Brevet FR2307248A1 — publié le 19761105

La présente invention se rapporte aux dispositifs allumeurs comportant une charge pulvdrulente aui est contenue dans un boitier et dont l'inflammation est obtenue par un système d'initiation. De nombreux types d'allumeur sont connus et présentent des formes diverses mais ils comportent tous un boitier de faible résistance mécanique réalisé par exemple en celluloïd ou à partir d'un nitrofilm éventuellement armé de fibres, tel ou'un film de nitrocellulose, et ils contiennent généralement une composition pyrotechnieue fortement génssratrice de gaz pouvant etre par exemple de la poudre noire ou une composition comportant un métal réducteur et au moins un oxydant tel oue par exemple les chlorates, les nitrates et les-perchlorates. De tels allumeurs présentent de nombreux inconvénients dus, soit à la nature de la composition utilise aui présente une haute sensibilité mécanique, soit au matériau constitutif du boitier oui ne permet pas une bonne étanchéitz, soit à la constitution elle-meme du dispositif allumeur. En effet, l'utilisation simultand.e d'un boitier de faible résistance mécanique et- d'une poudre d'allumage fortement génératrice de gaz provoque, lors de l'inflammation de ladite poudre, l'éclatement du boitier et la dispersion de la charge d'allumage dans un angle solide de grande ouverture ce aui nécessite le surdimensionne- ment de la charge d'allumage puisque seule une partie de cette charge est directement utilisée à l'inflammation du chargement pyrotechnioue situé en regard de l'allumeur.De plus, l'allumage par la production d'un flux gazeux à haute tem pdrature dans des délais n'excédant pas oueloues centièmes de seconde, conduit à produire un effet de souffle nui peut entrainer la rupture du chargement pyro technioue, notamment lorsque ce chargement est réalisé à partir d'éléments de propergol ne présentant qu'une faible épaisseur par rapport à leur longueur. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients en réali- sant un dispositif allumeur étanche n'omettant @u'un faible volume gazeux oui ne sert @u'à projeter les particules incandescentes d'une poudre dont la combustion ne produit pratiquement que des résidus solides,cette projection de partiruler tant dirigée selon un faisceau divergent d'angle solide limité, ce aui permet d'utiliser une euantit6 réduite de poudre d'allumage et de supprimer l'effet de souffle entrainant la rupture des chargements pyrotechniques fragiles devant être allumes. Selon l'invention, le dispositif allumeur. utilisable notamment pour la mise à feu des petites et moyennes roruettes, comporte une charge pulvérulente dont l'inflammation est obtenue par un système d'initiation et cette charge, constituée par une poudre dont la-combustion ne produit eue peu ou pas de gaz, est contenue dans un hoitier rigide non destructible au moment de la mise à feu, ce boitier ne présentant @u'une ouverture de surface limitée qui est obturée par une paroi Plu@ parti@ulièrement la paroi de faible résistance est solidaire du boitie@ @i@ide par l'intermédiaire d'une fixation étanche et cette paroi est préférentiellement une feuille métalli@ue d'une épaisseur infé@ieure à 0,05 mm @ui peut être réalisée notamment avec de l'aluminium,de l'étain. du cuivre, du laiton @u avec les différents alliages de ces métaux. Selon une caractéristique préférentielle, la charge d'allumage est constituée par une poudre comportant en mélange au moine un oxyde métallique réductible par au moins un métal lors de la mise à feu obtenue par l'inflammation du système d'initiation. Ces compositions sont désignées généralement par le terme "sans gaz" mais au moment meme de la réaction de combustion de ces poudres, une certaine ouantitZ de produits gazeux se dégagent et se transforment par un refroidissement en résidus solides.Comme oxydants de compositions peu ga@euses les dérivés du plomb. du chrome, du manganèse, du fer et du cuivre sont utilisables, par exemple B a Cr04, K2 Cr2 O7 et plus particulièrement Fe3 O4, Pb3 O4,Cu O et Pb O et les combustibles peuvent être Zn, Sb, Si,Fe Si2 et plus particulièrement Zr et Fe. Cependant une caractéristique importante des dispositifs allumeurs tant la rapiditr du délai de combustion, une composition comportant en mélange du monox@de de cuivre et du -irconium à un taux compris entre 20 % et 70 % du poids total. permet d'obtenir un dolai de combustion infé- rieur à 10 millisecondes. Selon une autre caractéristique de l'invention, le boitier rigide contenant la poudre d'allumage comporte sur la face interne de sa base le système dinitiation nui est préférentiellement entour par une enveloppe de faible résistance nui mrintient un faible volume de gaz au voisinage de ce système d'initiation notamment lor@ @e @@ @@@dre d'allumage ne génère @u'une quantité troP faible de @a@ pour assurer une dispersion siffisante des particules incandescentes formées par sa combustion. Dan@ ce cas il est également possible de ménager un espace libre entre la face interne de la base du boitier rigide et la surface