Dispositivo de iniciación que comprende una composición explosiva para el encendido térmico por fuente láser.

Composición energética (1) formada por una mezcla que comprende por lo menos un explosivo secundario y un dopante óptico que se presenta en forma de polvo,

caracterizada porque el dopante óptico es un metal.

Dispositivo de iniciación que comprende una composición explosiva para el encendido térmico por fuente láser.

La presente invención se refiere a la utilización de una composición energética en un detonador óptico (iniciador que comprende un explosivo) o un inflamador óptico (iniciador que comprende una composición pirotécnica) .

Las fuentes láser utilizadas en los detonadores, en especial para aplicaciones militares o espaciales, deben ser robustas, de reducida ocupación de espacio y de coste controlado. Estas fuentes son o bien láseres sólidos del tipo Nd-YAG (para las aplicaciones militares) que suministran una densidad de potencia del orden de 3 MW.cm-2, o bien diodos láser en general de potencia de 1 W (para las aplicaciones espaciales) que suministran una densidad de potencia del orden de 20 kW.cm-2, lo cual es demasiado poco para permitir una iniciación directa de la detonación de explosivo secundario que necesita el suministro de una densidad de potencia del orden del GW.cm-2.

Sin embargo, estas densidades de potencia suministradas permiten una elevación de temperatura del explosivo secundario de la primera etapa del detonador hasta que alcanza su temperatura de descomposición automantenida a partir de la cual la reacción de degradación muy viva que la sigue permite iniciar la detonación del explosivo secundario de la segunda etapa, ya sea por un proceso de transición deflagración-detonación, o bien por un proceso de transición choque-detonación (según la configuración del detonador y las características de los explosivos secundarios utilizados) . Sin embargo, como los explosivos secundarios no absorben la luz emitida en el infrarrojo cercano por las fuentes láser, la composición energética dispuesta en la primera etapa del detonador es una mezcla que comprende el explosivo secundario y polvo de negro de carbono que se utiliza como dopador óptico (absorbe la radiación emitida por las fuentes láser y transmite al explosivo secundario la energía térmica necesaria para que alcance su temperatura crítica) .

Sin embargo, para las aplicaciones que implican que el detonador esté sometido a unas condiciones climáticas extremas, la eficacia del negro de carbono disminuye considerablemente. La validación de un detonador para una tal aplicación necesita la realización de pruebas después de que se le haya impuesto un ciclo térmico que corresponde al ciclo padecido en relación con esta aplicación. Así, por ejemplo para el ámbito espacial, el ciclo térmico impuesto corresponde a una subida a una temperatura de 100°C mantenida durante 5 horas y una refrigeración a temperatura ambiente. Sin embargo, después de este ciclo, cuando la fuente láser utilizada es un diodo láser, incluso cuando esta última se utiliza a su potencia máxima de 1 W, la iniciación del explosivo secundario mezclado con un 1% másico de negro de carbono no ocurre mientras que una potencia de 0, 1 W es suficiente si el detonador no ha sido sometido a este ciclo.

Una primera solución que palia el inconveniente relativo a la necesidad de tener una fuente láser potente para poder iniciar un detonador sometido a unas condiciones climáticas severas se ha descrito en la solicitud FR 2 831 659 y consiste en introducir en la primera etapa del detonador, entre el explosivo secundario y la interfaz óptica de focalización, una composición pirotécnica redox que, al absorber en el infrarrojo, es el asiento de una reacción de oxido-reducción que libera la energía térmica necesaria para la iniciación del explosivo secundario. Sin embargo, en general, la composición pirotécnica utilizada (composición ZPP) es muy sensible a la fricción y a las descargas electrostáticas.

Asimismo, en el ámbito de los inflamadores ópticos, con la finalidad de tener una fiabilidad en la iniciación de la composición pirotécnica redox cuando la fuente láser utilizada es un diodo láser (en especial de 1 W) , es necesario utilizar composiciones pirotécnicas cuyo agente reductor presenta una muy fina granulometría (típicamente de entre 1 y 2 !m) . Sin embargo, esta granulometría confiere a la composición pirotécnica redox una extrema sensibilidad a la fricción y a las descargas electrostáticas, lo cual hace que su fabricación y su manipulación sean peligrosas.

La presente invención tiene como objetivo permitir la iniciación de un iniciador óptico (detonador o inflamador) mediante una fuente láser de reducida potencia, que no tenga los inconvenientes precitados de los iniciadores del estado de la técnica.

Según la invención, el iniciador comprende una composición energética constituida por una mezcla que comprende al menos un explosivo secundario y un metal que se presenta en la forma de polvo, actuando este metal como dopador óptico.

Esta composición permite tener una iniciación de la composición principal del iniciador (explosivo secundario en el caso de un detonador, composición pirotécnica en el caso de un inflamador) incluso con una fuente láser de reducida potencia, por ejemplo con un diodo láser de una potencia de 1 W, y todo ello reduciendo los riesgos ligados a la manipulación de la composición principal.

Otras ventajas y particularidades de la presente invención aparecerán en los modos de realización ofrecidos a título de ejemplos no limitativos e ilustrados mediante los dibujos adjuntos.

la figura 2 es una vista en sección de un detonador óptico cuya cavidad de la primera etapa comprende una composición energética utilizada en la presente invención y una composición principal formada por un explosivo secundario, y

la figura 3 es una vista en sección de un inflamador óptico cuya cavidad comprende una composición energética utilizada en la presente invención y una composición principal formada por una composición pirotécnica.

