Brevet FR2559255A1 — publié le 19850809

ALLUMEUR ET CARTOUCHE D'ALLUMAGE POUR CHARGE PROPULSIVE DE PRO3ECTILE. la présente invention concerne un allumeur et une cartouche d'allumage pour charge propulsive de projectile tire dans un tubecanon. Dans les canons à très forte pression (supérieure à 3Q00 bars) les allumeurs classiques à poudre noire génèrent, à l'instant de la mise en régime du charement propulsif, des ondes de pression dissymetriques entre l'avant et l'arrière de ce chargement ; cette dissymétrie des ondes de pression peut atteindre I 000 à 1 500 bars. Ces ondes de pression dissymétriques sont préjudiciables à la tenue mécanique des grains de poudre, donc à la régularité de fonctien- nement de la charge propulsive, mais également à la tenue mecanique de la base du projectile qui est baignee par les gaz, et ce qui est encore plus important elle peuvent provoquer la rupture du tubecanon, notamment lorsque le projectile est tiré aux températures extrêmes. Dans les mortiers d'artIllerie, l'un des facteurs qui gouverne la précision du tir est la connaissance de la vitesse initiale du projectile en sortie de la bouche du tube de lancement. La vitesse initiale du projectile doit être aussi regulièrement distribuée que possible. Or la poudre des différentes charges des relais entourant l'allumeur est mécaniquement fragile, notamment, aux basses températures ; ainsi l'utilisation d'allumeurs classiques à très fort débit, lesquels ont un pouvoir d'allumage très élevé, provoque-t-elle parfois, la rupture des grains de poudre, ce qui entraîne des anomalies de combustion et par voie de conséquence une dispersion de la vitesse initiale des projectiles. Le but de l'invention est de reduire dc façon notable les défauts de fonctionnement des charges propuisives des projectiles d'artillerie, en fournissant un allumeur qui assure un allumage homogène de la totalité du chargement propulsif, en contrôlant la diffusion des gaz dwarmorçage dans ce chargement, dest à dire en réglant la durée de combustion de l'allumeur et son débit gazeux. Pour atteindre ce but l'invention fournit un allumeur qui comprend un chargement d'allumage réparti uniformément entre deux tubes métalliques coaxiaux ayant une multitude de canaux latéraux, de faible diamètre, distribues tout au long de ces tubes : un tube de distribution du feu au chargement propulsif, ce tube comportant une chemise interne perforable sous la pression des gaz d'allumage, et un tube de transmission du feu au chargement d'allumage, ce tube étant couple, par l'intermédiaire éun paillet obturateur, à un générateur de gaz d'amorçage à haute pression. Dans certaines applications de l'invention aux projectiles d'artillerie, il est préférable de dissocier la construction du tube de distribution du feu du chargement propulsif des moyens fournissant le flux de gaz d'allumage de ce chargement propulsif. Selon l'invention le tube de distribution du feu est intégré au projectile et les moyens fournissant le flux de gaz d'amorçage sont constltués par une cartouche d'allumage amorçable qui est placée à J'intérieur du tube de distribution du feu. Une cartouche d'allumage e pour charge propulsive de projectile incluant un tube de distribution du feu ayant une multitude de canaux latéraux de faible diamètre comprend: un étui tubulaire métallique à l'intérieur duquel est disposé un tube de transmission du feu qui est couplé, par l'intermédiaire d'un paillet obturateur, à un générateur de gaz à haute pression amorçable, et un chargement d'allumage uniforme ment reparti autour de ce tube de transmission du feu ; k diamètre externe de l'étui tubulaire étant sensiblement égal au diamètre interne du tube de distribution du feu au chargement propulsive. D'autres caractéristiques et applications de l'invention apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre faite en regard de dessins annexés; sur ces dessins: - la figure I illustre les positions respectives de la charge propulsive d'un projectile et de l'allumeur, et montre selon une vue en coupe longitudinale, une forme de construction 9un allumeur conforme à l'invention. - La figure 2 selon une vue en coupe longitudinale, montre une première application de l'allumeur à une charge