BE897373A

BE897373A - Procede d'occultation des rayonnements visible et infrarouge fumigene mettant en oeuvre ce procede

Info

Publication number: BE897373A
Application number: BE211234A
Authority: BE
Inventors: A Espagnacq; G Sauvestre
Original assignee: France Etat
Priority date: 1982-07-27
Filing date: 1983-07-26
Publication date: 1985-06-10
Also published as: NO832728L; NO165103B; IT8322141A0; DE3326884A1; GB2158206A; US4697521A; GB2158206B; NL190967B; DE3326884C2; NO165103C; FR2560371B1; CA1243210A; FR2560371A1; IT1166936B; NL190967C; NL8302652A

Abstract

Procédé et munition pyrotechnique fumigène pour occulter les rayonnements visible et infrarouge de longueur d'onde comprise entre 0,4 et 14 micromètres émis par une cible. On produit d'abord instantanément un premier aérosol chaud à l'aide d'une composition pyrotechnique rapide, masquant la cible par diffusion dans le visible et par son pouvoir émissif dans l'infrarouge. Puis, on produit un second aérosol contenant des particules de carbone chaudes de dimensions comprises entre 1 et 14 micromètres à l'aide d'une composition pyrotechnique lente pour occulter principalement par diffraction l'image thermique émise par la cible. La composition rapide comprend une poudre de zinc et d'oxyde de zinc, de perchlorate de potassium, d'hexachlorobenzène ou d'hexachloroéthane et un liant.

Description

<Desc/Clms Page number 1>
déposée par : ETAT FRANCAIS, représenté par le Délégué
Général pour l'Armement ayant pour objet : Procédé d'occultation des rayonnements visible et infrarouge et munition fumigène mettant en oeuvre ce procédé

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.....

PROCEDE D'OCCULTATION DES RAYONNEMENTS VISIBLE ET U) **..
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FUMIGENE METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE.

Le secteur technique de la présente invention est celui des procédés et munitions fumigènes destinés à produire un écran de fumée permettant de camoufler une cible quelconque en empêchant la transmission du rayonnement infrarouge émis par celle-ci pour la rendre indétectable par un senseur.

Il existe actuellement peu de publications traitant des munitions pour la production d'une fumée opaque au rayonnement infrarouge. Toutefois, la réalisation de munitions ou artifices fumigènes classiques est bien connue. Ces munitions comprennent généralement un pot cylindrique à l'intérieur duquel on place une composition pyrotechnique ou des comprimés de compositions pyrotechniques présentant ou non un canal central. Pour plus de précisions, on pourra se reporter au brevet français 2 249 590 qui décrit un artifice fumigène dont les émissions sont totalement transparentes au rayonnement infrarouge. Ce genre de composition est apte à générer une fumée blanche par production de chlorure de zinc ou de chlorure d'ammonium, le carbone étant transformé en gaz carbonique.

L'apparition de nouveaux moyens de surveillance (caméras thermiques) à modifié les données du problème car ces moyens permettent d'identifier une cible à partir de son rayonnement thermique propre dans les fenêtres de
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transparence 3 à 6pm et 7 à 14) um. On a déjà donc proposer de disperser des aérosols de façon à occulter le rayonnement infrarouge émis par une cible.

Ainsi, on connaît les brevets français 2 299 617 et 2 309 828 qui décrivent la formation d'un aérosol liquide par hydrolyse du tétrachlorure de titane ou d'étain.

On utilise alors une composition pyrotechnique dispersante fortement exothermique, du type aluminium ou bore/perchlorate de potassium pour disperser le tétrachlorure de titane. Toutefois, ce type d'aérosol constitué de gouttelettes liquides hydrosolubles n'est guère efficace, nécessite de l'eau ou de l'humidité et a une durée de vie très courte, inférieure à 20s et ce quel que soit le volume du système dispersant. De plus, ce système engendre des composés acides corrosifs et toxiques.

