Brevet FR2296834A1 — publié le 19760730

La présente invention se rapporte aux dispositifs à double charge comportant une charge pyrotechnique d'initiation et une charge pyrotechnique principale génératrice de gaz chauds, et plus particulièrement aux allumeurs à double charge utilisés à la mise à feu des blocs de propergol, notamment les blocs utilisés à la propulsion des missiles et des engins. Les dispositifs pyrotechniques à double charge classiques comportent, d'une part une charge d'initiation constituée par un inflammateur entouré d'une poudre à haute sensibilité, et d'autre part une charge pyrotechnique principale qui peut tre pulvérulente, ou mise sous forme de pastilles, ou constituée par des éléments de propergol, et, de nombreuses configurations spéciales ont déjà été proposées notamment lorsque ces dispositifs sont utilisés à la mise à feu des blocs de propergol.Cependant, des incidents de tir ou des accidents ont été constatés avec de tels dispositifs et ces inconvénients proviennent du déclenchement intempestif du système de mise à feu de la charge d'initiation, ce déclenchement pouvant provenir par exemple - de la fausse manoeuvre de l'organe de commande du tir, notamment dans le cas d'exercices d'entraSnement et de formation - d'un choc brutal subi par le dispositif pyrotechnique lorsque celui-ci est équipé d'un initiateur mécanique - de l'accumulation d'électricité statique, lorsque le dispositif pyrotechnique est équipé d'un initiateur électrique - de l'élévation anormale de la température, notamment au cours du stockage ou du transport ; en effet, pour obtenir une mise à feu rapide des blocs de propergol, il est nécessaire d'utiliser une charge d'initiation qui soit très sensible, mais cette sensibilité implique une diminution de la fiabilité du dispositif pyrotechnique, ainsi qu'une diminution de la sécurité. La présente invention a pour but d'améliorer la fiabilité et la sécurité de fonctionnement du dispositif pyrotechnique, d'une part en supprimant les conséquences d'un déclenchement intempestif du système de mise à feu de la charge d'initiation, notamment en évitant la mise à feu du bloc de propergol, malgré le déclenchement dudit système de mise à feu,et d'autre part en permettant une remise en état rapide.et peu conteuse du dispositif pyrotechnique. A cet effet, le dispositif pyrotechnique à double charge, selon la présente invention comporte une sécurité séquentielle, de sorte que la mise à feu de ladite charge pyrotechnique principale nécessite la réalisation de deux opérations distinctes effectuées dans un ordre déterminé, à savoir - tout d'abord, le déplacement d'un organe d'armement de manière à ce que cet organe passe d'une position initiale, dite position de sécurité, à une position seconde, dite position opérationnelle, et - ensuite, la manoeuvre normale de déclenchement du système de mise à feu de la charge d'initiation. L'organe d'armement selon l'invention est interposé entre la charge pyrotechnique d'initiation et la charge pyrotechnique principale, et cet organe empêche la mise à feu de la charge principale tant qu'il n'a pas été déplacé de la position de sécurité, et cela même si l'inflammateur est mis à feu accidentellement. La présente invention a donc pour objet un dispositif pyrotechnique à double charge, notamment un allumeur à double charge pour la mise à feu des blocs de propergol solides, comportant une charge pyrotechnique d'initiation avec son inflammateur et une charge pyrotechnique principale distincte, reliée à la première par un conduit de mise à feu, avec un organe de sécurité séquentielle intercalé entre ladite charge d'initiation et la charge principale, sur ledit conduit de mise à feu ; cet organe de sécurité comprend un organe d'armement manoeuvrable depuis l'extérieur et susceptible d'être déplacé d'une première position dite "verrouillée" ou "de sécurité" dans laquelle cet organe obstrue complètement le conduit de mise à feu, à une seconde position dite "armée" ou opérationnelle" dans laquelle ledit conduit de mise à feu est dégagé. Plus particulièrement, l'organe de sécurité comprend : - d'une part, un opercule de sécurité crevable ou destructible sous l'effet de la pression et de la température des gaz provenant de la combustion de la charge d'initiation, intercalé entre la charge d'initiation et la charge principale, et obturant le conduit de mise à feu, et - d'autre part, une tige d'armement manoeuvrable depuis l'extérieur et susceptible d'être déplacée par rotation et/ou par tianslation d'une première position dite "de sécurité" dans laquelle cette tige d'armement porte sur la partie aval de l'opercule de sécurité et obture le