propulsive pour projectile chargé par la culasse d'un canon d'artillerie. - La figure 3 selon une vue en coupe longitudinale, montre une seconde application de l'allumeur à un projectile chargé par la bouche d'un mortier d'artillerie. - La figure 4 selon une vue en coupe longitudinale, montre une forme de construction d'une cartouche d'allumage conforme à l'in Invention - La figure 5, montre une variante de montage de l'étui tubulaire de la cartouche d'allumage. La La figure 6, selon une vue en coupe longitudinale montre un projectile de mortier équipe d'une cartouche d'allumage amorçage mécaniquement. La figure I illustre les positions relatives de l'allumeur 100 et du chargement propulsif 1 d'un projectile (nen représenté), et elle montre, selon une vue en coupe longitudinale, une forme de cons- truction de l'allumeur. Le conditionnement du chargement propulsif de forme cylindrique, et l'assemblage de l'allumeur avec le projec- tile seront décrits ultérieurement ; il suffit de noter que la longueur proprement active de l'allumeur 100 est est sensiblement égale a celle du chargement propulsif 1. L'alllumeur 100 comprend essen- tiellement : un chargement d'allumage 6 réparti uniformément entre deux tubes coaxiaux, 2 et 5, ayant des canaux latéraux 2a et 5a de passage des gaz ; un tube de distribution du feu 2 au chargement propulsif -1 comportant une chemise interne perforable 4, et un tube de transmission du feu 5 qui transmet au chargement d'allumage 6 le flux de gaz d'amorçage fourni par un générateur de gaz d'amorçage 8. Le tube de distribution du feu 2 est réalisé en un matériau résistant à la pression des gaz d'allumage fournis par la charge d'allumage 6.Ce tube de distribution du feu, réalisé en un matériau tel que l'acier, comporte une multitude de canaux latéraux 2a de faible diamètre qui sont régulièrement répartis dans la paroi du tube. La chemise interne 4 de faible épaisseur est réalisée en un matériau perforable sous la pression des gaz d'allumage et sa fonction est d'obturer temporairement les canaux latéraux 2a du tube de distribution du feu. Cette chemise interne peut être réalisée en un matériau métallique tel que l'aluminium. Le tube de transmission du feu 3 comporte également une pluralité de canaux latéraux Sa et il est couplé à l'une de ses extrémités, par l'intermédiaire d'un paillet d'obturateur 7, à un générateur de gaz d'amorçage 8 à haute pression.Le corps 9 de ce générateur de gaz fournit un moyen de fermeture de l'extrémité correspondante du tube de distrlbution du feu 2. L'extrémité opposée du tube de distribution du feu 2 est close hermétiquement par un bouchon de fermeture 10 qui fournit également, par encastrement, un moyen de fermeture du tube de transmission du feu 5. Le générateur d'amorçage 8 comprend un corps massif comportant une chambre de combustion 11 dont la communication avec le tube de transmission de feu 5 est obturé par le paillet obturateur 7. Cette chambre de combustion reçoit un porte-initiateur 12 et I'initiateur est constitué par un étui perforé 13 dans lequel sont disposées une charge d'allumage 14 et une amorce percutable 15. Le porte-initiateur est muni d'une perforation 16 destinée au passage d'un percuteur (non représenté) disposé dans le tube-canon. Suivant une variante de construction possible l'amorce 15 de l'initiateur peut être mise à feu électriquement. Un chargement d'amorçage 17 est placé dans la chambre de combustion 11 où il entoure l'étui de l'iniateur .Le générateur d'amorçage est capable de développer des pressions de gaz de l'ordre de 2000 bars, ce qui, après fracture du paillet obturateur 7, assurera une diffusion uniforme et quasi instantanée des gaz chauds à travers les canaux latéraux Sa du tube de transmission du feu 5. Les canaux latéraux 2a du tube de. distribution du feu 2 sont préférentiellement alignes sur des généra- trices et également espacés. Pour assurer une mise a feu homogène de la charge propulsive, les canaux latéraux 2a doivent être faiblement espacés et donc en nombre relativement important. Le chargement d'allumage 6 peut être constitué par de la poudre. en grains de formes diverses, et notamment de forme cylindrique comportant des canaux internes. Ce chargement allumage