Brevet FR2583157A1 — publié le 19861212

'157 Allumeur destiné aux chargements générateurs de gaz des obus L'invention concerne un allumeur pyrotechnique utilisable sur les obus à propulsion additionnelle et les obus à réduction de traA- née, cet allumeur comportant un boîtier extérieur résistant dont le fond est muni d'orifices périphériques divergents et un charge- ment d'allumage placé dans ce bottier. Des allumeurs présentant une telle structure sont connus depuis de nombreuses années en ce qui concerne la mise à feu des chargements propulsifs utilisés pour la propulsion additionnelle des obus, et ces chargements sont le plus souvent de type "à canal central" et présentent une grande longueur. Il est égalememnt connu que l'uti- lisation d'un allumeur entraîne généralement un peu plus de dis- persion des impacts des obus lors des tirs, et c'est l'une des principales raisons pour lesquelles après avoir utilisé des allu- meurs placés en amont du chargement propulsif, tel que cela est décrit par exemple dans le brevet US 3,698,321 de 1972, il a été mis au point des techniques de mise à feu directe sans utiliser d'allumeur, l'une de ces techniques étant décrite dans le brevet US 4 197 800 de 1980. Actuellement la mise à feu des chargements générateurs de gaz à canal central, qui sont placés au culot des obus et qui sont des- tinés à réduire la traînée de culot de ces obus, est réalisée au moyen d'allumeurs semblables à ceux utilisés pour la propulsion additionnelle, mais les résultats obtenus sont encore insuffisam- ment reproductibles, et plusieurs techniques de mise à feu directe de ces chargements, sans utiliser d'allumeur placé en amont du chargement générateur de gaz, ont été développées et sont décrites notamment dans le brevet US 4 130 061 et dans le brevet EGB 2 131 926. De telles techniques d'allumage, totalement directe (GB 2 131 926) ou en utilisant une première comanposition plus sen- sible (US 4 130 061) limitent considérablement le choix de la composition du chargement propulsif ou du chargement générateur de gaz et ne permettent pas d'utiliser les compositions les plus adaptées notamment à la réduction de traînée de culot qui néces- site des compositions brûlant à très faible pression tout en géné- rant un grand volume de gaz de combustion. En ce qui concerne plus particulièrement les allumeurs qui sont placés en amont des chargements générateurs de gaz et qui permet- tent de réduire la traînée de culot des obus, les brevets FR 2 328 938 et R 2 365 777 décrivent de tels allumeurs selon différentes configurations. Selon le premier brevet, l'allumeur est placé entièrement dans le fond de l'obus et les orifices d'éjection des gaz d'allumage et des particules incandescentes sont percés dans le fond du bottier, théoriquement cette configu- ration est la meilleure puisque les gaz chargés de particules chaudes ne tendent pas à éroder la surface du bloc générateur de gaz, mais il a été constaté que dans les conditions particulières de tir au canon de nombreux blocs ne s'allumaient même pas alors qu'une telle configuration conviendrait parfaitement pour un pro- pulseur ou un générateur de gaz non intégré dans un obus. Ia différence qui semble la plus importante réside dans le fait que la mise à feu d'un engin autopropulsé classique se fait alors que la tuyère de l'engin est obturée par un opercule jusqu'à ce qu'une pression suffisante soit atteinte, alors que, dans le mode de fonctionnement d'un chargement placé sur un obus, si une pression de plusieurs milliers de bars règne initialement dans le canal du chargement générateur de gaz, dès la sortie de la bouche du canon, il se produit une vidange brutale du canal qui tend à 3 2583157 éteindre la surface en combustion du propergol même si celui-ci était déjà partiellement mis à feu. Selon le second brevet fran- çais FR 2 365 777, l'allumeur est placé au niveau du bloc de pro- pergol, ce qui permet un gain de place, mais la faible longueur du canal central implique une éjection latérale ou oblique des gaz d'allumage afin que la mise à feu du bloc puisse être réalisée quelle que soit la composition de propergol. Par contre une telle éjection