Brevet FR2010581A1 — publié le 19700220

i La présente invention concerne des perfectionnements aux corps de fusses éclairantes, c'ast-à~dire aux corps comportant une composition éclairante ou de signalisation normalement comprimée et constituée, par exemple, de magnésium et d'une subs-5 tance produisant de 1:oxygène; ces corps qui seront désignés d'une façon générale dans la présente description par l'expression "corps de fusée éclairante" ou simplement "fusée éclairante", après avoir été lancés à une liauteur importante au-dessus du sol à l'aide d'un projectile ou d'un avion et après avoir 10 été allumés, retombent en direction du sol avec un parachute -et, pendant la période de descente, la composition éclairante produit de la lumière pour éclairer et illuminer la surface du sol. On connaît "bien de telles fusées éclairantes et on a uti-15 lisé à l'origine dans celles-ci une composition éclairante comprimée qui était allumée à une extrémité à l'aide d'un dispositif d'amorçage ou de mise à feu que l'on séparait de toute manière appropriée. Cependant, en utilisant seulement une telle composition éclairante comprimée, il n'est pas possible d'ob-20 tenir une combustion bien reproductible. Ceci provient du fait que la composition éclairante enflammée et brûlant pendant le mouvement de descente se déplace à une vitesse si grande par rapport à l'atmosphère environnante (par exemple de l'ordre de 5 m/s) que la combustion amorcée à l'extrémité de la composi-25 tion éclairante tournée vers le sol produit une flamme qui est rabattue vers le haut le long de la composition éclairante et qui provoque des inflammations en des endroits indésirables de cette composition. Pour éviter cet inconvénient, on a proposé d'utiliser une 50 partie isolante qui entoure la composition éclairante de tous côtés, sauf sur la surface dirigée vers le sol où la combustion est amorcée. En choisissant cette partie isolante, qui est normalement formée d'une matière plastique contenant une charge de MgO ou d'amiante, d'une manière appropriée, il est possible d1-35 obtenir que les flammes qui sont rabattues par l'écoulement de l'air autour de la composition éclairante ne provoquent pas une inflammation de la composition en d'autres endroits que celui tourné vers le sol. Au moyen de la partie isolante, il est possible d'obtenir une combustion qui, si la composition éclai-4-0 rante se compose d'un cylindre circulaire comportant des faces fin/x / , ■ 2010581 69 19021 2 d1 extrémité perpendiculaires à son axe, s:'effectue dans le sens axial et à une vitesse pratiquement constante et uniforme sur toute la surface de combustion, laquelle se déplace progressivement dans la direction de l'axe du cylindre et qui reste par 5 conséquent sensiblement plane et perpendiculaire a cet exe. La combustion plus régulière de la composition éclairante obtenue en utilisant la partie isolante a conduit à.un rendement lumineux accru ou, plus exactement à une augmentation de la quantité totale de lumière pendant la période de combustion» 10 mais d'autres recherches ont montré que la fumée gui se produisant pendant la combustion de la fusée éclairante se dégagait autre la surface de combustion et le sol* c'est-à-dire.entre la flamme et le ^sol, de sorte que 1'éclairement du sol en dessous de la fusée n'était pas aussi fort que prévu. 15 Lorsque, pour différentes raisons, la composition éclairan- té et la partie isolante qui l'entoure sont enfermées dans un fourreau ou un carter en acier qui entoure la composition éclairante pratiquement de la môme manière que la partie isolante, c'est-à-dire en ne laissant libre que la face terminale delà 20 composition éclairante contenue dans un corps cylindrique et tournée vers le sol, on obtient une augmentation considérable de la quantité totale de lumière produite pendant la période de combustion. Ceci semble imputable au fait que, grâce à la régularité de la combustion delà composition éclairante de .la maniè-25 re précédemment mentionnée, la surface de combustion restant sensiblement plane et perpendiculaire à l'axe du cylindre, le carter environnant en acier dépasse progressivement par son bord libite en avant de la surface de combustion et forme une sorte de tuyère qui oriente la flamme produite lors de la combustion 30 dans la direction de l'axe du cylindre de façon à la canaliser à la sortie du carter. En d'autres termes, on obtient par combustion de la composition éclairante dans un carter en acier une flamme'puissante qui sort du carter en acier. On a observé, en tenant compte du mouvement du corps de fusée éclairante par rrp-35 port à l'atmosphère environnante, que cette flamme- puissante é-tait déviée à son extrémité extérieure libre par l'écoulement