Brevet FR2349817A1 — publié le 19771125

La présente invention est relative a un dispositif pour allumage de chaînes pyrotechniques, d i s p o s i t i f d.u type comportant une charge primaire, un dispositif d'armement et des moyens de sécurité pour empêcher le transfert à la chaîne pyrotechnique des gaz produits par un fonctionnement intempestif de la charge primaire avant armement. Les dispositifs d'allumage de chaines pyrotechniques, par exemple pour l'allumage de propulseurs a propergol solide comportent des moyens de sécurité consistant généralement en l'interposition d'un écran étanchez ou verrou, entre la charge primaire ou charge initiatrice, et le premier élément de la chaîne pyrotechnique, ou charge relais, écran qui interdit, tant que le dispositif d'allumage est en position dite de sécurité, le transfert à la charge relais des gaz produits par un fonctionnement intempestif de la charge primaire. Le passage du dispositif d'allumage en position armement est effectué par l'effacement de l'écran amovible au moyen d'un dispositif d'armement de type électrique, par exemple un moteur, ou électromagnétique, par exemple un électroaimant, ou mécanique, par exemple actionné lors de la séparation de deux étages du propulseur. Habituellement, pour le lancement d'un propulseur, on maintient les dispositifs d'allumage le plus longtemps possible en position de sécurité ce qui conduit a effectuer l'armement pendant le vol. Compte tenu de la nécessité de proximité entre la charge primaire et la charge relais on utilise fréquemment, comme dispositif d'armement, un moteur electrique monté sur le couvercle du support de la charge primaire. Le volume et la masse importants des moyens de sécurité constituent un premier inconvénient de ces dispositifs connus, d'autant plus qu'il est nécessaire en pratique de mett-re en place autant de moyens de sécurité qu'il y a de charges primaires lesquelles souvent sont doublées dans un but de redondance. Par ailleurs, il est nécessaire de munir l'écran amovible de joints d'étanchéité dont la durée de vie est souvent plus limitée que celle des autres éléments du dispositif d'allumage -et qui peuvent s'user ou étre détériorés lors de manoeuvres successives d'armement et desarmemen: effectuées en maintenance. La présente invention a pour but de fournir un dispositif d'allumage ne présentant pas ces inconvénients, en particulier un dispositif compact, léger, et ne posant pas de problèmes de joints d'étanchéité. Ce but est atteint par un dispositif du type mentionné plus haut, dispositif dans lequel, conformément à l'invention, la charge primaire est logée dans un corps fermé susceptible de résister a la pression des gaz produits par un fonctionnement intempestif de la charge primaire et etanche auxdits gaz sous pression, et ledit corps comporte une partie de paroi, dite partie à casser, susceptible d'etre séparée du reste du corps, lors de l'armement, sous l'action du dispositif d'armement exercée sur ledit corps à l'extérieur de ce dernier, de manière à ouvrir, aux gaz produits par le fonctionnement de la charge primaire, la communication vers la chaîne pyrotechnique. Ainsi apparaît un premier avantage du dispositif conforme à l'invention, avantage qui réside dans le fait que le corps contenant la charge primaire constitue lui-meme les moyens de s cu- rité. La charge primaire ne nécessite alors pas d'emballage ou d'étui de sécurité pour ses manipulations et son transport. L'armement est effectué en rompant la partie à casser du corps. De préférence cette dernière est une partie d'extrémité du corps,ou embout a casser, ledit embout étant relié au reste du corps par une z.one de la paroi de ce dernier au moins partiellement affaiblie et étant susceptible d'être cassé sous l'action d'une force produite par le dispositif d'armement. La rupture de l'embout à casser peut être effectuée par tout moyen approprié, qu'il soit pneumatique, mécanique, pyrotechnique ou autre. Cette rupture peut par exemple être effectuée au moyen d'une pièce de percussion mise en mouvement par les gaz produits par l'allumage d'une charge pyrotechnique déflagrante ou par l'onde de choc produite par la détonation d'une charge explosive. La rupture peut aussi être directement causée par l'onde de choc produite