IT9048006A1 - Perfezionamento nei treni pirotecnici. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto

"Perfezionamento nel treni pirotecnici"

RIASSUNTO

Un micro-treno pirotecnico è formato da un laminato reattivo comprendente una pluralità di sottili pellicole di un materiale (10) donatore di elettroni e di un materiale ( 9 ) ricevitore o accettore di elettronl, alternativamente disposti a strati su uno strato di base o substrato mediante deposizione sotto vuoto. Le pellicole cosi deposte vengono quindi rimosse da regioni scelte mediante corrosione chimica, utilizzando le classiche tecniche del pannelli dei circuiti stampati, per lasciare una desiderata struttura reticolare di percorsi (2) di progressione della reazione. Lo spessore delle pellicole è sostanzialmente di ordine molecolare per aumentare al massimo il rimescolamento molecolare fra di essi ed il numero delle pellicole viene scelto in modo da assicurare una affidabile caratteristica di combustione. La accensione delle pellicole cosi connesse in una qualsiasi posizione scelta inizia una reazione esotermica auto-sostenuta la quale progredisce lateralmente lungo le interfacce della pellicola.

Sotto un ulteriore aspetto,il laminato reattivo è applicabile come rivestimento emettitore di infrarossi e come trasmettitore a lampo. Esso è anche applicabile come dispositivo di accensione a ponte, il laminato essendo impiegato come ponte elettrodico al posto di un convenzionale filo per ponticello ad esplosione.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un treno pirotecnico, in particolare ma non esclusivamente conveniente per l'uso in sistemi di ritardo a singolo treno oppure a più treni. Essa è anche applicabile ai detonatori a ponticello e può essere ulteriormente adattata a fornire rivestimenti emettitori di radiazioni infrarosse per sistemi di richiamo.

1 sistemi di ritardo pirotecnici multi-treno sono noti per iniziare delle complesse sequenze di eventi, per esempio in un missile. Questi sistemi di ritardo sono normalmente costruiti da noti cordini di ritardo comprendenti tubi di piombo che sono prima riempiti con una predisposta composizione plrotecnica granulare consistente di materiali che vengono scelti, preparati e mescolati in rapporti specifici per ottenere le desiderate velocità di combustione. i tubi costipati vengono quindi sottoposti ad una imbutitura fine, tagliati a lunghezza, sagomati e manualmente montati con appropriati componenti di accoppiamento. L'intero procedimento è lungo e dipendente dall'operatore, presenta elevati costi di utensileria, richiede un montaggio in ambiente pulito e può essere pericoloso. Il risultante treno multiplo è anche svantaggioso per il fatto che presenta numerose interfacce indesiderabili ed inconsistenti tempi di combustione. Inoltre, vi sono dei problemi relativi all'uso di tali sistemi a treni multipli in una capsula chiusa per il fatto che l'invòlucro di piombo, il quale fonde durante la combustione, viene spruzzato nell'ambiente circostante, danneggiando possibilmente altri componenti della capsula, come gli involucri in materiale plastico. Inoltre, la pressione dei gas generati durante la combustione dal volume abbastanza grande della composizione pirotecnica può essere eccessivamente elevato specialmente quando la capsula viene usata con una bassissima pressione ambientale.

La presente Invenzione cerca di superare queste difficoltà facendo ricorso ad un treno pirotecnico capace di avere una maggiore precisione ed una maggiore resistenza meccanica intrinseca in confronto con ciò che si può ottenere con le composizioni granulari, ed avente un procedimento di produzione suscettibile di automazione.

Inoltre, sotto un primo aspetto dell'invenzione, si cerca di fornire un treno di ritardo compietamente sigillabile.

Sotto un secondo aspetto, l'invenzione si propone lo scopo di fornire un treno pirotecnico esponibile il quale, quando acceso, irradierà un predeterminato spettro di lunghezze d'onda e, sotto un terzo aspetto, l'Invenzione si propone lo scopo di fornire un dispositivo di accensione a ponticello avente un tempo di reazione paragonabile a quello del filo a ponticello esplodente, ma avente una maggiore affidabilità.

In conformità con la presente invenzione, un treno pirotecnico comprende un laminato reattivo costituito da una pluralità di pellicole di un materiale donatore di elettroni alternativamente interfogliata con una pluralità di pellicole di un materiale accettore di elettroni, ciascuna sequenzialmente deposta in fase vapore su un substrato, detti due materiali essendo insieme capaci di reazione esotermica quanto sottoposti a calore.