On connaît également le brevet 2 396 265 qui décrit la dispersion de particules solides à partir d'une poudre minérale et d'un gaz vecteur (air comprimé, azote etc...) pour arrêter par diffusion le rayonnement thermique d'une cible. Il faut cependant maîtriser la granulométrie des particules contenues dans l'aérosol émis car seule une. granulométrie finale voisine de la longueur d'onde du rayonnement à occulter est efficace. Or, on a constaté que la production d'un aérosol de particules solides dont le diamètre serait compris entre 1 et 14 pm ne permet pas de supprimer l'image thermique de la

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cible de façon efficace et pendant un temps suffisant en'rlsn. de delà. sévimentation des particules qui intervient. Les durées de vie obtenues ne dé- passent pas 25 secondes.

On connaît encore les brevets français 2 294 422 et 2 294 432 qui décrivent des leurres infrarouges émettant par combustion d'une composition pyrotechnique, une flamme de haute intensité définissant ainsi une source de rayonnement infrarouge susceptible de se substituer à la source de rayonnement constituée par le moteur de l'aéronef dans le système de guidage de l'engin lancé contre celui-ci. Il ne s'agit pas d'émettre des particules de carbone de dimensions précises.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé et une munition pour produire un écran de fumée interdisant la transmission du rayonnement infrarouge et visible pour camoufler totalement une cible pendant un
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L'invention a donc pour objetun procédé d'occultation des rayonnements visible et infrarouge de longueur d'onde comprise entre 0,4 et 14m émis par une cible, caractérisé en ce que dans une première étape on produit instanta- nément un premier aérosol chaud qui masque la cible par diffusion dans le visible et par son pouvoir émissif dans l'infrarouge, et dans une seconde étape on produit un second aérosol contenant principalement des particules de carbone chaudes de dimensions comprises entre 1 et 14)

1m pour occulter essen- tiellement par diffraction l'image thermique émise par la cible.

Selon une mise en oeuvre particulière on génère le premier et le second aérosol à partir de compositions pyrotechniques.

L'invention concerne également une munition pyrotechnique fumigène pour la mise en oeuvre du procéder originale en ce qu'elle comporte un tube fermé à ses deux extrémités par un couvercle, au moins un de ces couvercles étant muni d'un ou plusieurs orifices, le tube renfermant au moins une composition pyro- technique rapide possédant une mise en régime inférieure à 1 s et une vitesse de combustion de l'ordre de 6 mm/s sous pression de fonctionnement, pour générer des gaz chauds avec un débit au moins égal à 160 g/s de façon à oc- culter par saturation l'image thermique de la cible, et au moins une compo- sition pyrotechnique lente possédant une vitesse de combustion de l'ordre de
1 mm/s sous pression de fonctionnement générant des particules de carbone chaudes, chacune des compositions étant munies d'un canal central,

des moyens d'allumage étant prévus pour initier les compositions rapides.

La composition rapide peut être un comprimé réalisé sous pression com- prenant une poudre de zinc et d'oxyde de zinct de perchlorate de potassium, d'hexachlorobenzène ou d'hexachloroéthane et un liant constitué par le néo- prène.

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Les constituants de la composition rapide peuvent. choisis selon- ;-. 0". : les pourcentages en masse suivants ,
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31% de zinc, 12% d'oxyde de zinc, 16% de perchlorate de potassium, 31% d'hexachlorobenzène et ou d'hexachloroéthane, 10% de néoprène.

La composition lente peut être un comprimé réalisé sous pression comprenant un composé générateur de particules de carbone dont la dimension est comprise entre environ 1 et 14 um, un système oxydo-réducteur réagissant à une température supérieure à 1000 C et un liant.

Le réducteur de la composition peut être choisi parmi les poudres métalliques notamment le magnésium ; et l'oxydant peut être représenté par l'hexachlorobenzène, l'hexachloroéthane ou leur mélanqe.

La composition lente peut comprendre le système ternaire. suivant : - 15 à 25 parties en poids de poudre de magnésium, - 50 à 85 parties en poids d'hexachlorobenzène ou d'hexachloroéthane, - 0 à 30 parties en poids de naphtalène.