peut être constituée par les poudres B.7T ou B. 19T produites en France par la SNPE (Société Nationale des Poudres et E! Explosifs).Le diamètre des canaux latéraux 2a et 5a des tubes de distribution 2 et de transmission 5 du feu est inférieur aux dimensions des grains de poudre. La chemise interne 4 du tube de distribution du feu 2 peut être réalisée en un matériau métallique tel que l'aluminium ou le cuivre. L'épaisseur de cette chemise interne doit être suffisante pour que sa perforation apparaisse lorsque la pression des gaz créée par la charge d'allumage 6 atteint une valeur élevée de pressions laquelle dépend des caractéristiques d'allumage du chargement propulsif 1.Dans le cas de canaux latéraux ayant un diamètre de de l'ordre du millimètre, l'épaisseur d'une chemise interne en aluminium est de quelques dixièmes de millimètres. Il est souhaitable que allumeur puisse subir de longues périodes de stockage sans dégradation de ses caractéristiques, et dans ce but il est nécessaire d'assurer son étanchéité aux agents extérieurs.Ce but peut être atteint el l'allumeur reçoit une couche d'un vernis adéquate qui obture les interstices entre les canaux latéraux et la chemise interne du tube de distribution du feu, et, également,les liaisons entre ce tube de distribution et les éléments terminaux: le générateur des gaz d'amorçage 8 et le bouchon de fermeture 10. La mise à feu de la charge propulsive peut être mécanique ou électrique comme indiquée précédemment. La charge d'amorçage constituée par des poudres pulvérulentes permet une production suffisante d'un flux de gaz qui amorce instantanément et en totalité la charge d'allumage. La diffusion des gaz dans la charge propulsive ne se produit que lorsque la pression des gaz d'allumage est suffisante pour perforer la chemise interne au droit des canaux latéraux du tube de distribution du feu à la charge e propulsive. Les perforations de la chemise interne apparaissent simultanément en un temps ne dépassant pas 0,5 millisecondes, ainsi l'allumage du chargement propulsif est-il uniforme et instantané.Des caractéristiques de l'allumeur ainsi constitué, il résulte que la dispersion de la vitesse initiale des projectiles est pratiquement éliminée, et que les gradients de pression dans la chambre de combustion du tube-canon sont notablement réduits. La figure 2, selon une vue en coupe longitudinale, montre une première application de l'allumeur à une charge propulsive pour projectile chargé par la culasse d'un canon d'artillerie. Le chargement propulsif 1, constitué, par exemple, par de la "Balistite" produite par la Société SNPE, est contenue dans la douille métallique 20 de l'obus 21 représenté partiellement. Le corps 9 du générateur d'amorçage 8 comporte un moyen d'assemblage 18 dans la partie centrale du culot de la douille 20. Ce moyen d'assemblage 18 peut être constitué, par exemple, par un pas de vis usiné sur le corps 9 du générateur des gaz amorçage. Dans cette application, la longueur de l'allumeur peut atteindre 50 centimètres et parfois plus pour un diamètre de l'ordre de 20 à 30 mm. La figure 3, selon une vue en coupe longitudinale, montre une seconde application de l'allumeur à une charge propulsive pour un projectile chargé par la bouche d'un mortier d'artillerie. Le chargement propulsif 1 est constituée par une pluralité de relais d'appoint qui sont placés autour du tube de distribution du feu 2. L'allumeur comprend un moyen d'assemblage avec le culot du projectile. A cet effet l'allumeur est vissé dans le culot du projectile 25, représenté partiellement, par l'extrémité de son bouchon de fermeture 10a, tandis que l'extrémité opposée de l'allumeur reçoit Pélément de guidage 30 du projectile à l'intérieur de l'âme du tubecanon 40. L'élément de guidage 30 reçoit un relais de percussion 39 qui est situé au contact du porte-initiateur -12 du générateur d'amor çage. Dans cette application, la longueur de l'allumeur est généralement inférieure à celle de l'allumeur des projectiles tirés par les canons d'artillerie, par contre le diamètre peut être plus important. La charge de l'allumeur est conditionnée pour qu'en l'absence des relais d'appoint, le projectile soit propulsé à la vitesse minimale de tir du