amont de la charge d'allumage de manière à ce que le volume de gaz contenu pnc cet espace libre se dilate bruscuement lorsque le svstème d'initiation est dé@lenché et assure la protection et la dispersion des particules incandescentes.Cette pro@ection et cette dispersion des particules oeuvent être renforcées en utilisant dans la poudre une faible proportion d'un réactif libérant un flux @a@eu@ lors de la combustion ce réactif pouvant etre @ar exemple soit un oxydant miné@al utilisé à un taux inférieu@ à 10 % tel @u'un @erchlorate. soit un dérivé nitré utilisé à un taux inférieur à 5 % tel que la n'trocellulose. Cette pro@ection et cette dispersion des particules peuvent également être renforcées en utilisant une poudre d'allumage présentant un faible coefficient de tassement de manière à inclure un @a@ entre les différents éléments granulomé tri@ues des con@tituants de ladite poudre. Selon une autre caractéristique, le boîtier rigide comporte une base prolongée par une virole préférentiellement cylindrique pouvant être réalisée en matériaux plastiques tels que'les silicones, les polyuréthanes et les polybutadiènes, et, le boitier comprend des éléments de surface de même nature que la paroi de faible résistance obturant l'ouverture de la virole de manière à pouvoir réaliser entre ces deux pièces une étanchéité par soudure à bas point de fusion ou par collage. Le boitier peut notamment être réalisé uniquement par des matériaux métalliques lorsque la paroi de faible résistance est elle même métallique. Les systèmes d'initiation appropriés sont déterminés par les impératifs du chargement pyrotechnique mis à feu, et notamment du délai admissible pour l'inflammation de ce chargement. Des systèmes tels que les amorces à percussion, les résistances électriques, les amorces à fils explosé et les amorces du type I ampère, I watt sont utilisables. La présente invention sera mieux explicitée par la description d'un exemple pour lequel la figure unique représente une coupe par un plan diamétral d'un dispositif allumeur, selon la présente invention, qui possède un axe de révolution. Ce dispositif allumeur peut être fixé sur le propulseur à l'avant du chargement propulsif d'une roquette mais il permet également un montage à l'arrière du chargement et il est alors utilisé comme un obturateur de la tuyère du propulseur contenant ce chargement propulsif. Le bottier rigide non destructible au moment de la mise à feu est constitué par une base (I) réalisée en duralumin qui présente, d'une part une collerette externe (2) permettant sa fixation sur le propulseur ainsi qu'une nervure interne de raidissage (3) assurant une rigidité suffisante au moment de la mise à feu, et d'autre part un alésage central (4) qui reçoit sur sa face interne le système d'initiation qui est un inflammateur double perle (5). Un enduit adhésif (6)\du type mastic assure simultanément l'étanchéité entre les fils électriques (I9) de l'inflammateur et le fond de l'alésage central, ainsi que la fixation de l'inflammateur et de l'enveloppe de faible résistance (7) qui l'entoure pour maintenir environ I cm3 d'air au contact de cet inflammateur. La base de ce bottier est prolongée par une virole cylindrique (8) qui est réalisée en silicone moulé et qui est fixée par autoserrage et par collage sur une nervure circulaire externe (9) de la base. Une grille d'appui (IO) recouverte par une paroi de faible épaisseur réalisée par un film plastique (II) permet de ménager un espace libre (I2) entre la face interne (I3) de la base du bottier rigide et la surface amont (I4) de la poudre d'allumage (I5).Cette charge d'allumage est constituée par 10 grammes d'un mélange dont les constituants sont : 637. de monoxyde de cuivre d'une granulométrie de I60 microns et 37% de zirconium d'une granulométrie de 5 microns dont le tassement est limité à une densité de 2,5 g/cm3. Cette composition possède une chaleur de combustion sous vide de 750 cal/g, un délai d'inflammation très court de 5 à 6 millisecondes et ne dégage pas de gaz, les produits de la réaction de combustion étant solides à la température de fonctionnement.Cette composition est de plus très peu sensible aux agents mécaniques : sensibilité au frottement supérieure à 32 kg et sensibilité au choc supérieure à 10 Kgm, et, sa température d'autoinflammation à la chaleur est supérieure à 600"C. Une coupelle en aluminium (I6) d'épaisseur 0,03 mm assure la fermeture de l'orifice (I8) de la virole (8) et s'embotte sur cette virole jusqu'à la nervure circulaire externe (9) de la base ; une bague métallique (I7) détermine un logement circulaire avec cette nervure, et ce logement est utilisé pour la fixation étanche de la coupelle en aluminium sur la base (I) métallique du bottier par l'intermédiaire d'une soudure continue à l'étain (I8). Le fonctionnement de ce dispositif allumeur peut être décrit lors de son utilisation à l'allumage d'un chargement propulsif lamellaire réalisé en poudre homogène à base de nitrocellulose, de nitroglycérine et d'additifs balistiques divers, ce chargement étant