Preferibilmente, ciascuna pellicola viene deposta sequenzialmente per deposizione sotto vuoto o per spruzzatura atomica o sputtering, il processo di deposizione essendo controllato in modo da assicurare che lo spessore di ciascuna pellicola sia sostanzialmente di ordine molecolare cosi da aumentare al massimo l'intermescolamento molecolare del materiali del la pellicola attraverso l'Intero spessore del laminato.

La accensione delle pellicole combinate del materiale donatore di elettroni e del materiale accettore di elettroni in una qualsiasi posizione scelta inizia una reazione esotermica autosostenuta fra le molecole, la quale progredisce lateralmente lungo le interfacce delle pellicole. Il numero e lo spessore delie pellicole vengono scelti in modo da essere sufficienti per assicurare una affidabile e consistente caratteristica di progressione laterale.

Il laminato reattivo può inoltre comprendere una o più pellicole di un materiale moderatore selettivamente interstratificato con dette pellicole reattive durante il processo di deposizione, in modo da moderare la caratteristica di progressione laterale.

realizzando cosi una desiderata velocità di combustione. Il materiale moderatore può anche essere scelto in modo da iniettare frequenze desiderate nel risultante spettro delle radiazioni.

Sotto il primo aspetto dell'invenzione, vale a dire un treno di ritardo sigillabile il substrato può essere supportato su un organo di supporto di materiale inerte, preferibilmente uno scadente conduttore termico, cosi da ridurre al minimo la diminuzione della reazione esotermica e può convenientemente essere un vetro, una ceramica oppure un materiale plastico. Se, tuttavia, si desidera una ulteriore moderazione o variazione della caratteristica di progressione, la conduttività termica dell'organo di supporto può essere appropriatamente scelta.

Le dimensioni laterali del laminato reattivo vengono scelte in modo da definire la larghezza e la lunghezza di un desiderato percorso di progressione della reazione. Esse possono essere determinate dalla configurazione dell'organo di supporto o dello stesso strato di substrato, per esempio un percorso tubolare risultante dalla deposizione su una fibra di vetro o di ptfe. Alternativamente, le pellicole possono essere deposte su una intera superficie di uno strato di substrato piano e successivamente possono essere trattate con le note tecniche dei circuiti stampati, per produrre una qualsiasi desiderata configurazione piana del percorso di progressione. In una ulteriore alternativa, lo strato del substrato piano può essere mascherato prima della deposizione in modo da permettere la deposizione delle pellicole reattive sullo strato del substrato soltanto nella configurazione desiderata.

L'uno o l'altro di questi due procedimenti planari è particolarmente vantaggioso per la preparazione dei sistemi complessi a treni multipli, dato che la deposizione integrale di tutti i percorsi di progressione del sistema cosi resi possibili elimina la necessità di indesiderabili intercollegamenti.

Una disposizione planare deve anche essere preferita nel primo aspetto dell'invenzione, quando si richiede un contenimento sigillato dei percorsi di progressione, una copertura di ptfe oppure di un qualsiasi materiale inerte, preferibilmente di bassa conduttività termica essendo facilmente saldabile o sigiliabile sullo strato del substrato o sull'organo di supporto. Tale contenimento agisce sia per contenere la reazione e per controllare la pressione della reazione sia quindi per controllare la velocità di combustione. Di conseguenza, la ristrettezza del confinamento può essere fatta variare per fornire un ulteriore controllo della caratteristica di progressione.

Nel secondo aspetto dell'invenzione, vale a dire un emettitore di radiazioni, materiali reattivi e moderatori sono selettivamente impiegati per fornire un treno di emissione di calore avendo uno specifico spettro di irradiazione.

Nel terzo aspetto dell'invenzione, vale a dire un dispositivo di accensione a ponticello, il laminato reattivo viene usato per fornire un percorso di progressione della reazione brisant tra due elettrodi adiacenti ad una carica di detonazione, il laminato essendo deposto dal vapore direttamente su un convenzionale supporto isolante per gli elettrodi.

Forme di realizzazione dell'invenzione e procedimenti di preparazione verranno ora descritti soltanto a titolo di esemplo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 rappresenta una vista in pianta di un treno multiplo pirotecnico planare sigillato.

la figura 2 rappresenta una vista in elevazione sezionata presa lungo la linea II-II della figura 1;

la figura 3 rappresenta una vista in elevazione sezionata di una disposizione terminale alternativa del treno multiplo della figura 1 ; e la figura 4 rappresenta una vista in sezione assiale di un dispositivo di accensione a ponticello.

