialisé
comme additif colorant pour les peintures ou pour les
30 matières plastiques.
Les brevets US3849152 et US2913419 décrivent les modes de
réalisation de tels pigments colorés enrobés.
Le premier de ces documents décrit des pigments
métalliques enrobés de silice ou bien de pol~Ysiloxane, le
35 second document montre des particules métalliques
recouvertes d'un silicate métallique.
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Les pigments métalliques préférés sont des grains de
laiton enrobés d'une couche protectrice vitreuse et sont
commercialisés par la société Eckart sous la dénomination
commerciale "Resist Rotoflex"*.
Bien qu'un tel enrobage ait pu faire craindre un
mauvais masquage en raison de la modification du pouvoir
réfléchissant du laiton non enrobé, on a constaté de fac,on
surprenante que le masquage était bon dans la gamme 0.8 ~m à
~m pour le camouflage de toutes les cibles thermiques
connues du champ de bataille actuel.
Ainsi à titre d'exemple on a comparé le masquage
d'une source chaude voisine de 200O au moyen d'une poudre du
type laiton Eckart Resist* avec le masquage donné par une
poudre de laiton non enrobé.
Les poudres sont dans les deux cas mélangées à du gas
ou et dispersées à une température de l'ordre de 400~ par une
turbine du type de celle décrite par la suite.
L'observation a été faite au moyen d'une caméra
thermique 8-12 micromètres. On a pu constater que la poudre de
laiton enrobée occultait totalement le rayonnement infrarouge
de façon continue (coefficient de camouflage de 100%), tandis
que le laiton non enrobé ne masquait la source chaude qu'avec
un coefficient de camouflage de 30%, toutes les conditions
opératoires étant identiques par ailleurs.
Un tel comportement est dû au fait que l'enrobage
empêche la dégradation du grain de laiton tant au cours du
stockage (à l'air libre ou dans l'huile minérale) que pendant
sa dispersion par l'air chaud.
Ainsi, l'oxydation superficielle des grains de poudre
métallique étant empêchée, la granulométrie moyenne demeure
invariable même au cours d'une dispersion à haute température
(de l'ordre de 400~C).
*"Resest Rotoflex" et "Eckart Resest" ne sont pas des marques
de commerce, mais des désignations de produit.
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5a
De plus l'enrobage par ses capacités d'isolant
électrique empêche l'agglomération des grains de laiton lors de
leur dispersion et la modification de la granulométrie moyenne
a~rès disyersi~n qui en r~sul
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Il est possible à partir de ces constatations de définir
d'autres matériaux pulvérulents adaptés au masquage fumigène
infra rouge.
Les caractéristiques de l'enrobage adapté à l'application
5 selon l'invention sont les suivantes:
Il doit être chimiquement inerte vis à vis du grain
métallique, afin d'éviter la formation de tout produit
susceptible de modifier la forme ou la taille du grain.
Il doit résister aux temperatures inférieures ou égales à
la température de dispersion. Le plus souvent cette tempéra-
ture limite est de 500 C (température de l'air chaud utilisé
pour disperser),
Il ne doit pas s'oxyder lors de stockages prolongés en
particulier à l'air libre.
Dans le cas d'une dispersion à l'aide d'un vecteur (tel
une huile minérale) il ne doit pas non plus s'oxyder au
contact de ce dernier et pour des températures inférieures
ou égales à la température de dispersion.
La plupart des matériaux réfractaires ou céramiques sont
20 adaptés à une telle application, tels les produits à base de
Silice (au moins 91% de Silice SiO2), les produits Siliceux
~de 85% à 93X de Silice et plus de 5% d'Alumine), les
composés à base d'alumine ou les composés organiques du
Silicium (tels les polysiloxanes~.
Les verres ou produits vitreux qui comprennent un mélange
de Silice et d'Alumine sont également bien adaptés.
Des procédés d'enrobage de grains métalliques sont connus
par exemple dans le domaine technique des pigments pour
peintures et on pourra se reporter au brevet GB1555883 de la
30 société Eckart qui décrit un mode d'obtention d'une couche
vitreuse sur des pigments métalliques ainsi qu'aux brevets
US3849152 et US2913419 précedemment cités.