latérale entraîne une combustion érosive localisée et peu reproductible du bloc de propergol générateur de gaz. 10. Tous les allumeurs destinés aux chargements générateurs de gaz des obus, que cette génération soit limitée pour obtenir une réduction de traînée ou que cette génération soit importante pour obtenir un effet propulsif, sont des allumeurs compacts dont le bottier est totalement rempli par le chargement d'allumage. Ce chargement contient soit des éléments pyrotechniques, soit un bloc monoli- thique obtenu par moulage ou par compression, qui sont en appui sur le fond aval du boîtier d'allumage ce qui permet de maintenir ce chargement durant la phase d'accélération de l'obus dans le ca- non. La présente invention a pour but d'obtenir, d'une part une fiabi- lité totale de l'allumage du chargement générateur de gaz quelle que soit la composition de propergol utilisée, notamment avec les compositions à très basse vitesse de combustion à faible pression qui sont difficiles à mettre à feu dans les conditions particu- lières de tir des obus, et d'autre part une amélioration de la re- productibilité de l'allumage qui influe directement sur la préci- sion des tirs à grande distance, l'une des causes des dispersions observées avec les obus à réduction de traînée par rapport aux obus normaux étant l'irrégularité des conditions d'allumage. L'invention se caractérise en ce que la surface interne du bottier de l'allumeur comporte un moyen de positionnement axial du charge- ment qui ménage un espace libre entre la face aval du chargement et le fond du boîtier, le chargement d'allumage étant constitué 258 3 1 5 7 par un bloc pyrotechnique solidaire d'une virole pjriphérique en appui sur ledit moyen de positionnement axieal. Selon un premier mode de réalisation le moyen de positionnement axial est constitué par un épaulement interne du bottier sur le- quel porte la virole périphérique du chargement d'allumage, et se- lon un second mode de réalisation ce moyen de positionnement axial est constitué par la surface interne du bottier de l'allumeur qui est tronconique, le fond de ce bottier étant raccordé à la petite base du tronc du cône et le chargement d'allumage étant lui-même tronconique avec le même angle d'ouverture. Ces deux modes de réa- lisations préférentiels permettent de ménager un espace libre si- tué entre la face aval du chargement d'allumage et le fond du boa- tier, le volume de cet espace libre et surtout sa hauteur étant optimisé en fonction de la nature de la composition du bloc pyro- technique d'allumage, du dimensionnement des orifices périphé- riques divergents du bottier, et de la composition de propergol du chargement générateur de gaz. Avantageusement, surtout lorsque le canal du chargement générateur de gaz présente une faible longueur, comme cela est le cas pour les chargements de réduction de traînée des obus, la zone centrale interne du fond du bottier comporte une saillie dont l'épaisseur décroît du centre vers la périphérie, un tel déflecteur ayant une efficacité réelle variable au cours du tempe en fonction de la distance instantanée qui existe entre la surface de combustion de la composition pyrotechnique d'allumage et le fond du boîtier, ce qui permet de limiter l'érosion du bloc de propergol du chargement générateur de gaz tout en ayant une diffusion latérale des gaz d'allumage très efficace surtout au début de l'allumage. Plus par- ticulièrement, cette saillie peut être constituée par un élément conique, une forme en tronc de c8ne ou un cône complet permet- tant une bonne déflection lorsque le cercle de base de l'élément conique est sensiblement tangent à la partie interne des ouver- tures, l'angle au sommet du cône étant préférentiellement compris entre 120- et 160'. Lorsque cette saillie est tronquée il est 258 3157 alors avantageux que la hauteur soit sensiblement égale à la hau- teur de l'espace libre ménagé par le moyen de positionnement axial, de manière à ce que cette saillie constitue à la fois un déflecteur et une butée de soutien du chargement d'allumage. L'ob- tention d'un jet de gaz d'allumage largement étalé transversale- ment est particulièrement nette dans la