Brevet FR2861842A1 — publié le 20050506

Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs de sécurité d'allumage d'une composition pyrotechnique ou bien d'une charge propulsive de munition. Les allumeurs connus comprennent un composant pyrotechnique susceptible d'engendrer une flamme dont la température est suffisante pour allumer une charge propulsive ou bien une composition pyrotechnique utile (composition fumigène, éclairante ou génératrice de gaz par exemple). Un tel composant pyrotechnique est initié par un courant IO électrique. Il pourra être un composant à fil chaud, à fil explosé ou encore à pont semi-conducteur. Les composants utilisés habituellement sont des composants de sécurité de type lAmpère / lWatt, c'est à dire des composants qui ne fonctionnent pas alimentés par un courant d'un ampère et sous une puissance d'un watt pendant une durée prédéfinie. Ces composants consomment beaucoup d'énergie électrique. Dans le cas de certains projectiles, la propulsion est assurée par plusieurs charges propulsives initiées successivement. D'autres projectiles comportent plusieurs compositions pyrotechniques allumées successivement. Une solution pour allumer ces différentes charges propulsives ou compositions consiste à mettre en uvre autant de dispositifs d'allumage qu'il y a de charges propulsives ou de compositions à allumer, la temporisation entre l'allumage des différentes charges étant gérée par un module électronique. Un inconvénient de ce type de solution réside dans le fait qu'il nécessite une importante énergie électrique, donc des moyens de stockage de cette énergie. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif pyrotechnique initiant plusieurs chaînes pyrotechniques simultanément à partir d'un initiateur unique et permettant ainsi d'allumer successivement différentes compositions pyrotechniques ou bien différentes charges propulsives de munition. L'invention a donc pour objet un dispositif de sécurité d'allumage d'au moins deux compositions pyrotechniques ou charges propulsives d'un projectile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux chaînes pyrotechniques distinctes intégrées dans un dispositif mécanique et initiées par un inflammateur unique, chaque chaîne pyrotechnique permettant par l'intermédiaire d'au moins un relais d'initier la composition pyrotechnique ou charge propulsive correspondante, au moins une première chaîne pyrotechnique étant à combustion plus lente qu' une deuxième chaîne pyrotechnique à combustion ou action rapide. Selon une caractéristique, le dispositif mécanique est constitué d'éléments mobiles les uns par rapport aux autres, permettant d'assurer une interruption de la ou des chaînes pyrotechniques lentes si la chaîne à combustion ou action rapide n'a pas fonctionné correctement. Avantageusement, le dispositif mécanique est constitué d'un piston coulissant dans une gaine interne elle-même montée glissante dans un alésage d'un corps, la gaine portant au moins une ouverture permettant, lorsque la gaine se trouve dans une position armée de relier la ou les chaînes pyrotechniques lentes à au moins un des relais. Avantageusement encore, le piston est mobile sous l'action des gaz de combustion d'une composition pyrotechnique ou d'une charge propulsive initiée par la chaîne pyrotechnique rapide, contre l'action d'un ressort en appui sur un support solidaire du corps. Avantageusement encore, le piston est constitué d'une 25 partie massive prolongée par une jupe munie d'un perçage radial et renfermant le relais pyrotechnique. Avantageusement encore, le dispositif comporte des moyens assurant le verrouillage du piston et de la gaine après déplacement du piston sous l'action des gaz de combustion de la composition ou charge propulsive initiée par la chaîne pyrotechnique rapide. Les moyens assurant le verrouillage du piston et de la gaine pourront être constitués par un doigt disposé dans un trou radial du piston et soumis à l'action d'un ressort, doigt destiné à coopérer avec une première ouverture portée par la gaine. Le corps pourra comprendre deux canaux longitudinaux, un au moins des canaux renfermant une composition pyrotechnique retard, une ouverture radiale du corps faisant communiquer le canal renfermant la chaîne pyrotechnique