placé dans la chambre de combustion d'une roquette dont la tuyère est obturée, temporairement par la base du boîtier rigide tant qu'une pression limite n'est pas atteinte dans la chambre de combustion.Le signal électrique de mise à feu acheminé par les conducteurs (I9) déclenche l'inflammateur électrique double perle (5) dont le flux thermique gazeux renforcé par la dilatation de l'air entourant, assure la rupture de l'en- veloppe de faible résistance (7) et amorce la réaction de combustion de la poudre d'allumage (ils) qui se propage à très grande vitesse et échauffe l'air contenu dans l'espace libre (I2).Cet air détermine, avec l'air entourant initialement l'inflammateur électrique et les gaz de combustion provenant de cet in flammateur, un volume de gaz à pression suffisante pour projeter et disperser les particules incandescentes produites par la réaction de combustion de la poudre d'allumage, après avoir détruit totalement le fond de la coupelle en aluminium (I6) qui assure une montée en pression suffisante à l'intérieur du dispositif allumeur de manière à assurer une dispersion efficace des particules incandescentes.La projection de ces particules est limitée dans l'espace par la disposition de l'orifice (I8) de la virole (8) qui permet de concentrer dans un angle solide déterminé la majeure partie de ces particules, cet angle solide étant d'autant plus restreint que la longueur de la virole (8) est importante par rapport au diamètre de l'orifice de cette virole. Selon les essais effectués pour l'allumage du chargement propulsif indiqué ci-dessus les délais de mise à feu observés varient en fonction de la température de 6 à 7,5 millisecondes alors que les délais de mise à feu obtenus avec des compositions aluminothermiques ou de la poudre noire sont de l'ordre de I5 ms. La mise en pression à l'allumage est relativement lente puisque l'on n'utilise comme agent de transfert de chaleur que des particules incandescentes, ce qui permet de limiter considérablement les contraintes mécaniques du chargement propulsif pendant la phase d'allumage puisque la surpression initiale dite "pointe d'allumage" est presque inexistante sur les diagrammes donnant la pression règnant dans la chambre de combustion en fonction du temps. Les dispositifs allumeurs selon la présente invention peuvent être utilisés à la mise à feu des ensembles pyrotechniques et plus particulièrement à la mise à feu des chargements propulsifs des engins balistiques, notamment des petites et moyennes roquettes présentant un chargement de faible résistance mécanique. REVENDICATIONS 1. Dispositif allumeur à jet unidirectionnel de particules incandescentes dirigées selon un faisceau divergent d'angle solide limité comportant une charge pulvérulente dont l'inflammation est obtenue par un système d'initiation, utilisable notamment pour la mise à feu des petites et moyennes roquettes, caractérisé en ce que 1- la charge d'allumage constituée par une poudre dont la combustion ne produit que peu ou pas de gaz, est contenue dans un boitier rigide non destructible au moment de la mise à feu, ledit boitier ne présentant qu'une ouverture de surface limitée qui est obturée par une paroi de faible résistance se rompant lors de la mise à feu, 2- la paroi de faible résistance est solidaire du boitier rigide par l'intermédiaire d'une fixation étanche, 3- on ménage une source de produit gazeux de manière à assurer lors de la rupture de la paroi de faible résistance la projection dirigée des particules incandescentes. 2. Dispositif allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de produit gazeux est un espace libre ménagé entre la face interne de la base du boitier rigide et la surface amont de la charge d'allumage. 3. Dispositif allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de produit gazeux est obtenue en incluant un gaz entre les différente éléments granulométriques de la poudre, la charge d'allumage présentant un faible coefficient de tassement. 4. Dispositif allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de produit gazeux est obtenue en mélangeant à la poudre une faible proportion d'un réactif libérant un flux gazeux lors de la combustion de la poudre d'allumage. 5. Dispositif allumeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la charge d'allumage est constituée par une poudre comportant en mélange au moins un oxyde métallique réductible par au moins un métal lors de la mise à feu par l'inflammation du système d'initiation. 6. Dispositif allumeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la poudre comporte en mélange du monoxyde de cuivre et du zirconium à un taux compris entre 20 % et 70 % du poids total de ladite poudre. 7. Dispositif allumeur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le boitier rigide comporte sur la face interne de sa base le système d'initiation. 8. Dispositif allumeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système d'initiation est entouré par une enveloppe de faible résistance qui contient un gaz maintenu au voisinage dudit système d'initiation.