par une charge explosive placée à proximité de la partie a casser du corps -contenant la charge primaire. D'autres particulartés et avantages du dispositif conforme à la présente invention ressortiront à la lecture de la description, faite ci-après à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux figures du dessin joint qui illustrent très schématiquement - figure 1 : une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'allumage conforme à l'invention ; - figure 2 : une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un dispositif d'allumage conforme a l'invention ; et - figure 3 : une vue en coupe d'un troisième mode de realisation d'un dispositif d'allumage conforme a l'invention. Le dispositif d'allumage conforme à l'invention tel que représenté à la figure 1 comporte une charge primaire désignée généralement par 10 et un dispositif d'armement désigné généralement par 20. La charge primaire est logée dans un corps cylindrique li et comporte,d'une part, un initiateur électropyrotechnique comprenant une composition primaire 12 initiée par l'échauffement d'un filament résistant (non représenté) et des broches 13 pour l'amenée du courant au filament résistant, et, d'autre part, une composition secondaire pyrotechnique 14. A son extrémité entourant les broches 13, le corps 11 est ouvert et présente un alésage lia pour recevoir un connecteur amovible d'amenée du courant électrique aux broches 13. L'autre extrémité du corps 11 constitue un embout a casser 15, embout raccordé au reste du corps par une zone de paroi affaiblie 16, affaiblissement obtenu par exemple par la formation d'une rainure circulaire sur la surface extérieure ou intérieure de la paroi du corps 11. L'intérieur du corps il entre la composition secondaire 14 et l'embout a casser 15 constitue un volume libre llb. Les dimensions du corps 11 et du volume libre 11b sont déterminées de manière qu'en cas de fonctionnement intempestif de la charge primaire, le corps 11 résiste a la pression des gaz produits. L'assemblage des parties de la charge primaire est réalisé de manière a lui conférer une parfaite étanchéité à ces gaz sous pression. Cet assemblage est par exemple réalisé par soudage par bombardement électronique dans le but d'assurer une meilleure étanchéité et de conférer aux constituants les meilleures conditions pour leur conservation, c'est-à-dire le vide. La charge primaire 10 est montée, par exemple par vissage du corps il, dans une pièce de raccordement 17 présentant un passage 18 pour les gaz en direction d'une chaîne pyrotechnique à allumer. L'embout à casser 15 fait saillie dans un logement 19 de la pièce de raccordement 17, logement dans lequel débouchent, face à face, le passage 18 et l'alésage 17a de la pièce de raccordement dans lequel est monté le corps 11. Le dispositif d'armement 20 est monté dans la pièce de raccordement 17 d'un côté du logement 19. Le dispositif d'armement comporte un cylindre 21 fixé dans un alésage latéral 17b de la pièce de raccordement. Dans le cylindre 21 sont logés un initiateur 22, par exemple de type electropyrotechnique, une composition déflagrante 23 et un piston 24. L'initiateur 22 est alimenté en courant électrique par des broches 25. La partie 21a du cylindre 21 entourant les broches 25 constitue un alésage pour recevoir un connecteur d'amenée de courant électrique. te piston 24 est solidaire d'une tige de piston 26 traversant la paroi d'extrémité du cylindre 21 opposée à la composition déflagrante 23 par rapport au piston 24. A son extrémité extérieure au cylindre 21, la tige de piston forme percuteur 27. L'initiateur 22 pourra être choisi du type à haute énergie d'initiation, afin d'en éviter tout fonctionnement accidentel, c'est-à-dire pouvant supporter un courant de plusieurs ampères ou une puissance de plusieurs watts pendant plusieurs minutes sans mise à feu. -.