La munition peut comprendre cinq comprimés empilés dans l'ordre suivant : - un comprimé de composition rapide, - trois comprimés de compositions lentes successives, - un comprimé de composition rapide, - et un comprimé d'allumage placé au contact de chacun des comprimés de composition rapide.

Avantageusement le diamètre du canal central des compositions lentes est supérieur à celui des compositions rapides.

Un avantage de la présente invention réside dans le fait qu'en combinant deux compositions émettant l'une un aérosol très chaud pour masquer par son pouvoir émissif supérieur l'image thermique de la cible et l'autre un aérosol de particules solides arrêtant par diffraction l'image thermique de la cible on obtient instantanément un écran protecteur de la cible pendant une durée suffisante de l'ordre de 40 à 50 s. De plus, la combustion extrtmement vive et exothermique de la composition rapide conduit au sein de l'artifice à réduire la durée de mise en régime de la composition lente ainsi qu'à augmenter sa vitesse de combustion durant les premières secondes de fonctionnement.

Cette action permet d'accroître le débit d'émission de la munition et corrélativement d'augmenter la concentration de particules dans le nuage de fumée. On évite ainsi une diminution de la densité de l'aérosol correspondant à la courte période située entre la fin d'émission due à la composition rapide et le début d'émission dû à la composition lente. Il en résulte une
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amélioration de l'efficacité et de la régularité de l'écran fumigène contre ..

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le rayonnement rayonnement...... 4.'.

Ainsi qu'il ressort déjà de ce qui précède ort. met. en 'eu\H
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composition fortement exothermique ayant une grande vitesse de combustion.

Les compositions répondant à ces critères sont généralement à base de poudre métallique fortement réductrice par exemple de zinc ou d'aluminium.

Cette poudre métallique peut être associée à un oxyde métallique tel que l'oxyde de zinc. L'oxydant doit également être fortement exothermique et ceux du type chlorate ou perchlorate conviennent parfaitement sans en constituer une limitation. Le perchlorate de potassium permet d'obtenir d'excellents résultats. La réaction conduit donc à des chlorures hydrolysables tels que les chlorures de zinc ou d'aluminium. L'oxydant peut être associé à des composés carbonés saturés ou non substitués partiellement ou totalement par des éléments électronégatifs tels le chlore et le fluor. A titre d'exemple
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on citera liorera la tenue mécanique du comprimé par l'adjonction d'un liant qui ne constitue pas en lui-même une caractéristique de l'invention.

Les liants classiquement utilisés en pyrotechnie peuvent être mis en oeuvre et on citera à titre indicatif le néoprène, le polychlorure de vinyle, l'acétate de
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les polyvynile, l'acéto-chlorure de vinyle, polyuréthaneetc.... Les pourcen- trages respectifs des constituants peuvent être choisis en fonction du but recherché.

La composition rapide émet une fumée grisâtre à blanche, et elle peut être noire selon le composé carboné utilisé. Ainsi lorsqu'on utilise l'hexachlorobenzène la fumée émise devient noire. Il est à noter que la composition rapide brûle entièrement et ne laisse aucun résidu. Le débit massique est ainsi augmenté et tout le matériau fumigène est transformé en fumée.

Selon l'invention, on associe à cette composition rapide une composition lente qui comprend un composé générateur de particules de carbone pour produire par diffraction un écran opaque au rayonnement infrarouge de la cible. On peut donc utiliser les paraffines, les composés benzéniques condensés ou non, le naphtalene et l'anthracèneile phénanthrène et le naphtol notamment permettent d'obtenir de bons résultats. Le système oxydo-réducteur doit fournir une température de combustion supérieure à 1000oc, les poudres métalliques associées aux oxydants classiques du type nitrate, perchlorate peuvent être utilisées.