conduit de mise à feu, à une deuxième position dite "armée" dans laquelle cette tige d'armement dégage à la fois la partie aval de l'opercule de sécurité et ledit conduit de mise à feu. Selon un premier mode de réalisation du dispositif pyrotechnique à double charge selon l'invention, l'organe de sécurité est constitué par un bloc métallique, de préférence d'aluminium ou d'alliage d'aluminium percé - d'une part de deux conduits coaxiaux à l'axe dudit bloc, séparés l'un de l'autre par un voile de matière formant un opercule de sécurité crevable Le conduit amont étant en communication avec la charge d'initiation et le conduit aval étant en communication avec le conduit de mise à feu - d'autre part, d'un logement cylindrique, ménagé transversalement audit bloc, immédiatement en aval dudit opercule de sécurité à l'intérieur de ce logement est montée pivotement une tige d'armement, de préférence en acier, munie d'une lumière percée dans l'axe au niveau de cet opercule, cette tige d'armement étant manoeuvrable depuis l'extérieur et pouvant être déplacée d'une position de sécurité dans laquelle la partie pleine de cette tige est au contact de l'opercule de sécurité, à un position armée dans laquelle ladite lumière est amenée en correspondance avec cet opercule de sécurité et ces conduits coaxiaux. Selon une caractéristique de l'invention, l'opercule de sécurité est délimité par deux perçages cylindriques à axes perpendiculaires ou bien un perçage tronconique et un perçage cylindrique à axes perpendiculaires, l'un pour ledit conduit amont, l'autre pour ledit logement de la tige d'armement, de sorte que l'opercule est plus mince au centre que sur les bords. Selon une autre caractéristique, le conduit de mise à feu est coudé à angle droi.t ou bien il peut être rectiligne. Selon un second mode de réalisation du dispositif pyrotechnique à double charge selon l'invention, la tige d'armement présente une extrémité découpée en sifflet dont le méplat vient prendre appui contre la partie aval de l'opercule de sécurité et ferme le conduit de mise à feu dans la position "de sécurité", cette tige étant montée coulissante et étant susceptible, lorsqu'elle est déplacée à fond dans la position armée, de dégager complètement l'arrière de l'opercule de sécurité et le conduit de mise à feu. Selon une caractéristique de l'invention, l'opercule de sécurité est une pièce rapportée, préentaillée, montée sur le conduit de mise à feu qu'elle obstrue. Selon une autre caractéristique encore, la charge pyrotechnique principale est calée entre des grilles de calage. Selon un troisième mode de réalisation du dispositif pyrotechnique selon l'invention, ce dernier comporte un corps muni - d'une part, d'un alésage cylindrique à trois diamètres différents, définissant successivement - un logement pour la charge d'initiation avec son inflammateur, - un logement pour l'organe de sécurité, et - finalement un conduit de mise à feu rectiligne ou coudé à angle droit, à l'extrémité duquel est fixée la charge pyrotechnique principale. La channe logique du dispositif selon l'invention est donc la suivante - charge primaire d'initiation - organe de sécurité - charge principale d'allumage. La fonction sécurité est assurée par la tige d'armement c'est la position de cette tige, en rotation ou en trantation, qui définit ou non la liaison entre la charge d'initiation et la charge principale d'allumage. C'est la possibilité de rupture ou non de l'opercule de sécurité, d'épaisseur calculée qui assure la sécurité. Dans la position sécurité, l'opercule est appuyé sur la partie pleine de la tige d'armement et ne peut pas se rompre sous l'effet de la pression des gaz provenant de la combustion de la charge d'initiation dans le cas d'une mise à feu accidentelle et les gaz sont bloqués en amont de cet opercule. En position opérationnelle, l'opercule n'est plus appuyé sur la tige d'armement et se rompra donc si une pression suffisante fournie par la charge d'initiation est appliquée, et ces gaz iront donc mettre à feu la charge principale d'allumage. La sécurité séquentielle peut être conçue suivant différents principes et la manoeuvre de la tige d'armement peut s'effectuer notamment : - par rotation, - par translation, - ou par toute combinaison des deux déplacements. De même, l'élément moteur pour déplacer la tige d'armement peut être par exemple - un élément à commande hydraulique ou électrique tel qu'un électro-aimant - un opérateur agissant manuellement - un élement à commande pyrotechnique tel qu'un vérin. Les dispositifs pyrotechniques à double charge comportant une sécurité séquentielle selon la présente invention ont donné des résultats satisfaisants