La composición energética 1 utilizada en la presente invención está constituida por una mezcla que comprende al menos un explosivo secundario y un metal que se presenta en la forma de polvo y que actúa como un dopador óptico.

Tal como se puede ver en las figuras 1 a 3, durante su utilización, la composición energética 1 está dispuesta en una cavidad de un iniciador óptico 2, 3 y está en contacto con una interfaz óptica de focalización 4 que obtura esta cavidad y que permite transmitir a la composición energética 1 la radiación infrarroja emitida por una fuente de radiación láser y transmitida de la fuente a la interfaz óptica de focalización 4 por una fibra óptica 5 que está conectada por un primer extremo a la fuente de radiación láser, y por su segundo extremo a la interfaz óptica de focalización 4.

El metal utilizado tiene la propiedad de absorber la luz infrarroja emitida por la fuente láser y, debido a que está íntimamente mezclado de manera homogénea con el explosivo secundario, transmite a este último, por conducción térmica, el calor que se ha acumulado, lo cual permite así la iniciación de la reacción del explosivo secundario.

Preferentemente, con la finalidad de tener una calefacción eficaz del explosivo secundario por el metal, este último tiene una difusividad térmica al menos igual a 10-5 m2.s-1, y preferentemente al menos igual a 5.10-5 m2.s-1, incluso al menos igual a 9.10-5 m2.s-1, estando la difusividad térmica definida por la relación entre la conductividad térmica y el producto de la capacidad calorífica por la masa volumétrica del metal considerado. Así, el metal utilizado puede ser aluminio (9, 8.10-5 m2.s-1) , una aleación de aluminio (Al2024 « dural » con una difusividad de 4, 5.10-5 m2.s1) , tungsteno (6, 8.10-5 m2.s-1) , cobre (11, 7.10-5 m2.s-1) , magnesio o una aleación de magnesio (11, 7.10-5 m2.s-1) ,

incluso níquel, zirconio o titanio. El aluminio es el preferido por el valor de su difusividad térmica y su reducido coste.

Al utilizarse el metal por sus propiedades físicas de absorción de la luz infrarroja y de transferencia térmica, y no por sus propiedades químicas (como en los explosivos a base de aluminio) , es suficiente una reducida cantidad. De este modo, representa como máximo 10% másico de la composición energética 1, preferentemente como máximo un 5% másico, incluso del orden de 1 % másico. Cuanto más elevada sea la concentración de metal más corto es el tiempo de iniciación de la composición energética 1, sin embargo, más allá de un 5% másico, para las aplicaciones donde un tiempo de iniciación muy corto no es necesario,...

1. Composición energética (1) formada por una mezcla que comprende por lo menos un explosivo secundario y un dopante óptico que se presenta en forma de polvo, caracterizada porque el dopante óptico es un metal.

2. Composición energética (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque el metal tiene una difusividad térmica igual por lo menos a 10^-5 m²s^-1, y preferiblemente igual por lo menos a 5.10^-5 m²s^-1, incluso igual por lo menos a 9.10^-5 m²s^-1.

3. Composición energética (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el metal es aluminio o una aleación de aluminio, o tungsteno, o cobre, o magnesio, o una aleación de magnesio.

4. Composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el metal tiene una granulometría media inferior a 6 μm, y preferiblemente inferior a 2 μm, incluso a 1 μm.

5. Composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el metal representa a lo sumo un 10% en masa de la composición, preferiblemente a lo sumo un 5% en masa, incluso del orden de un 1% en masa.

6. Composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el explosivo secundario es octogeno o hexógeno, o hexanitrostilbeno.

7. Composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la mezcla comprende por los menos dos explosivos secundarios, de los cuales el hexanitrostilbeno.

8. Composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el explosivo secundario es un polvo cuya granulometría es inferior a 3 μm.

9. Iniciador óptico (2, 3) que comprende una fibra óptica (5) que está conectada por un primer extremo a una fuente de radiación láser y por un segundo extremo a una interfaz óptica de focalización (4) que obtura una cavidad en la cual está dispuesta una composición energética que está en contacto con la interfaz (4), caracterizado porque la composición energética en contacto con la interfaz (4) es según una de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Iniciador óptico (2, 3) según la reivindicación 9, caracterizado porque está formado por un detonador óptico (2), cual composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8 es la composición energética principal de la primera etapa del detonador (2).

11. Iniciador óptico (2, 3) según la reivindicación 9, caracterizado porque está formado por un detonador óptico (2), estando dispuesta la composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8, entre la interfaz óptica de focalización (4) y una composición energética principal (7) que comprende esencialmente un explosivo secundario dispuesto en la misma cavidad que la composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8.

12. Iniciador óptico (2, 3) según la reivindicación 9, caracterizado porque está formado por un inflamador óptico (3), cual composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8 está dispuesta entre la interfaz óptica de focalización (4) y una composición energética principal (8) que comprende esencialmente una composición pirotécnica dispuesta en la misma cavidad que la composición energética (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8.

13. Iniciador óptico (2, 3) según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la composición energética (1) según de las reivindicaciones 1 a 8 está comprimida a una densidad de carga superior a 80% de su densidad máxima teórica.