Cependant on préfère, selon l'invention, optimiser la composition pyrotechnique lente en utilisant un composé générateur de particules de carbone qui soit suffisamment oxydant pour réagir avec le ré-
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ducteur, tels les composés non substitués. A titre d'exemple, le couple hexachlorobenzène-naphtalène permet de réaliser des compositions
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pyrotechniques IdftiLub uj-aiiL masquer le

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rayonnement infrarouge d'une cible. Bien entendu, on pourba.'uflieêr'n"*** ........ composé hydrocarboné substitué en combinaison avec un oxyRaR t."classicj'ue
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Le liant en lui-même ne constitue pas une caractéristique de cette compo- sition et il est utilisé pour renforcer la tenue mécanique de la composition.

Cependant, on choisira de préférence les composés macromoléculaires du type fluorés qui participe à la réaction de combustion par l'apport de molécules de fluor très oxydantes par exemple le polyfluorure de vinylidène mais également d'autres polymères tels le copolymère acétochlorure de vinyle, le polystyrène, réticulable ou non, le copolymère méthacrilate de méthyle/styrène et le néoprène peuvent convenir. La proportion du liant utilisée peut être de l'ordre de 5 à 20 parties en poids et mieux vaut ne pas dépasser 25 parties en poids
Pour préparer les compositions pyrotechniques selon l'invention on sty prend de la manière suivante ou de façon équivalente.

La poudre métallique est d'abord soumise à un étuvage à 50 C environ pendant 24 heures. Les composés solides tels le perchlorate, l'hexachloro- benzène et l'anthracène sont tamisés àcenviron 0, 50-0, 65 mm. Ils sont en- suite introduits tour à tour dans la cuve d'un malaxeur et malaxés pendant
15 à 30 mn. A partir du mélange obtenu, on réalise des comprimés comprenant un canal central sous une pression de l'ordre de 6. 10 Pa.

L'invention sera mieux comprise à la lecture du complément de descrip- tion qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemples en rela- tion avec un dessin (figure 1) représentant une coupe longitudinale d'une munition selon l'invention.

Sur la figure, on a représenté une munition fumigène 1 destinée à être éjectée à partir d'un tube de lancement non représenté â l'aide d'un propul- seur 3 de type connu intégré à la munition. Cette munition comprend une en- veloppe tubulaire 4 en acier fermée aux deux extrémités par deux couvercles
5 et 6. Le couvercle 5, placé au voisinage du propulseur 3, comporte un cer- tain nombre de trous ouorifices5a destinés à permettre l'initiation de la composition d'allumage 7 lors du lancement. Le couvercle 6 comporte un trou central 6a et des trous 6b excentrés. Ces différents trous peuvent être obstrués par des paillets fusibles.

A l'intérieur de l'enveloppe 4, sont dis- posés un comprimé de composition rapide 8, trois comprimés de composition lente 9,10, 11 et un comprimé de composition rapide 12. Un comprimé d'une composition d'allumage 13 est disposé à la base du comprimé 12 et sert de relais d'allumage.

Sur la figure, on voit que le diamètre du canal central 14 des compri- més 9,10, 11 est plus grand que celui des comprimés 8 et 12 en raison de la différence de vitesse de combustion existant entre les compositions rapides et lentes. Le canal central sert de guide à l'allumage et son diamètre dépend

de la nature de la composition fumigène.

A titre d'exemple, on peut réaliser une munition ayant les caractéristiques suivantes : - diamètre de'l'enveloppe 80 mm, - hauteur de l'enveloppe 360 mm, - comprimés 7 et 13 masse 22 g, hauteur 8 mm, diamètre extérieur : 050 mmí- diamètre du trou central : 18 mm, - comprimés 8 et 12 : masse 733g, hauteur 69 mm, diamètre d'un trou central : 020 mm, - comprimés 9,10 et 11 : masse 388g hauteur 65mm, diamètre du trou central : 0 30 mm.

La masse totale de la munition est de 4kg environ et comporte 2,370 kg de composition fumigène procurant un camouflage efficace pendant 50s.