phase initiale d'allumage lorsque le fond du boîtier comporte des orifices qui se prolongent dans l'épaisseur latérale de ce bottier au niveau de l'espace li- bre, cette position relative par rapport au déflecteur central permettant d'obtenir une importante composante latérale d'éjection qui s'atténue progressivement et évite toute combustion érosive localisée et prolongée. Selon une forme particulière d'exécution, la virole périphérique du chargement d'allumage appartient à un godet dont le fond pré- sente une collerette périphérique, et avantageusement cette colle- rette est constituée par un rebord dont les deux épaisseurs super- posées forment un joint métallique d'étanchéité. Avantageusement, d'une part le bloc pyrotechnique du chargement d'allumage présente une durée de combustion supérieure à 0,8 se- conde, cette durée étant plus particulièrement comprise entre 1,5 et 2,5 secondes, et d'autre part ce bloc est réalisé à partir d'une composition comportant de 16 à 25 % de magnésium, d'un oxy- dant minéral, et de 2,5 % à 6 % d'un liant organique tel qu'un po- lymère. Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essen- tiellement en ce qu'au début de la combustion du bloc pyrotechni- que d'allumage le flux thermique, constitué par les gaz de combus- tion et les particules incandescentes, est essentiellement dirigé latéralement ce qui permet de concentrer ce flux thermique sur une surface restreinte du chargement générateur de gaz, la zone annulaire d'effet maximal du flux thermique se déplaçant progres- sivement vers l'aval du canal du chargement générateur de gaz tout en conservant une diffusion latérale suffisante pour être efficace sur la surface de ce canal. De plus, la création d'un espace 258 3 157 libre, qui s'est avéré possible malgré les conditions thermodyna- miques et cinétiques d'un tir au canon, permet de bénéficier d'une surface initiale beaucoup plus importante, l'ensemble de ces conditions de fonctionnement permettant d'obtenir une grande reproductibilité des conditions d'allumage des chargements généra- teurs de gaz notamment ceux utilisés pour la réduction de traînée, ce qui permet d'augmenter considérablement la précision des tirs à longue distance en réduisant la dispersion des points d'impact. Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide d'un dessin représentant l'un des deux modes préférentiels de réa- lisation de l'invention pour lequel: - la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale axiale d'un obus, au niveau de l'allumeur d'un chargement générateur de gaz permettant de réduire la traînée de culot de l'obus (base- bleed). - la figure 2 est une section transversale selon II-II du bottier extérieur de l'allumeur. Selon ce dessin qui se rapporte à un obus de calibre 155 millimé- tres, l'obus (2) est prolongé vers l'arrière par une jupe périphé- rique (2a) sur laquelle est rapporté un fond (non représenté) comportant une large ouverture axiale d'échappement des gaz de combustion générés par le chargement générateur de gaz (1) qui est constitué par un bloc de propergol à canal central inhibé exté- rieurement et qui est placé dans la chambre de combustion interne à la jupe. L'allumeur du chargement générateur de gaz présente un diamètre extérieur légèrement inférieur an diamètre du canal interne, et le bottier (3) en acier de l'allumeur est directement vissé dans le bossage arrière du fond (2b) de l'obus. La surface interne de ce bottier comnporte un épaulement (8) dont la largeur est légèrement supérieure à l'épaisseur de la virole périphérique (7) du charge- ment d'allumage, qui est constitué par un godet en alliage léger et par le bloc pyrotechnique monolithique (11). Ce bloc pyrotech- 258 3 15 7 nique est directement formé dans ce godet par compression d'une composition pulvérulente contenant 16 % de magnésium, 26 % de pe- roxyde de baryum, 50 % d'un autre oxyde ou peroxyde alcalin ou alcalino-terreux et 8 % d'un liant polyester. Le chargement d'al- lumage d'une masse totale de 40 grammes doit dans les conditions cinétiques d'un tir au canon résister à un effort d'environ 500 à 800 daN, et l'utilisation d'une virole (7) mince nécessite que le