D'autres procédés d'enrobage sont connus, tels la disper-
sion d'alumine fondue dans un courant gazeux (brevet
35 SU1502535), la vapodéposition plasma de la silice lbrevets
J62153337 et J61266456), l'enrobage de particule par une
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huile silicone suivi de la réduction de cette dernière à haute
température(> 350~C) (brevets J77036861 et J58077505).
Un autre avantage de l'application selon l'invention
d'une poudre enrobée à la réalisation de matériaux de masquage
fumigène efficaces dans le domaine infrarouge, est qu'il
devient possible d'utiliser des poudres métalliques présentant
une tenue à la température moindre que celle du cuivre ou du
laiton (tel l'aluminium).
L'enrobage assurera la tenue de la granulométrie
moyenne de l'aluminium même après dispersion par de l'huile
minérale vaporisée à 400~C.
Un autre avantage est que les procédés d'enrobage
connus peuvent être adaptés à des poudres en matériaux non
métalliques tels les matières plastiques ou bien le carbone.
Il devient ainsi possible d'employer pour réaliser le
masquage infrarouge des matériaux plus légers que les poudres
métalliques ce qui assurera une meilleure tenue du nuage dans
le temps, on peut par exemple envisager l'enrobage de graphite
ou de polytetrafluoréthylène (plus connu sous la marque de
commerce déposée Teflon).
La figure annexée montre un dispositif permettant de
disperser le matériau pulvérulent de façon à réaliser un
masquage fumigène.
Le dispositif comprend une cuve 1 fermée par un
couvercle 4 et à l'intérieur de laquelle est disposé le
matériau pulvérulent mélangé à un liquide vecteur 2.
Ce dernier est choisi de manière connue parmi les
composés tels le Gasoil ou les huiles de faible viscosité
(inférieure à 13 Centistokes à 37,8OC).
Ces composés présentent la caractéristique de pouvoir
être vaporisés en fines gouttelettes (de l'ordre du micron) par
un courant d'air chaud (de l'ordre de 400~C).
On utilisera de fac,on préférentielle un gasoil dans
lequel est mise en suspension une masse de 50 à 250 grammes de
matériau pulvérulent par litre de gasoil.
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Une canalisation 7 relie le fond du réservoir à une
électropompe 8, une autre canalisation ~ amenant a une
tuyère de dispersion 10 la suspension du matériau dans le
liquide vecteur.
Cette tuyère a~sure la vaporisation du liquide vecteur
portant les grains du matériau de masquage infra rou~e et
donc la production d'un nua~e 1~.
Elle est disposée à la sortie dJune turbine 11 connue
qui ne sera pas décrite plus en détail et qui produit un
10 courant d'air chaud (T de l'ordre de 400~C et débit d'air de
l'ordre de 1 m3/seconde).
Afin d'assurer l'homogénéité de la suspension du matériau
pulvérulent dans le liquide vecteur, le réservoir 1 comporte
un mélangeur 3, comprenant deux pales portées par un axe qui
15 traverse le couvercle 4 au niveau d'un palier 6. Ce
mélangeur est actionné par un moteur électrique ~.
Un boîtier de commande 12 assure le pilotage du
fonctionnement du dispositif de dispersion au moyen de
liaisons électriques 13a, 13b et 13c.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
Tout d'abord le moteur 5 du mélangeur est mis en marche.
Un cablage logique (non représenté) du boîtier de com-
mande interdit tout démarrage de la turbine si le mélangeur
ne fonctionne pas, ce qui garantit l'homogénéité de la
25 suspension au moment de sa dispersion.
Ensuite la turbine 11 est à son tour mise en marche.
Lorsque la température de l'air éjecté par la turbine,
qui est mesurée par un moyen approprié au niveau de la
turbine, atteint la valeur necessaire pour ~ue le liquide
30 vecteur puisse être vaporisé, un autre cablage logique du
boîtier de commande autorise la commande de l'électropompe 8
dont l'action entraîne l'émission du nuage de camouflage 14.
Un tel dispositif est installé de préférence sur un
véhicule dont la mobilité permet la réalisation rapide
3~ d'ecrans de camouflage de grandes dimensions.
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~_, g
Il est également possible de prévoir des moyens
permettant de faire varier le débit du mélange arrivant à la
tuyère (ré~la~e électronique du débit de l'électropompe ou
batterie de plusieurs électropompes en parallèle.
Ce qui permet d'optimiser la quantité de melange
solide/liquide en fonction de la température de la cible à
camoufler.