d'air mentionné plus haut et que la partie principale de la fumée produite pendant la combustion se situait sur le côté "arrière" de la flamme puissante déviée, c'est-à-dire du côté de 40 l'extrémité libre de la flamme opposée au sol. Du fait qu'il ne 804/69 69 19021 2010581 3 se produit plus de fumée antre la surface de combustion ou flamme et le sol, on obtient des conditions considérablement améliorées et la structure mentionnée on dernier de fusée éclairante a été utilisée à grande échelle, en donnant de très bons rê-5 sultats. On a essayé selon l'invention de réduire encore le poids de la fusée éclairante, qui est considérablement augmenté par le carter en acier, par rapport au cas où l'on n'utilise que de la matière active, c'est-à-dire lorsque le corps de la fusée est 10 formé seulement de la composition éclairante; cette réduction de poids èst très souhaitable si l'on tient compte du fait que, toute diminution du poids permet alors de réduire les dimensions du parachute, ceci tout en maintenant la même vitesse de descente. On a maintenant trouvé d'une façon surprenante qu'il é-15 tait possible d'obtenir les résultats déjà atteints avec un carter en acier en remplaçant ce carter en acier (et dans certains cas également la partie isolante) par un filet ou grillage métallique approprié qui entoure la surface cylindrique de la composition isolante ayant par exemple la forme d'un cylindre 20 circulaire.. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple purement illustratif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 25 Fig. 1 montre schématiquement les conditions obtenues pen dant la période de combustion d'une fusée éclairante de type connu, munie d'une partie isolante. 3Pig. 2 montre de la même manière les conditions obtenues pendant la période de combustion d'une fusée éclairante de type 30 connu, munie d'un carter en acier. Fig. 3 est une vue en bout d'une fusée éclairante selon l'invention, la vue étant faite à partir de l'extrémité munie du dispositif de mise à feu et, pour clarifier le dessin, la partie isolante et le filet métallique étant surdimensionnés. 35 Fig. 4- est une coupe latérale de la fuséo. éclairante de la figure 3- La fusée éclairante de type connu représentée à la figure 1, comporte une composition éclairante 1 et on a supposé qu'elle brûlait suffisamment longtemps pour que le dispositif de mise 4-0 à feu utilisé ne reste pas. II est prévu un dispositif 3 pour 69 19021 Q, relier le corps de la fusée è. un parachute et â la partie isolante permettant d'assurer une combustion régulière, cette partie isolante étant par exemple formée d'une matière plastique co tenant une charge se présentant sous forme de MgO ou d'amiante 5 par exemple et étant désignée par 4. On notera que l'épaisseur de la partie isolante est très exagérée sur le dessin. Les flammes produites en cours de combustion sont déviées vers l'extérieur sous l'influence de la traînée, ce qui est mis schématique-ment en évidence par les lignes a . La fumée produite est indi-10 quée par la ligne en tirets et il est évident qu'il existe de la fumée entre la fusée éclairante et le sol, du fait que la direction de descente de la fusée est pratiquement celle indiquée par la flèche f (excepté dans le cas d'oscillations ou de mouvements similaires). Il est évident que lapartie isolante 15 protège les parties arrière du corps de la fusée en les empêchant d'être enflammées par les flammes représentées par les lignes a . Sur la figure 2, on a représenté de la même manière que sur la figure 1, les conditions obtenues pour une fusée éclairante 20 comportant un élément de connexion 3, une composition éclairante 1 et un carter environnant 5 en acier. Au bout d'une certaine période de combustion, on obtient dans ce cas un bord résiduel 5s du carter qui s'étend au delà de la composition éclairante 1 e . cours de combustion et qui provoque la. formation d'une flamme 25 puissante et dirigée représentée schématiquement par les lignes incurvées b . La traînée - dans ce cas la direction de descente est également désignée par la flèche f - provoque une déviation de 11 extrémité extérieure libre de la flamme et la fumée est produite en arrière de la flamme déviée, comme.indiqué schémati™ 30 quement par la ligne en tirets rg • Ainsi, il est clair qu'en utilisant un carter en acier, il ne se produit pas une quantité importante de fumée entre la composition éclairante en combustion et le sol. Ceci explique pourquoi on obtient comme on l'a précédemment mentionné un bon 35 rendement d'éclairement ou une grande quantité totale de lumière pour des fusées éclairantes telles que celle de la figure 2. Pour être complet, on notera qu'on n'a pas représenté sur la figure 2 une partie isolante qui peut être éventuellement ou normalement utilisée. 