godet soit muni d'une collerette périphérique (10) de fixation qui est constituée par un rebord embouti latéralement dont les deux épaisseurs superposées forment un joint métallique d'étanchéité, une telle collerette de fixation étant inutile dans le cas o la surface interne du bottier est tronconique et reçoit un chargement d'allumage lui-même tronconique, la totalité de la surface laté- rale du chargement participant au maintien de ce chargement lors du tir au canon. Selon l'exemple décrit, le bloc pyrotechnique présente une surface libre qui est légèrement tronconique et se trouve en appui sur la petite base du tronc de c8ne (9) qui est ménagé à l'intérieur du bottier de l'allumeur, la grande base de cette saillie étant tangente aux orifices d'éjection (4) et (4') qui sont des fentes radiales qui entaillent le fond et la paroi tubulaire du bottier, cette forme de fente contribuant à la modi- fication progressive de l'orientation du cône d'effet maximal du flux thermique généré par l'allumeur dont la durée de combustion est de 2,5 secondes. Au cours des essais statiques, tous les échantillons de propergol générateur de gaz de différentes compo- sitions ont été mis à feu dans des conditions satisfaisantes de reproductibilité, et la combustion stable de la plus grande partie des échantillons sous une pression de 5 à 10 bars a été obtenue après une durée de l'ordre de 0,6 à 0,8 seconde. 258 3 157 REVEDICATIONS 1. Allumeur destiné aux chargements générateurs de gaz (1) à canal central contenus dans les obus (2), comportant d'une part un boa- tier extérieur résistant (3) dont le fond est muni d'orifices périphériques divergents (4) et d'autre part un chargement d'allu- mage (5) placé dans ce bottier, caractérisé en ce que la surface interne du boitier comporte un moyen de positionnement axial du chargement qui ménage un espace libre (6) entre la face aval du chargement et le fond du boîtier, le chargement d'allumage (5) étant constitué par un bloc pyrotechnique (11) solidaire d'une vi- role périphérique (7) en appui sur ledit moyen de positionnement axial. 2. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mo- yen de positionnement axial est constitué par un épaulement inter- ne (8) du bottier sur lequel porte la virole périphérique (7) du chargement d'allumage. 3. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mo- yen de positionnement axial est constitué par la surface interne du boîtier (3) qui est tronconique, le fond du boîtier étant rac- cordé à la petite base du tronc du cône. 4. Allumeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la zone centrale interne du fond du bottier comporte une saillie interne (9) dont l'épaisseur décroît du centre vers la pé- riphérie. 5. Allumeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la saillie (9) est un élément conique dont le cercle de base est sen- siblement tangent à la partie interne des ouvertures. 6. Allumeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'an- gle au sommet du cône est compris entre 120' et 160'. 258 3 1 5 7 7. Allumeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la hauteur de la saillie centrale (9) est sensiblement égale à la hauteur de l'espace libre (6) ménagé par le moyen de positionnement axial. 8. Allumeur selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le fond du bottier comporte des orifices qui se prolongent dans l'épaisseur latérale de ce boîtier au niveau de l'espace li- bre (6). 9. Allumeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la virole périphérique (7) fait partie d'un godet dont le fond présente une collerette périphérique (10). 10. Allumeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la collerette est constituée par un rebord dont les deux épaisseurs forment un joint métallique d'étanchéité. 11. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc pyrotechnique (11) présente une durée de combustion supé- rieure à 0,8 seconde. 12. Allumeur selon l'une des revendications 1 ou 11, caractérisé en ce que le bloc pyrotechnique (11) est réalisé à partir d'une canomposition comportant de 16 à 25 % de magnésium, d'un oxydant mi- néral, et de 2,5 % à 6 % de liant organique.