Il treno multiplo pirotecnico illustrato nelle figure 1 e 2 comprende una piastra di supporto 1 di materiale ceramico sulla quale viene sovrapposta una rete di percorsi di progressione di laminato reattivo 2 variamente intercollegati ed estendentesi nei terminali marginali da 3 e 7. La rete dei percorsi 2 viene ricoperta da una copertura corrispondentemente configurata 8 di materiale ceramico che viene perifericamente saldata alla piastra di supporto 1, eccetto nei terminali da 3 a 7.

Ciascun percorso 2 comprende una sovrapposizione di pellicole co-reattive alternativamente deposte 9 e 10 e presenta una pellicola moderatrice interfoliata 11. Le pellicole 9 e 10 sono rispettivamente di materiale accettore di elettroni e di materiale donatore di elettroni, quelli usati nel presente esempio essendo ossido di piombo per le pellicole 9 e titanio per le pellicole 10. La pellicola 11 è facoltativa e può essere di materiale inerte come il silicio.

I percorsi 2 sono formati sulla piastra 1 con un procedimento di preparazione che verrà ora descritto.

Una intera faccia delle piastra di supporto 1 viene prima convenientemente preparata e quindi completamente ricoperta con le pellicole 9, 10 e 11 in sequenza appropriata, impiegando convenzionali apparecchiature di deposizione sotto vuoto (non rappresentate). I materiali di sorgente di deposizione, per esempio ossido di piombo, titanio e silicio, sono collocati ciascuno in separate vaschette di vaporizzazione e vengono fatti vaporizzare a turno da un pennello elettronico in una atmosfera di argon.

Per assicurare una affidabile caratteristica di progressione della reazione, lo spessore di ciascuna pellicola deposta 9, 10 e 11 preferibilmente non è superiore a 2 micrometri, pellicole di maggiore spessore essendo indesiderabili dato che il loro assorbimento di calore può essere sufficiente per distruggere la natura esotermica della reazione di interstrato. I numero totale delle pellicole reattive 9 e 10 cosi richieste dipende dallo spessore e dalla conduttività termica della piastra di supporto, vale a dire dall'efficacia come dissipatore di calore. Usando una piastra di supporto di allumina avente uno spessore di 1 mm ed una conduttività termica di 17 W/m, è stata dimostrata efficace una deposizione di 100 pellicole 9 e di 100 pellicole 10, ciascuna di 0,5 micrometri di spessore. (Soltanto alcune pellicole sono illustrate nei disegni nell'interesse della chiarezza ) .

Le pellicole così deposte 9,10 e 11 hanno ciascuna una struttura reticolare cristallina colonnare la quale viene impegnata intermolecolarmente con ciascuna adiacente struttura reticolare, realizzando un laminato reattivo che, una volta acceso, sosterrà una reazione esotermica fra una struttura reticolare e l'altra.

Dopo il completamento del processo di deposizione, le richieste aree del laminato deposto, vale a dire la rete dei percorsi 2, vengono mascherate con un rivestimento resistente agli acidi (non rappresentato) e le restanti regioni delle pellicole vengono rimosse per corrosione chimica, nella maniera delle note tecniche di produzione dei pannelli di circuiti stampati. La piastra 8 viene quindi sovrapposta e saldata marginalmente alla piastra di supporto 1, per mezzo di un agente sigillante compatibile (non rappresentato) .

Sarà evidente a coloro che sono esperti nel ramo che una simile rete di percorsi 2 può essere alternativamente realizzata mascherando la piastra di supporto prima della deposizione delle pellicole 9, 10 Durante l'uso, la rete dei percorsi di progressione viene accesa elettricamente o per attrito o per mezzo di una sorgente donatrice di calore In uno scelto dei terminali, il terminale 3 per esempio, e la risultante reazione esotermica progredisce lungo i percorsi 2 a velocità uniforme per fornire una sorgente di accensione su ciascuno del restanti terminali da 4 a 7 ad intervalli precisamente determinati dalle lunghezze dei percorsi interposti. Nella applicazione, tutti oppure uno qualsiasi dei terminali da 4 a 7 possono essere usati per iniziare altri ritardi oppure altri eventi terminali.

Un ulteriore alternativo procedimento di fabbricazione richiede l'impiego di un vetro fotosensibile per la piastra di supporto 1, di un tipo ben noto per la produzione dei circuiti stampati, il quale viene reso meno resistente alla esposizione alla radiazione ultravioletta. La piastra 1 di questo materiale può essere prima mascherata con la desiderata configurazione dei percorsi di progressione, esposta alla radiazione ultravioletta e quindi sottoposta a corrosione chimica in modo da formare una maschera perforata della rete dei percorsi, la quale maschera viene successivamente sottoposta alla deposizione sotto vuoto del laminato reattivo, come precedentemente descritto. La sigillatura dei percorsi di progressione fabbricati in questa maniera può essere realizzata mediante incapsulamento della maschera ricoperta fra il coperchio 6 ed una supplementare piastre di base (non rappresentata).