lente avec le perçage radial de la jupe du piston. Selon un mode de réalisation, un des canaux du corps pourra être vide et permettra ainsi de relier directement 5 l'inflammateur à un des relais. Le corps pourra présenter une ouverture radiale disposée au niveau de la composition pyrotechnique ou charge propulsive P2, ouverture obturée par la gaine quand elle est en position de sécurité. Un tout premier avantage du dispositif selon l'invention réside dans le fait qu'il permet d'initier plusieurs compositions pyrotechniques ou charges propulsives avec un unique inflammateur. Un autre avantage réside dans le fait qu'un tel dispositif ne nécessite que très peu d'énergie électrique, ce qui évite l'utilisation de capacités électriques particulièrement encombrantes. Un autre avantage réside dans le fait que l'énergie électrique peut n'être fournie au dispositif qu'au dernier moment (par exemple lors de son éjection), ce qui évite tout risque d'inflammation accidentelle lors de la manipulation du projectile. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels: - la figure 1 représente en coupe un projectile équipé d'un dispositif de sécurité d'allumage selon l'invention, - le figure 2a représente en coupe longitudinale le dispositif de sécurité d'allumage selon l'invention, les figures 2b à 2e sont des vues en coupe des pièces constituant le module mécano-pyrotechnique, et - les figures 3a à 3d illustrent le dispositif de sécurité d'allumage selon l'invention à différentes étapes de 35 fonctionnement. La figure 1 représente en coupe partielle un projectile 100 équipé d'un dispositif de sécurité d'allumage 1 selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation, le projectile 100 comporte deux charges propulsives Pl et P2 que l'on souhaite initier avec un certain retard entre elles. Le dispositif de sécurité d'allumage 1 est disposé de manière à déclencher la mise à feu des deux charges propulsives de manière successive. Il est alimenté en énergie à partir d'une source non représentée qui pourra être une pile incorporée au projectile ou bien solidaire d'un tube de lancement (non représenté) et reliée au projectile par des fils rompus lors du tir. La figure 2a représente en vue en coupe longitudinale le IO dispositif de sécurité d'allumage 1 selon l'invention dans sa position de sécurité. Le dispositif de sécurité d'allumage 1 est constitué d'une enveloppe 4 de forme tubulaire sensiblement cylindrique renfermant un module électronique 2 et un module mécano-pyrotechnique 3 disposés dans le cas présent dans le prolongement l'un de l'autre. En variante, ces modules pourraient être disposés côte à côte. Le module électronique 2 est relié à une extrémité à un connecteur 6, lui-même relié à une source d'énergie (non représentée sur cette figure). Le module électronique 2 est constitué d'éléments électroniques 34 classiques, tels des accumulateurs d'énergie, un temporisateur électronique, ainsi que des capteurs de vitesse et/ou d'accélération permettant de connaître les paramètres d'éjection du projectile et qu'il n'est pas nécessaire de décrire pour la compréhension de l'invention. Afin de protéger les éléments électroniques 34 des contraintes thermiques et mécaniques qui nuiraient au fonctionnement correct du module électronique 2, celui-ci pourrait être noyé dans un enrobage 9, par exemple de type élastomère silicone. Le module mécano-pyrotechnique 3 comporte à une extrémité un support d'inflammateur 30 prolongé par un corps 15 à l'intérieur duquel coulisse une gaine interne 16. Corps et gaine peuvent être réalisés en matériau métallique ou en un matériau synthétique suffisamment résistant aux contraintes mécaniques. Le module mécano-pyrotechnique 3 comporte à son autre extrémité une sortie tubulaire 5 coopérant avec le propulseur P1 Les figures 2b à 2e représentent isolément différents éléments du module mécano-pyrotechnique de manière à mieux mettre en évidence leurs caractéristiques techniques. La figure 2b est une vue en coupe longitudinale du support 30 et du corps 15 seuls, la figure 2c est une vue en coupe longitudinale de la gaine 16 seule et la figure 2d est une vue en coupe longitudinale du piston 17. Le corps 15 est en butée contre une extrémité de l'enveloppe tubulaire 4 qui porte