Comme indiqué précédemment, la munition est destinée à être lancée afin d'interposer un écran opaque au rayonnement infrarouge entre une cible et un senseur. Pour cela, au moment du tir, l'allumage du propulseur est effectué par exemple au moyen d'un initiateur électrique. Sous l'action du bloc propulseur, la munition est projetée à une distance de l'ordre de 20 à 70 mètres de la cible à protéger. Dès la sortie du tube de lancement, les comprimés 8 et 12 sont enflammés avec un temps de réponse inférieur à Is par l'intermédiaire des comprimés 7 et 13 eux mêmes initiés par le propulseur.

Ces comprimés brûlent en émettant une fumée blanche par les trous 5a, 6a formant tuyère. L'émission de fumée sur la trajectoire, liée à la rapidité de la mise en régime des comprimés 8 et 12 permet d'établir un écran protecteur instantané. La fumée émise est très chaude et constitue un aérosol qui masque la cible par diffusion dans le visible et par son pouvoir émissif supérieur à celui de la cible dans l'infrarouge. Le temps de fonctionnement est de l'ordre de 7 à 9s. Après un délai de 3s, les comprimés 9,10 et 11 s'initient à leur tour sous l'action conjuguée de la combustion des comprimés d'allumage et des comprimés 8 et 12.

Ils émettent un nuage de couleur noire constituant un aérosol comprenant principalement des particules de carbone chaudes de dimensions comprises entre 1 et 14sum qui occultent principalement par diffraction l'image thermique émise par la cible. La durée d'émission de la munition est comprise entre 40 et 50s dans l'infrarouge et de 1 minute dans le visible.

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Les exemples suivants de compositions rapides et lenoe'sonHd & s*** "* < *****.

****** à titre indicatif :......
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COMPOSITION RAPIDE : comprimés réalisés sous une pression de l'ordre de 6, 107 Pa.

1)-31% en masse de poudre de zinc, - 12% en masse d'oxyde de zinc, - 16% en masse de perchlorate de potassium, - 31% en masse d'hexachloroéthane, - 10% en masse de liant néoprène.

2)-31% en masse de poudre de zinc, - 12% en masse d'oxyde de zinc, - 16% en masse de perchlorate de potassium, - 31% en masse d'hexachlorobenzène,
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- en masbë e.

Ces compositions présentent une vitesse de combustion de 1, 03nm/s. libre et de 6 mm/s à la pression de fonctionnement dans la munition.

Les caractéristiques mécaniques sont les suivantes :
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5 - la compression Smc Pa
Résistance à- Résistance à l'allongement emc = 3, 31%.

Température d'inflammation ! > 4250C Energie d'activation : 25 389 Cal/g.

COMPOSITION LENTE : comprimés réalisés sous une pression de l'ordre de 610 Pa.

1)-20 parties en poids de poudre de magnésium, - 80 parties en poids d'hexachlorobenzène, - 10 parties en poids de naphtalène, - 10 parties en poids de liant (polyfluorure de vinylidène), 2)-20 parties de poudre de magnésium, - 80 parties d'hexachlorobenzène, - 10 parties d'anthracène, - 10 parties de liant représenté par du polyfluorure de vinylidène, 3)-20 parties de poudre de magnésium, - 70 parties d'hexachlorobenzène, - 10 parties. de naphtalène, - 5 parties de liant représenté par le néoprène, 4)-20 parties de poudre de magnésium, - 70 parties d'hexachlorobenzène, - 10 parties de naphtalène, - 10 yarties de liant représenté par le polyfluorure de vinylidène.

5) - 18, 5 parties de poudre de magnésium, - 61, 5 parties d'hexachloroéthane, - 30 parties de naphtalène, - 20 parties de paraffine chlorée, - 20 parties de liant représenté par le polyfluorure de vinylidène.

6)-20 parties de poudre de magnésium, - 80 parties d'hexachlorobenzène, - 5 parties de liant constitué par l'acétate de polyvinyle.

7)-20 parties de poudre de magnésium, - 80 parties d'hexachlorobenzène, - 20 parties de polyfluorure de vinylidène.

Ces compositions présentent une vitesse de combustion de 0,57 mm/s à l'air libre et de Imm/s à la pression de fonctionnement dans la munition.