Una alternativa disposizione terminale è illustrata nella figura 3 per l'uso quando l'accesso al treno multiplo è richiesto attraverso lo spessore della piastra 1. in questa disposizione, fori 12 convenientemente sagomati sono forniti nella piastra 1 prima dell'inizio del processo di deposizione, i margini dei quali fori sono ricoperti con il laminato reattivo durante la successiva deposizione in comune con la superficie piana della piastra.

Sara evidente a coloro che sono esperti nel ramo che altre e più complesse reti di treni di ritardo possono essere prodotte in conformità con l'Invenzione. Per esempio, iniziatori di eventi specializzati possono essere formati a corpo unico con i percorsi in terminali scelti durante la fabbricazione. In aggiunta, delle vie alternative possono essere Incorporate in un qualsiasi particolare treno multiplo cosi da permettere la scelta dei tempi di ritardo.

Questo primo aspetto dell'invenzione può anche essere applicato alla fabbricazione di piastre di inseguimento per fornire una accensione simultanea multipla per l'innesco di dispositivi esplosivi o pirotecnici in una ampia varietà di configurazioni geometriche.

Il laminato reattivo secondo l'invenzione deposto in fase vapore è intrinsecamente più forte delle composizioni pirotecniche granulari e pertanto si dimostra vantaggioso nell'uso nel secondo aspetto dell'invenzione, per il fatto che non si richiede alcuna copertura esterna protettiva. Sotto questo aspetto, i materiali reattivi e moderatori impiegati nel laminato possono essere scelti in modo da fornire un treno di uscita di calore avente uno spettro di irradiazione specifica. Un ulteriore vantaggio consiste nella ampia scelta di materiali che possono essere facilmente deposti in fase vapore permettendo cosi di applicare una vasta gamma di lunghezze d'onda nello spettro della radiazione.

Sotto il suo terzo aspetto, l'invenzione fornisce un pronto mezzo di fabbricazione di detonatori e-1 ett ri cariente sensibili ed iniziatori igniferi. Una convenzionale disposizione cilindrica è illustrata nella figura 4 in cui un primo elettrodo nella forma di un perno 40 viene mantenuto coassialmente in un secondo elettrodo cilindrico 41 per mezzo di una boccola isolante 42, il laminato reattivo 43 essendo deposto direttamente sulla faccia di estremità anulare della boccola in adiacenza ad una carica di detonazione 44, per fornire così un percorso di progressione di reazione multiradiale affidabile fra due elettrodi, capace di violenta reazione con una tensione relativamente bassa. Tali disposizioni possono anche essere usate come dispositivo di accensione, semplicemente riducendo la tensione applicata agli elettrodi.

Un'altra simile applicazione dell'invenzione è quella della preparazione di spolette ad intaglio elettriche ad azione rapida (non rappresentate).

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Treno pirotecnico comprendente un laminato reattivo costituito da una pluralità di pellicole di un materiale donatore di elettroni (10) alternativamente interfogliate con una pluralità di pellicole di un materiale accettore di elettroni (9) ciascuna sequenzialmente deposta in fase vapore su un substrato (1), detti due materiali essendo insieme capaci di sviluppare una reazione esotermica quando sottoposti a calore.
2. 2. Treno pirotecnico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente almeno una pellicola interstratificata (11) di un materiale moderatore.
3. 3. Treno pirotecnico secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che lo spessore di ciascuna pellicola (9. 10, 11) non è superiore a 2 micron.
4. 4. Treno pirotecnico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che il materiale accettore di elettroni (9) è ossido di piombo ed il materiale donatore di elettroni (10) è titanio.
5. 5. Treno pirotecnico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di essere disposto come un ponticello da due elettrodi (40, 41) collocati in adiacenza ad una carica di detonazione (44).
6. 6. Procedimento di fabbricazione di un treno pirotecnico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che una desiderata configurazione dei percorsi (2) di progressione della reazione viene fornita dalla rimozione di indesiderate regioni della pluralità di pellicola deposte (9,10) dal substrato (1) per mezzo di un procedimento di corrosione chimica selettiva.
7. 7. Procedimento di fabbricazione di un treno pirotecnico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il substrato (1) viene selettivamente mascherato prima della deposizione, così da deporre la pluralità di pellicole (9, 10) in una desiderata configurazione dei percorsi (2) di progressione della reazione.