la sortie tubulaire 5. Il comporte un alésage interne 15b dont le fond constitue une surface de butée 15a dont le rôle sera expliqué ciaprès. Le corps 15 comporte au niveau de sa paroi latérale deux canaux cylindriques longitudinaux 21 et 22 (ce dernier représenté en pointillés) destinés à contenir respectivement les chaînes pyrotechniques 11 et 12. Ici le canal 21 renferme une chaîne pyrotechnique lente 11 et le canal 22 est vide. La paroi latérale du corps 15 est percée d'une ouverture radiale 19 qui est disposée en regard du propulseur P2 (non représenté). Le canal 22 communique avec une chambre 45 raccordée à la sortie tubulaire 5 portant un relais 13. Le canal 21 communique également avec l'alésage interne 15b par une ouverture radiale 40 dont le rôle sera expliqué ci-après. La gaine interne 16 est montée coulissante à l'intérieur du corps 15 et elle est munie de deux ouvertures radiales 24 et 35 décalées axialement l'une de l'autre et par rapport à l'ouverture 19 du corps 15. Cette gaine 16 se présente sous la forme d'un simple fourreau. Elle renferme un piston 17 monté coulissant contre l'action d'un ressort 20. Ce piston comprend une partie massive 41 prolongée par une jupe 42. La partie massive 41 est en butée contre la surface de butée 15a du corps 15 et la jupe 42 entoure partiellement le ressort 20 qui est en appui contre le support d'inflammateur 30. La partie massive 41 porte une collerette périphérique 46 cisaillable qui immobilise axialement la gaine 16 par rapport au piston 17 et au corps 15 dans la position de sécurité de la figure 2a. La partie massive 41 du piston 17 est munie d'un trou radial 43 destiné à loger un doigt 18 soumis à l'action d'un ressort 23. L'ensemble doigt 18 et ressort 23 constitue un système permettant la solidarisation du piston 17 et de la gaine 16 dans une configuration qui sera expliquée ci-après. La jupe 42 est munie d'un perçage radial 44. Cet ensemble mécanique qui vient d'être décrit renferme les éléments pyrotechniques nécessaires au fonctionnement du dispositif selon l'invention. Le support 30 porte un inflammateur 10 qui est relié électriquement au module électronique 2 et qui se trouve en regard des deux chaînes pyrotechniques 11 et 12 logées dans les canaux respectifs 21 et 22. Un premier relais pyrotechnique 13 est disposé dans la sortie tubulaire 5. Il reçoit directement les gaz produits par l'inflammateur 10 qui lui sont conduits par le canal 22 et la chambre 45. Il assure l'allumage du propulseur Pi. Un deuxième relais pyrotechnique 14 est disposé dans un logement 25 de la jupe 42 du piston 17, au voisinage du perçage 44. Sur la figure 2a, le dispositif 1 est en position de sécurité. Dans cette position la gaine 16 obture les ouvertures 19 et 40 du corps 15. La gaine 16 isole donc le relais 14 à la fois de la chaîne pyrotechnique lente 11 et du propulseur P2. La figure 2e est une vue en coupe transversale du corps seul, coupe réalisée suivant le plan AA. Cette vue en coupe permet d'observer la disposition des canaux cylindriques 21 et 22 placés côte à côte dans le corps 15, sans pour autant communiquer l'un avec l'autre, le canal 21 renfermant la chaîne pyrotechnique 11 le canal 22 étant vide. Les figures 3a à 3d illustrent les différentes phases de fonctionnement du dispositif selon l'invention. Lorsque les conditions de déclenchement sont réunies (le projectile a été éjecté de son tube de lancement, sa vitesse est vérifiée supérieure à un seuil prédéterminé et après une temporisation électronique assurant la distance de sécurité de tir), le module électronique 2 commande l'initiation de l'inflammateur 10 (figure 3a). Les gaz de ce dernier pénètrent simultanément dans les deux canaux 21 et 22. Ils assurent l'initiation de la chaîne pyrotechnique lente 11 tout en allumant directement le premier relais 13 au travers du canal vide 22 et de la chambre 45. L'allumage du premier relais 13 (figure 3b) entraîne l'initiation du propulseur Pl. La mise à feu du propulseur Pl crée alors une augmentation de pression dans la chambre 45 ce qui provoque le recul du piston 17 et entraîne le cisaillement de la collerette 46. Le piston 17 comprime le ressort 20 comme représenté sur la figure 3c. Le doigt 18 vient alors en regard de l'ouverture 24 de la