-- Le dispositif d'allumage, tel que représenté à a figure 1, est en position de sécurité. Pour passer en position d'armement, on provoque la mise à feu de la composition- déflagrante 23 au moyen de l'initiateur 22. La pression des gaz produits par cette mise à feu met en mouvement le piston 24 et le percuteur 27 vivent rompre par percussion l'embout à casser 15 qui est éjecté danscle logement 19 et y est maintenu par le percuteur 27. Le blocage du percuteur en fin de course est obtenu par frettage du piston 24 dans une partie conique 21b du cylindre 21. Un écoulement des gaz produits par la combustion de la composition déflagrante 23 vers la charge relais de la chaîne pyrotechnique à allumer ou vers la charge primaire est empêché par le cylindre 21 et le piston 21. Si un faible jeu existe entre le cylindre 21 et le piston 24 les gaz susceptibles de s'échapper sont lamines et ne peuvent parvenir que froids au contact des charges primaire et relais. L'étanchéité peut toutefois être complétée par un joint annulaire 28 monté sur le piston 24. La figure 2 illustre un second mode de réalisation d'un dispositif d'allumage conforme à l'invention qui diffère de celui représenté à la figure 1 par la nature du dispositif d'armement. Les parties communes aux dispositifs représentés aux figures 1 et 2 portent les mêmes références. La charge primaire 10, avec ses compositions primaire et secondaire 12,14 est logée dans le corps il qui est monté dans la pièce de raccordement 17 et qui présente un embout à casser 15 faisant saillie dans le logement 19 face au passage 18. Le dispositif d'armement généralement désigné par 30 comporte un cylindre 31 monté dans la pièce de raccordement 17, latéralement par rapport au logement 19. Une charge explosive 32 est logée dans le cylindre 31 dans lequel est monté un piston 34. Entre l'explosif 32 et le piston 34 peut être interposé un corps 33 amortisseur de détonation destine à prolonger légèrement dans le temps des effets de la detonation. L'explosif est amorce au moyen d'un cordeau détonant de transmission 35; Le piston 34 est solidaire d'une tige de piston 36 formant percuteur 37 a son extrémité extérieure au cylindre 31. La rupture de l'embout a casser 15 est produite par l'onde de choc engendrée par la détonation de l'explosif 32 et transmise au percuteur 37. Il n'est donc pas nécessaire de conférer au percuteur une énergie cinétique par mise en mouvement du pis-ton 34. La course de ce dernier dans le cylindre 31 pourra donc être très réduite. De préférence, l'immobilisation de l'embout à casser 15 dans le logement 19 est obtenue par frettage de cet embout dans la partie du logement le recevant en conférant à ces deux pièces une forme appropriée. L'étanchéité aux gaz de détonation est, comme précédem- ment, assuré par le cylindre 31 et le piston 34 et peut être com pétée par un joint 38 monté sur la tête du piston 34. On notera qu'a titre de variante, le cordeau détonant 35 peut être remplace par un initiateur électro-explcsif de détonation ou détonateur. La figure 3 illustre un troisième mode de réalisation d'un dispositif d'allumage conforme à l'invention qui diffère de ceux représentés aux figures 1 et 2 par la structure du dispositif d'armement. Les parties communes aux dispositifs représentés aux figures 1, 2 et 3 portent les mêmes références. Le dispositif d'armement est constitué par une charge explosive 40 disposée dans le logement 19 à proximite de l'embout à casser 15 du corps 11. La charge explosive 40 est initiée au moyen d'un cordeau détonant amont 41 raccordé a une zone 47 de la paroi de la pièce de raccordement 17, zone où est également raccordé un cordeau détonant aval 41a relie à la charge 40. La paroi de la pièce 17 conserve son intégrité dans la zone 47. La détonation du cordeau aval 41a est initiée, à partir de celle du cordeau amont 41, par l' onde de choc qui se propage, sans la détruire, dans la zone de paroi métallique 47. La rupture de l'embout à casser 15 est simplement produite par l'onde de choc résultant de la détonation de la charge explosive 40 ou par projection de métal 46 porté par la charge 40. Comme déjà indiqué, l'immobilisation de l'embout 15 dans le logement 19 peut être obtenue par frettage. Pour éviter la transmission vers la chaîne pyrotechnique des gaz de détonation, un opercule ou membrane 42 formant cloison étanche, obture le passage 18. De mêmepour éviter la transmission de ces gaz vers la composition secondaire 14 de la charge primaire après rupture de l'embout à casser 15, un second opercule ou membrane 43, formant cloison étanche, est monté dans le volume libre llb du corps 11. L'emplacement et les dimensions des opercules 42, 43 sont choisis tels que la pression, relativement réduite, des gaz de détonation, ne provoque pas leur rupture mais que cette dernière se produise sous la pression des gaz produits par l'allumage de la charge primaire. Les modes de réalisation d'un dispositif d'allumage conformes à l'invention, tels que précédemment décrits permettent de disposer d'unités d'allumage plus légères et compactes que les dispositifs classiques de sécurité à verrou mécanique. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le dispositif d'armement est à charge explosive, comme par exemple re présenté aux figures 2 et 3, l'explosif de cette charge (32, 40) ainsi que celui du cordeau détonant de transmission (35, 41) étant choisi parmi les explosifs de type secondaire ctest- -dire les explosifs dont le régime de détonation ne peut être obtenu par le seul effet de son échauffement.Ainsi, en cas d'élévation accidentelle de température, suité par exemple a un incendie, un armement intempestif ne peut se produire. De préférence, l'explosif utilisé est un explosif thermostable, par exemple l'H.N.S. Selon une caractéristique avantageuse de ce mode préféré de réalisation de l'invention, le cordeau détonant de transmission est initié au moyen d'un detonateur primaire avec in terposition de moyens classique de sécurité et d'armement entre le detonateur et le cordeau. Dans le cas d'un propulseur à propergol solide com portant plusieurs dispositifs d'allumage il est alors avantageux de disposer un détonateur unique et des moyens de sécurité et d'armement uniques associés à ce détonateur pour l'initiation simultanée de tous les cordeaux détonants de transmission des dispositifs d'armement de ces divers dispositifs d'allumage. Ainsi, comme représenté à la figure 3, le cordeau 41 ainsi que des cordeaux 41', 41 allant vers d'autres dispositifs d'allumage (non représentés) sont initiés par un détonateur pri maire unique 44 avec interposition d'un verrou mécanique 45, ce détonateur 44 et ce verrou 45 constituant une unité centrale d'ar mement qui peut être disposée à distance des dispositifs d'alluma ge à un endroit quelconque ou de la place est disponible. Après effacement du verrou 45 par moteur électrique ou électroaimant (non représenté), on peut effectuer l'armement simul tané de tous les dispositifs d'allumage du propulseur au moyen du détonateur 44. Les mises à feu des chaînes pyrotechniques asso ciels à ces dispositifs d'allumage peuvent alors être commandées indepenaamment, ce qui offre une grande souplesse de commande en comparaison avec les dispositifs connus utilisant des cordeaux détonants de transmission associés à des éléments de retard et à des initiateurs de charges primaires fonctionnant par onde de choc. Bien entendu, d'autres modifications ou adjonctions pourront être apportées aux modes de réalisation du dispositif conforme à l'invention ci-avant décrits sans pour cela sortir du cadre de protection defini par les revendications annexées. En particulier, dans un but de redondance, on pourra doubler le dispositif d'armerlent de chaque dispositif d'allumage. Par ailleurs, on pourra disposer,dans la paroi latérale du passage 18,un dispositif obturateur ayant une structure tout a fait analogue à celle du dispositif d'armement- 20 ou 30 à la seule différence qu' la place de la pièce de percussion 27 ou 37 est prévue une piece d'obturation qui vient obstruer le passage 18 sous l'action de la force exercée sur le piston 24 ou 34. Cette obturation est avantageusement effectuée de façon étanche par un effet de frettage résultant du frottement de la pièce d'obturation contre la paroi du passage 18. L'obturation du passage 18 permet de repasser en position de sécurité après actionnement du dispositif d'armement et rupture de l'embout à casser 15 lorsque, par exemple, on désire interrompre une séquence de tir après armement du dispositif d'allumage. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'allumage de chaînes pyrotechniques comportant une charge primaire, un dispositif d'armement et des moyens de sécurité pour empêcher le transfert à la chaîne pyrotechnique des gaz produits par un fonctionnement intempestif de la charge primaire avant armement, caractérisé en ce que la charge primaire est logée dans un corps fermé susceptible de résister a la pression des gaz produits par un fonctionnement intempestif de la charge primaire et étanche auxdits gaz sous pression, et en ce que ledit corps comporte une partie de paroi, dite partie à casser, susceptible d'être séparée du reste du corps, lors de l'armement, sous l'action du dispositif d'armement exercée sur ledit corps a l'extérieur de ce dernier, de manière a ouvrir, aux gaz produits par le fonctionnement de la charge primaire, la communication vers la chaîne pyrotechnique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie à casser est une partie d'extrémité du corps, ou embout à casser, ledit embout étant relié au reste du corps par une zone de la paroi de ce dernier au moins partiellement affaiblie et étant susceptible d'être cassé sous l'action d'une force produite par le dispositif d'armement. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérise en ce que le dispositif d'armement comporte une pièce de percussion et des moyens d'actionnement de ladite pièce de percussion pour l'amener au contact de ladite partie à casser du corps. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif armement comporte une charge pyrotechnique déflagrante et des moyens de commande d'armement pour provoquer l'allumage de ladite charge pyrotechnique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que le dispositif d'armement comporte une charge explosive et des moyens de commande d'armement pour provoquer la détonation de ladite charge explosive. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite charge du dispositif d'armement est logée dans un cylindre dans lequel est monté un piston solidairé d'une tige de piston portant une pièce de percussion a l'extérieur dudit cylindre, de maniere à provoquer la rupture de ladite partie a casser du corps au moyen de ladite pièce de percussion par le fonctionnement de ladite charge sous l'action desdits moyens de commande d'armement. 7. Dispositif selon la revendication 5 caractérise en ce que ladite charge explosive est disposee à proximité de ladite partie à casser du corps. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite charge explosive est disposée dans un logement dans lequel se trouve ladite partie a casser du corps et en ce que une première cloison étanche est disposée à l'intérieur dudit corps de manière à isoler la charge primaire dudit logement après rupture de ladite partie à casser et une seconde cloison étanche est montée dans un passage débouchant dans ledit logement et menant vers la chaîne pyrotechnique, lesdites première et seconde cloisons étant susceptibles d'être rompues par la pression des gaz produits par le fonctionnement de la charge primaire. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 a 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande d'armement sont constitués par un initiateur électropyrotechnique a haute énergie d'initiation. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 a 8, caractérisé en ce que lesdits, moyens de commande d'armement comportent un cordeau détonant de transmission. 11. Dispositifselon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande d'armement comportent des moyens d'iinitia- tion pour l'initiation dudit cordeau détonant et des moyens d'armement et de sécurité interposés entre lesdits moyens d'allumage et ledit cordeau détonant. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5,6,7, 8,10 et 11,caractérisé en ce que l'explosif de la charge détonante du dispositif d'armement et du cordeau détonant est un explosif de type secondaire dont le régime de détonation ne peut être obtenu par le seul effet de son échauffement. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit explosif est thermostable. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé dentes,caractéris en ce qu'il comporte une pièce d'obturation d'un passage-pour les gaz vers la chaîne pyrotechnique et des moyens d'actionnement de ladite pièce d'obturation pour obturer ledit passage en aval dudit corps, notamment après armement. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement de la pièce d'obturation comportent une charge pyrotechnique déflagrante ou une charge explosive logée dans un cylindre dans lequel est monté un piston solidaire de ladite pièce d'obturation.