notamment quant au délai total de mise à feu des blocs de propergol. L'avantage de cette sécurité séquentielle est de pouvoir être mise un grand nombre de fois en position opérationnelle ou en position de sécurité et d'être insensible aux vibrations dans l'une ou l'autre position. Les dispositifs pyrotechniques à double charge selon la présente invention, et plus particulièrement les allumeurs à double charge, sont utiles notamment à la mise à feu des blocs de propergol, notamment les blocs -utilisés à la propulsion des missiles et des engins. On décrit l'invention dans ce qui suit en se référant au dessin ci-joint sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe-élévation d'un allumeur selon l'invention à tige d'armement rotative, coupé suivant I-I de la figure 2: - la figure 2 est une vue de gauche du même allumeur; - la figure 3 est une vue en coupe de 1 'organe de sécurit; - la figure 4 est une première variante de l'allumeur selon la figure 1; - la figure 5 est une vue en coupe-élévation d'us deuxième variante de l'allumeur selon la figure 1, équipée d'une tige d'armement coulissant. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2 du dessin, l'allumeur a' double charge suivant l'invention comporte un corps 1 muni - d'une part d'un alésage cylindrique a trois diamètres différents, définissant successivement deux logements 2,3 et un conduit 4, et - d'autre part, d'un évidemment 5 perpendiculaire à l'alésage précédent, débouchant dans le conduit 4 par une portion cylindrique et se prolongeant par une portion tronconique divergente 6. L'extrémité taraudée du conduit 4 est fermée par un bouchon fileté 7, tandis que le logement 2 également taraudé reçoit un bouchon fileté 8 contenant un inflammateur électrique 9 et une charge pyrotechnique d'initiation 10 constituée par une poudre génératrice de gaz, par exemple la poudre dite "Alelo", ou la poudre dite "Mira" qui a la composition suivante Parties en poids Zr 45 BaCrO4 34 (NH4)2 Cr2 07 7 sH4C104 14 A la sortie de l'évidement 5-6 est montée une microroquette 11 contenant une charge pyrotechnique principal d'allumage 12 constituée par exemple par un petit bloc de propergol dit "sililane" multifore de faible durée de combustion.La composition du propergol sililane est la suivante, en parties en poids Perchlorate d'ammonium 78 Poudre d'aluminium 8 Liant silicone 16 L'extrémité de sortie de la microroquette est fermée par un opercule crevable 13. Dans le logement 3, situé entre la charge d'initiatic 10 et la charge principale d'allumage 12, est monté un organe de sécurité 14 (Fig. 3) constitué par un cylindre d'aluminium ou d'alliage d'aluminium percé i - d'une part, de deux évidements 16, 17 coaxiaux audit cylindre, de part et d'autre d'un opercule de sécurité 15, par exemple d'une épaisseur minimale de 0,2 mm - d'autre part, d'un alésage cylindrique 18 ménagé diamétralement audit cylindre immédiatement en aval dudit opercule et dans lequel est montée à pivotement une tige d'armement 19, par exemple, en acier, laquelle est munie d'une lumière 20 percée dans l'axe : la tige d'armement est manoeuvrable depuis l'extérieur de l'allumeur, soit manuellement, soit à l'aide d'un moteur d'entratnement, et peut être déplacée de (a) une position de sécurité '(Fig. 3) dans laquelle la lumière 20 n'est pas au contact de l'opercule de sécurité 15 à (b) une position opérationnelle ou "armée" (Fig; 1) dans laquelle la lumière 20 est amenée en correspondance avec l'opercule de sécurité 15 et l'évidement 17. La channe logique est donc la suivante : charge primaire ou charge d'initiation - organe de sécurité charge principale d'allumage. La fonction sécurité est assurée par la tige d'armement 19 : c'est la position de cette tige d'armement qui définit ou non la liaison entre la charge d'initiation et la charge principale d'allumage. Dans la position de sécurité représentée à la la figure 3, l'opercule 15 porte contre la partie pleine de la tige d'armement 19 et ne peut pas se rompre dans le cas d'une mise à feu accidentelle de la charge d'initiation 10. Par contre, en position opératlonnelle,représentée à la figure 1, l'opercule 15 est en correspondance avec la lumière 20 et ltévidement 17 et se rompt sous l'effet de la pression des gaz produits par la -combustion de la charge d'initiation, et ces gaz iront mettre à feu la charge principale d'allumage 12, via la lumière 20, 1'évidement 17, le conduit de mise à feu 4, et l'évidement-5. La présence de l'opercule de sécurité 15 est importante, du fait que ce dernier définit un volume confiné de la chambre de combustion de la charge d'initiation 10, et de la sorte, l'augmentation en pression dans cette