4"0 Comme indiqué plus haut, on-a trouvé selon 1 ' irivën"tion 804/69 69 19021 2010581 5 qu'on obtenait une amélioration sensible en utilisant, à la place d'un carter en acier, un filet ou grillage métallique résistant très bien à des températures élevées, parexemple en acier inoxydable. On a trouvé qu'en plaçant le filet en acier 5 directement outour d'une composition éclairante et sans utiliser de partie isolante, on obtenait l'avantage d'une flamme puissante et dirigée, comme mentionné plus haut en référence à la figure 2 et qu'en outre la fumée était produite en arrière de la flamme déviée par la traînée. Ceci constitue un résultat très 10 surprenant et les conditions physiques permettant de lrob,tenir n'ont pas pu être expliquées parfaitement. En conséquence, l'ex- ^ plication qui va être donnée dans la suite ne limite en aucune manière l'invention mais elle est fournie saulement pour essayer d'illustrer correctement les conditions obtenues» 15 On a trouvé qu'un filet métallique présentant des dimensions de mailles et tin diamètre de fil appropriés est non seulement capable d'agir comme une tuyère mais également d'améliorer la flamme puissante, qui sort par l'ouverture avant ménagée dans lo filet, en aspirant de l'air secondaire au travers des mailles 20 du. "filet» Cet effet est double du fait qu'il se produit probablement une certaine turbulence améliorant la combustion dans la zone située immédiatement en avant de la face terminale de la composition éclairante, ôt qu1 outre l'oxygène de l'air incident provoque une combustion plus complète de la matière de la 25 composition éclairante qui, dans le cas considéré, présente de préférence un manque d'oxygène (par rapport à la quantité de magnésium se trouvant dans la composition) et pour cette raison on obtient une quantité totale de lumière supérieure pour une certaine quantité ou poids de composition éclairante par rap-30 port au cas où par exemple il y aurait un excès d'oxygène dans la composition éclairante. En conséquence, par la seule utilisation d'un filet métallique, on obtient une amélioration surprenante mais on a trouvé qu'il se manifestait une certaine tendance, à l'irrégularité de 35 combustion et qu'il était possible, malgré l'obtention d'une flamme puissante et dirigée qu'il se produise une mise à feu supplémentaire de la composition éclairante, par exemple dans sa partie arrière. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le filet 40 métallique est combiné à une partie isolante de type connu, qui otj /co ' 69 19021 2010581 6 t peut cependant être relativement mince. Un mode de réalisation cfune fusée éclairante de ce type est représenté sur la figure 4 et comprend une composition éclairante 1, un dispositif 2 d'allumage ou de aise à feu et un élément de connexion 3. la eompo-5 sition éclairante est entourée sur sa surface cylindrique par un filet métallique 6 qui est séparé l'aide d'une couche isolante 4a de la compositiçn éclairante 1. Cette couche isolante t+a peut être mince. Suivant un mode de réalisation préféré, le filet métallique est incorporé par moulage dans la partie isolan-10 te qui se compose par conséquent d une première couche 4a située entre le filet 6 et la.composition éclairante et d'une seconde couche 4b extérieure au filet 6. Cette isolation peut être formée de la même matière plastique, contenant une charge sous forme de MgO ou d'amiante, que décrit plus haut. Sur la figure 3, 15 qui est une vue en bout du mode de réalisation de la figure 4-, on voit que la fusée éclairante a la forme d.''un cylindre circulaire. Cependant, il est à noter qu'il n!est pas nécessaire d'utiliser un cylindre circulaire et qu'on peut utiliser d'autres formes de section, droites de cylindres. Lorsqu'on peut autoriser de 20 fortes irrégularités dans le processus de combustion, il est é-galement possible d^utiliser d'autres formes de conposition é-clairante, qui doivent cependant présenter une surface libre la associée à un dispositif d'allumage 2 de manière qu'elles puissent être enflammées en produisant de façon durable un flux lu-25 mineux utilisable. Cependant, on notera que l'invention n'est pas limitée à des fusées'éclairantes dont la composition a la forme d'un cylindre ou d'un cylindre à basa circulaire, bien que ces profils soient utilisés le plus couramment. Comme on l'a indiqué plus haut, l'action du filet métalli-30 que est particulièrement avantageuse lorsquton utilise en combinaison une partie isolante mince et une composition éclairante présentant un manqua cfoxygène en ce qui concerne la matière contenant de l'oxygène incorporée à la dite composition par comparaison à la