mortier. Dans certaines applications de l'invention aux projectiles d'ar- tillerie, il est souvent préférable d'intégrer au projectile un tube de distribution du feu ne comportant pas de chemise d'obturation des canaux de passage des gaz, et de placer à l'intérieur de ce tube de distribution une cartouche d'allumage amorçable qui permet d'allumer de façon homogène la chargement propulsif entourant le tube de distribution du feu. La figure 4, selon une vue en coupe longitudinale, montre une forme de construction d'une cartouche d'allumage 150 destinée à un projectile comportant un tube de distribution du feu situé au centre d'un chargement propulsif. A l'intérieur d'un étui métallique 4a est disposé, axialement, un tuba de transmission du jeu 5 ayant des canaux latéraux a de passage des gaz d'amorçage fournis par un générateur de gaz 8 à haute pression. Le tube de distribution 5 est couplé au générateur de gaz 8 par l'intermédiaire dsun paillet obturateur 7.Un chargement d'amorçage 6 est uniformément réparti autour du tube de transmission 5. Ce chargement d'amorçage peut être constitué par do-s. trains de poudre perforés comme précédemment. L'extrémité du tube de distribution 5 opposée au générateur de gaz 8, comporte un élément cylindrique 10a,lequel par encastrement fournit un moyen de fermeture du tube Le diamètre externe de l'étui tubulaire 4a est sensiblement égal au diamètre intérieur du tube de distribution du feu intégré au projectile, de manière obturer les canaux latéraux de ce tube de distribution.Une autre fonction fournie par l'étui tubulaire 4a est de fermer hermétique ment la cartouche d'allumage, à cet effet, l'extrémité ouverte de l'étui est sertie circulairement sur l'élément cylindrique 10a, lequel comporte à sa périphérie un joint torique 10b. Lorsque la cartouche d'allumage amorçable est engagée dans le tube de distribution du feu, le fonctionnement de l'ensemble ainsi constitué est identique à celui de l'allumeur décrit à la figure 1. La figure 5, selon une vue en coupe longitudinale, montre une variante de construction de l'étui tubulaire métallique de la cartouche d'allumage amorçable 150. L'extrémité ouverte de l'étui tubulaire 4c est sertie circulairement sur le corps 9a du générateur de gaz 8. Afin d'accroître J'herméticité de la cartouche d'allumage, le corps 9 du générateur de gaz 8 est muni d'un joint torique 9a. La figure 6, selon une vue en coupe longitudinale, montre une application de la cartouche d'allumage amorçable à un projectile chargé par la bouche d'un mortier d'artillerie. Le chargement propulsif 1 est constitué par une pluralité de relais d'appoint qui sont placés autour du tube de distribution du feu 2. Le culot du projectile 21 comporte un élément d'accouplement 26 au tube de distribution du feu 2. A cet effet ce tube de distribution est muni à son extrémité correspondante d'un filetage 2b. L'autre extrémité du tube de distribution du feu comporte également un filetage 2c permettant de recevoir l'élément de guidage 30 du projectile dans l'âme du tube-canon 40. A l'intérieur du tube de distribution du feu 2 est placée une cartouche d'allumage amorçable 150 décrite précédemment.La cartouche d'allumage est maintenue en place par un relais de percussion mécanique 35 qui est vissé dans l'élément de guidage 30. Dans cette application, la longueur de l'allumeur ainsi constitué est généralement inférieure à celle des allumeurs destinés aux canons chargés par l'arrière, par contre le diamètre de cet allumeur peut-être plus important. Le chargement de la cartouche d'allumage 150 est conditionné pour qu'en l'absence des relais d'appoint, le projectile soit éjecté à la vitesse minimale de tir du mortier.Si l'on se refère à nouveau à la figure 2, on peut voir que l'allumeur peut être constitué également par l'assemblage des deux éléments : le tube de distribution du feu 2 et une cartouche d'allumage amorçable 150. Le choix entre les deux solutions : un allumeur ou un tube de distribution du feu associé à une cartouche d'allumage amorçable dépend de l'application envisagée. On voit maintenant plus clairement les avantages que présente un allumeur selon l'invention. La pression et la durée de combustion, de l'allumeur, ainsi que le débit