chambre se traduit par une augmentation de la vitesse de combustion, ce quionduit à des délais d'allumage très courts, De plus, la forme de l'opercule présente également un avantage certain ; cet opercule étant délimité par deux perçages cylindriques à axes perpendiculaires, ou par un perçage tronconique et un perçage cylindrique à axes perpendiculaires (comme représenté à la figure 1 du dessin), est plus mince au centre que sur les bords, de sorte que cet opercule est crevé et non pas découpé au moment de la mise à feu, et ainsi il n'y a pas de résidu d'opercule indésirable propulsé dans la charge principale d'allumage. Le montage en équerre de la microroquette permet de réduire l'encombrement de l'allumeur. Des essais de tir ont été réalisés avec l'allumeur ci-dessus décrit N0 1Tir en position verrouillée Avec comme charge d'initiation 0,8 g de poudre Ale10 (mélange de perchlorate et de poudre d' aluminium)pour un opercule en aluminium d'une épaisseur minimale de 0,2 mm, la pression maximale fournie par la charge d'initiationR lorsque la tige d'armement est verrouillée dans la position de sécurité (Fig. 3) est de 320 bars. L'opercule est intact après le tir et la tige d'armement n'est pas coincée l'allumeur est récupérable, moyennant le remplacement de l'inflammateur et de la charge d'initiation. N 2 - Tir en position armée Avec comme charge d'initiation 0,8 g de poudre Ale10, pour un opercule en aluminium d'une épaisseur minimale de 0,2 mm, pour une tige d'armement de diamètre 12 mm, et comme charge d'allumage 12 g de sîlilane, lorsque la tige d'armement est en position dite opérationnelle ou armée (Fig. . I1 se passe 10 millisecondes entre le top de mise à feu de la charge d'initiation et le moment où la pression maximale est atteinte - pression maximale de 281 bars mesurée au niveau de la charge d'initiation - pression maximale de 182 bars mesurée au centre de l'opercule à cisailler - pression maximale de 120 bars mesurée au niveau de la charge principale d'allumage, Le délai de combustion de la charge principale est de 90 millisecondes, temps équivalent à celui obtenu avec le même allumeur, mais sans l'organe de sécurité, malgré le fait qu'il y ait l'opercule de sécurité à rompre, et ce grace à l'augmentation de la vitesse de combustion due au confinement. N 3 - Tir en position armée Avec comme charge d' initiation 2 g de poudre Mira, les autres conditions étant identiques à celles du tir n02, il se passe 5 millisecondes entre le top de mise à feu de la charge d'initiation et le moment où la pression maximale est atteinte - pression maximale de 230 bars mesurée au niveau de la charge d'initiation - pression maximale de 127 bars mesurée au centre de l'opercule à cisailler - pression maximale de 74 bars mesurée au niveau de la charge d'allumage. Le délai de combustion de la charge principale d'allumage est de 8ymillisecondes Selon la variante représentée à la Fig. 4, l'évidement 5 est supprimé, et la miniroquette est montée directement à la sortie du conduit de mise a feu 4, à la place du bouchon 7, dans l'axe du cylindre 1. La variante représentée à la figure 5 illustre le cas où la tige d'armement est manoeuvrable, non pas par pivotement autour de son axe, mais par coulissement le long de cet axe. La tige d'armement 19 présente à cet effet une extrémité découpée en sifflet 19a dont le méplat vient prendre appui contre la partie aval de l'opercule de sécurité 15, dans la position dite verrouillée ou de sécurité. Cette tige est montée coulissante dans une tubulure latérale 21 fermée par un écrou-chapeau 22, un jointtorique 23 étant intercalé entre ces deux pièces. Ladite tige d'armement peut ainsi être poussée à fond dans la position verrouillée représentée à la figure 5 dans laquelle elle obture le conduit de mise à feu 4 et prend appui contre l'opercule de sécurité, ou bien elle peut être tirée à fond jusqu'à ce que la partie en sifflet dégage complètement l'arrière de l'opercule de sécurité et le conduit de mise à feu 4, dans la position dite armée (non représentée sur le dessin). Dans cette réalisation, ledit opercule présente la même épaisseur partout et la charge principale d'allumage est constituée par un propergol à double base (nitrocellulose et nitroglycérine) en brins tubulaires 24 bloqués entre deux grilles de calage 25. L'opercule de sécurité est une pièce rapportée préalablement entaillée. Dans le mode de réalisation représenté, cet opercule est constitué par un disque 26 portant une entaille circulaire 26a, et bloqué entre une bague d'appui 27 et le bouchon 8 qui porte la charge d'initiation. I1 est avantageux d'utiliser comme charge d'initiation une poudre brûlant à très haute température, de manière à dégrader la rondelle cisaillée de l'opercule, les grilles de calage de la charge d'allumage étant prévues pour retenir cette rondelle dans le cas où elle est réalisée en un matériau non-dégradable. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pyrotechnique à double charge, notamment allumeur à double charge pour la mise à feu des blocs de propergol solides, comportant une charge pyrotechnique d'initiation avec son inflammateur et une charge pyrotechnique principale distincte, reliée à la première par un conduit de mise à feu, caractérisé en ce qu'un organe de sécurité séquentielle est intercalé entre ladite charge d'initiation et la charge principale, sur ledit conduit de mise à feu, cet organe comprenant un organe d'armement manoeuvrable depuis l'extérieur et susceptible d'être déplacé d'une première position dite "verrouillée" ou "de sécurité" dans laquelle cet organe obstrue complètement-le conduit de mise à feu, à une seconde position dite "armée" ou "opérationnelle" dans laquelle ledit conduit de mise à feu est dégagé. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de sécùrité comprend -d'une part, unopercule de sécurité crevable ou destructible sous l'effet de la pression et de la température desgaz provenant de la combustion de la charge d'initiation, interca lé entre la charge d'initiation et la charge principale, et obturant le conduit de mise à feu, et - d'autre part, une tige d'armement manoeuvrable depuis l'extérieur et susceptible d'être déplacée par rotation efou par translation d'une première position dite "de sécurité" dans laquelle cette tige d'armement porte sur la partie aval de l'opercule de sécurité et obture le conduit de mise à feu, à une deuxième position dite "armée" dans laquelle cette tige d'armement dégage à la fois la partie aval de l'opercule de sécurité et ledit conduit de mise à feu. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de sécurité est constitué par un bloc métallique, de préférence d'aluminium ou d'alliage d'aluminium percé - d'une part, de deux conduits coaxiaux à l'axe dudit bloc, séparés l'un de l'autre par un voile de matière formant un opercule de sécurité crevable, le conduit amont étant en communication avec la charge d'initiation et le conduit aval étant en communication avec le conduit de mise à feu - d'autre part, d'un logement cylindrique, ménagé transversalement audit bloc, immédiatement en aval dudit opercule de sécurité à l'intérieur duquel est monts à pivotement une tige d'armement, de préférence en acier, munie d'une lumière percée dans l'axe au niveau de cet opercule, cette tige d'armement étant manoeuvrable depuis l'extérieur et pouvant être déplacée d'une position de sécurité dans laquelle la partie pleine de cette tige est au contact de l'opercule de sécurité, à une position armée dans laquelle ladite lumière est amenée en correspondance avec cet opercule de sécurité et ces conduits coaxiaux. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opercule de sécurité est délimité par deux perçages cylindriques à axes perpendiculaires ou bien un perçage tronconique et un perçage cylindrique à axes perpendiculaires, l'un pour ledit conduit amont, l'autre pour ledit logement de la tige d'armement, de sorte que l'opercule est plus mince au centre que sur les bords. 5 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit de mise à feu est coudé à angle droit. 6 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit de mise à feu est rectiligne. 7 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tige d'armement présente une extrémité découpée en sifflet dont le méplat vient prendre appui contre la partie aval de l'opercule de sécurité et ferme le conduit de mise à feu dans la position de sécurité, cette tige étant montée coulissante etétsntsusceptible, lorsqu'elle est déplacée à fond dans la position armée, de dégager complètement l'arrière de l'opercule de sécurité et le conduit de mise à feu. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'opercule de sécurité est une pièce rapportée, préentaillée, montée sur le conduit de mise à feu qu'elle obstrue. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la charge pyrotechnique principale est calée entre des grilles de calage. 10 - Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte un corps muni - d'une part, d'un alésage cylindrique à trois diamètres différents, définissant successivement - un logement pour la charge d'initiation avec son inflammatoire - un logement pour l'organe de sécurité, et - finalement conduit de mise à feu rectiligne ou coudé à angle droit, à l'extrémité duquel est fixée la charge pyrotechnique principale.