quantité de magnésium ou à une substance fornée d'un 35 autre métal ou à d'autres composés constituant la matière combustible . Comme exemple de l'amélioration obtenue avec l'invention, on peut mentionner qu'avec une fusée éclairante ayant un diamètre de 70 mm, cfune longueur initiale de 90 mm et présentant 40 une section circulaire, on a obtenu en utilisant seulement une 804/69 69 19021 2010581 7 partie isolante en matière plastique une quantité totale de lumière d'environ 8 millions de candéla-secondes tandis qu'en utilisant un carter en acier, ou bien un carter on acier combiné à une partie isolante - ce qui .correspond à une forme de réalisa-5 tion utilisée è grande échelle jusqu'à maintenant - on a obtenu une quantité totale moyenne de lumière d'environ 20 à 22 millions de candéla-secondes. En utilisant un filet formé de fils en acier inoxydable d'un diamètre de 0,25 à 1 mm et présentant des mailles de 1 à 2 mm, on a obtenu une quantité totale de lu-10 mière supérieure à 30 millions de candéla-secondes. Un résultat intéressant a été également obtenu avec des dimensions de mailles réduites, aussi faibles que 0,5 iar*. On n'a déterminé aucune formule pour définir la relation entre les mailles du filet métallique et d'autres facteurs mais 15 on a trouvé aisément les dimensions optimales des mailles par des expériences simples dans chaque cas. Il est évident que l'effet d'aspifarion de l'air secondaire au travers du filet métallique est limité pour de petites mailles qui se bouchent plus facilement tandis que de grosses mailles contribuent à réduire 20 l'action de tuyère du dit filet. Sans que cette indication constitue une limitation, on notera que pour des fusées éclairantes de section droite circulaire et présentant un diamètre de 60 à 100 mm, on obtient des valeurs optimales pour le filet métallique en utilisant un fil dont le diamètre va de 0,25 ian à 1 nm 25 et une dimension de maille d'environ 1 à 2 mm. Il est également à noter que, en plus des avantages déjà acquis par utilisation d'un filet métallique, on obtient un autre avantage du fait que la petite masse du filet et le fort refroidi s sèment, auquel est soumis ce filet 3u cours de la des-30 cente jusqu'à ce que la composition éclairante ait fini de brûler, réduisent considérablement le risque d'inflammation de la partie du sol où tombe le reste de la fusée par comparaison à une fusée comportant un carter en acier. Dinvention a été décrite on référence à des fusées éclai-35 rantes destinées à être portées par des parachutes mais il va de soi qu'elle est arplicable également à des fusées éclairantes utilisées d'une autre manière. 804/69 69 19021 '1010581 8 REVENDICATIONS / 1. Fusée éclairante comportant une composition éclairante sa composant d une matière qui produit de la lumière par combustion, par exemple du magnésium, et d'une matière permettant d'- 5 entretenir la combustion et présentant une première face terri-nale libre, approximativement plane et orientée sensiblement jer-pendicuLairement à l'axe Hong itudinal de 3s composition éclairante, ainsi qu'une seconde face terminale fermée, ladite fusée étant caractérisée en ce que la surface extérieure de la composition éclai-10 rante située entre les première et seconde faces terminales est entourée par un filet ou grillage métallique pouvant résister aux hautes températures produites par combustion de la composition éclairante . 2. Fusée éclairante selon la revendication 1, caractérisée 15 en ce que entre la composition éclairante tt le filet " métallique, est disposas une partie thermiquement isolante se présentant sous formé d'une mince couche d'une matière plastique par exemple, contenant une charge de ^gO, d'amiante ou d'une substance similaire. 20 5* Fusée éclairante selon la revendication 2, caractérisée en ce que le filet métallique comporte, sur sa face extérieure opposée à la composition éclairante, une couche d'une matière thermiquement isolante, de préférence identique à celle formant la partie thermiquement isolante disposée entre le filet et la 25 composition éclairante. 4. Fusée éclairante selon la revendication 5, caractérisée en ce que le filet métallique est incorporé par moulage dans la partie thermiquement isolante de manière que le filet soit recouvert aussi bien intérieurement qu'extérieurement d'une couche 30 de la dite matière isolante. 5» Fusée éclairante selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le filet métallique est formé d'acier inoxydable. 6. Fusée éclairante selon l'une des revendications 1 à 5, 55 caractérisée en ce que le filet métallique est constitué par un fil d'un diar.itre compris ^ntre 0,25 et 1 mm et présente des mailles d'ouverture comprise entre 0,5 et 2 mm. 804/69