des gaz d'allumage vers le chargement propulsif sont des paramètres réglables du fait de la mise en oeuvre de grains de poudre perforés dont la taille et les canaux peuvent etre modifiés. La totalité du chargement d'allumage est brûlée à l'intérieur de l'allumeur et ne diffuse pas dans le char- gement propulsif. Enfin la distribution des gaz d'allumage vers le chargement propulsif est instantanée et uniforme sur toute la longueur de l'allumeur L'invention n'est pas strictement limitée à la forme de cons- truction décrite en détails dans un but illustratif. La nature des matériaux de construction peut être modifiée, notamment le maté- riau de la chemise interne du tube de distribution du feu ou de lMtui de la cartouche d'allumage,peut être en matériau, tel que le cuivre ou ses alliages. Les dimensions de l'allumeur doivent être adaptées aux projectiles pour lesquels cet allumeur est destiné. D'une façon générale, l'allumeur trouve son application dans l'allumage de charges propulsives de dimensions relativement importantes, notamment les charges propulsives des projectiles tirés par des canons d'artillerie à hautre pression capable de propulser des projectiles avec des vitesses initiales supérieures a 1200ms-1. REVENDICATIONS 1. Allumeur pour charge propulsive de projectile tiré dans un tube-canon, caractérisé en ce qu'il comprend un chargement bal- lumage (6) réparti uniformément entre deux tubes coaxiaux (2,5) ayant une multitude de canaux latéraux (2a, Sb) de faible diamètre: un tube de distribution du feu (2) au chargement propulsif (1), qui comporte une chemise interne perforable (4), et un tube de transmission du feu (5) au chargement d'allumage (6), qui est couplé, par l'intermédiaire d'un paillet obturateur (7) à un générateur d'amor çage à haute pression (8). 2. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur d'amorçage à haute pression (8) constitue un moyen de fermeture du tube de transmission du feu (2). 3. Allumeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité du tube de distribution du feu (2) qui est opposée au générateur d'amorçage (8) comporte un bouchon de fermeture (10) dans lequel s'encastre l'extrémité du tube de transmission du feu (5). 4. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chargement d'allumage (6) est une poudre en grains. 5. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chemise interne (4) du tube de distribution du feu (2) est réalisée en un matériau tel que l'aluminium. 6. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchélté des canaux latéraux (2a) du tube de distribution du feu (2) et des liaisons entre les éléments est assurée par une couche d'un vernis. 7. Allumeur selon la revendication 3, pour charge propulsive de projectile tiré par un canon d'artillerie, caractérisé en ce que le chargement propulsif (1) du projectile étant contenu dans une douille métallique (20), le corps (9) du générateur des gaz d'amorçage (8) comporte un moyen d'assemblage (18a) avec la partie centrale de la douille du projectile. 8. Allumeur pour charge propulsive de projectile tiré par un mortier d'artillerle selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chargement propulsif (1) du projectile (25) étant constitué par une pluralité de relais d'appoints disposés sur le tube de distribution du feu (2), le bouchon de fermeture (10) de l'allumeur comporte un moyen d'assemblage avec le culot du projectile et l'extrémité opposée du tube de distribution du feu est munie d'un élément de guidage (30) du projectile dans l'âme du tube-canon (40). 9. Allumeur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un relais mécanique de percussion (35) est placé au contact du générateur des gaz d'amorçage (8). 10. Cartouche d'allumage amorçable (150) pour charge de projectile dans lequel un tube de distribution du feu (2) est placé au centre d'un chargement propulsif, caractérisée en ce qu'elle comprend: un étui tubulaire métallique (4a,4b) à l'intérieur duquel est disposé axialement un tube de transmission du feu (5) qui est couplé, par l'intermédiaire d'un paillet obturateur (7) à un générateur de gaz à haute pression (8), et un chargement d'allumage (6) uniformément réparti autour de ce tube de transmission du feu.