Les caractéristiques mécaniques sont les suivantes :
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5 - maximale en compression uniaxiale contrainte- déformation pour la contrainte maximale emc = 0, 87%.

Afin de simuler un vieillissement, on soumet les compositions pyrotechniques à des températures respectives de-40 C et +51 C pendant un mois et on constate que les variations de leurs caractéristiques (vitesse de combustion, tenue mécanique, perte de masse, dimensions, etc...) sont négligeables.

Claims

REVENDICATIONS EMI10.1 1-Procédé d'occultation des de longueur d'onde comprise entre 0, 4 et 14 um émis une cible, caractérisé en ce que dans une première étape on produit instantanément un premier aérosol chaud qui masque la cible par diffusion dans le visible et par son pouvoir émissif dans l'infrarouge, et dans une seconde étape on produit un second aérosol contenant principalement des particules de carbone chaudes de dimensions comprises entre 1 et 14) ! m pour occulter essentiellement par diffraction l'image thermique émise par la cible.

2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second aérosol sont générés à partir de compositions pyrotechniques.

3-Munition pyrotechnique fumigène pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un tube fermé à ses deux extrémités par un couvercle au moins un de ces couvercles étant muni d'un ou plusieurs orifices le tube renfermant au moins une composition pyrotechnique rapide possédant une mise en régime inférieure à 1s et une vitesse de combustion de l'ordre de 6 mm/s sous pression de fonctionnement, pour générer des gaz chauds avec un débit au moins égal à 160g/s de façon à occulter par saturation l'image thermique de la cible, et au moins une composition pyrotechnique lente possédant une vitesse de combustion de l'ordre de 1 remis sous pression de fonctionnement, générant des particules de carbone chaudes, chacune des compositions étant munie d'un canal central,

des moyens d'allumage étant prévus pour initier les compositions rapides.

4-Munition pyrotechnique selon la revendication 3, caractérisée en ce que la composition rapide comprend une poudre de zinc et d'oxyde de zinc, de perchlorate de potassium, d'hexachlorobenzène ou d'hexachloroéthane et un liant constitué par le néoprène.

5-t-Munition selon la revendication 4, caractérisée en ce que les constituants rapide de la composition sont choisis selon les pourcentages en masse suivants : 31% ce zinc, 12% d'oxyde de zinc, 17% de perchlorate de potassium, 31% d'hexachlorobenzène et ou d'hexachloroéthane, 10% de néoprène.

6-Munition selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la composition lente est un comprimé réalisé sous pression à partir d'un composé générateur de particules de carbone dont la dimension est comprise entre environ 1 et 14 tun, et d'un système oxydo-réducteur réagissant à une température supérieure à 1000 C ër un liant. <Desc/Clms Page number 11>

7-Munitions selon la revendication 6, caractérisée en ce que le composé générateur de particules de carbone est constitué par l'hexachloroéthane, l'hexachlorobenzène, le naphtalène, l'anthracène ou un mélange de ceux-ci.

6-Munition selon la revendication 7, caractérisée en ce que le réducteur est choisi parmi les poudres métalliques notamment le zinc, et en ce que l'oxydant est représenté par l'hexachlorobenzène, l'hexachloroéthane ou leur mélange.

9-Munition selon la-revendication 8, caractérisée en ce que la composition comprend le système ternaire suivant : 15 à 25 parties en poids de poudre de zinc, 50 à 85 parties en poids d'hexachlorobenzène ou d'hexachloroéthane, .. 0 à 30 parties en poids d'anthracène.

10-Munition selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisée en ce qu'il comprend cinq comprimés empilés dans l'ordre suivant : - un comprimé de composition rapide, - trois comprimés de compositions lentes successives, EMI11.1 - comprimé de composition rapide, - un comprimé d'allumage placé au contact de chacun des comprimés de composition rapide.

Il-Munition selon la revendication 10, caractérisée en ce que le diamètre du canal central des comprimés de composition lente est supérieur à celui des comprimés de composition rapide.