gaine 16 et il est poussé par le ressort 23 dans cette ouverture. On réalise ainsi la solidarisation du piston 17 et de la gaine 16. Dans le même temps le perçage 44 du piston 17 se positionne en regard de IO l'ouverture 35 de la gaine 16. En fin de combustion du propulseur Pl, la pression dans la chambre 45 diminue et sous l'effort prépondérant du ressort 20 le piston 17 revient dans sa position initiale, entraînant la gaine 16 dont il est solidaire jusqu'en butée contre la surface de butée 15a du corps 15 comme illustré sur la figure 3d. Le dispositif se trouve alors dans sa position armée. Cette translation de la gaine 16 positionne le perçage 44 du piston ainsi que l'ouverture 35 de la gaine 16 en regard 20 de l'ouverture 40 du corps 15. L'extrémité de la chaîne pyrotechnique à combustion lente 11 se trouve donc reliée au deuxième relais pyrotechnique 14. Par ailleurs le déplacement de la gaine 16 libère l'ouverture 19 du corps 15. Ainsi, la chaîne 11 à combustion lente, par l'intermédiaire de l'ouverture 35 de la gaine 16 et du perçage 44 du piston 17, initie, à l'issue de sa combustion, le deuxième relais 14 disposé dans le logement 25, puis le propulseur P2 par l'intermédiaire de l'ouverture 19 du corps 15. On a ainsi réalisé de manière simple un dispositif permettant à partir d'un seul inflammateur d'assurer une initiation successive et temporisée de deux propulseurs P1 et P2 Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est bien entendu identique lorsque les charges à initier sont des compositions pyrotechniques à allumage temporisé, par exemple des compositions fumigènes. Si le propulseur Pl n'est pas initié, par exemple comme suite à un défaut du premier relais 13, le piston 17 et la gaine 16 ne bougent pas et le deuxième relais 14 ne peut être initié par la chaîne pyrotechnique lente. Le dispositif selon l'invention assure ainsi une sécurité d'allumage du deuxième propulseur. Ce dernier ne pouvant être allumé qu'à l'issue du retard dont la durée est déterminée par la composition pyrotechnique retard 11 et uniquement si le premier propulseur a fonctionné et achevé sa combustion. Les relais 13 et 14 sont des relais pyrotechniques. Ils seront réalisés et disposés de manière à créer un dégagement gazeux suffisant et dont la température sera suffisamment élevée pour enflammer les compositions pyrotechniques des propulseurs P1 et P2. On pourra également prévoir un clapet anti-retour (non représenté) dans le canal 22 de la chaîne 12 à combustion rapide afin d'éviter que les gaz issus de la combustion du propulseur P1 ne vienne au travers de ce canal 22 perturber le fonctionnement de la chaîne 11 à combustion lente. Un tel clapet anti retour est classique. Il pourra comporter une bille appliquée sur une portée conique par un ressort de rappel et venant obturer un orifice de passage des gaz. Les gaz ne pourront alors circuler que dans un seul sens dans le canal 22. On pourra améliorer l'étanchéité du dispositif d'allumage selon l'invention en utilisant des éléments d'étanchéité, tels des joints toriques disposés entre les pièces concentrique (corps 15/enveloppe 4; gaine 16/ corps 15; piston 17/ gaine 16). L'invention a été ici décrite avec l'association d'une chaîne pyrotechnique lente, comprenant un retard pyrotechnique logé dans un canal, et d'une chaîne rapide dans laquelle le canal 22 est libre de toute composition. En fonction des besoins opérationnels, il est bien entendu possible de réaliser un dispositif de sécurité d'allumage selon l'invention dans lequel chaque canal 21 et 22 renferme une composition pyrotechnique à retard. Les vitesses de combustion et/ou les longueurs de chaque chaîne pyrotechnique 11, 12 seront choisies différentes en fonction des besoins. Il est également possible de définir un dispositif comprenant plus de deux chaînes pyrotechnique à retard. Dans ce cas on prévoira un autre relais, disposé dans un chambre distincte du piston, et qui communiquera lorsque le dispositif sera dans sa position armée, d'une part avec la troisième chaîne pyrotechnique et d'autre part avec une troisième composition ou charge propulsive à initier. 2861842 10 REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité d'allumage (1) d'au moins deux compositions pyrotechniques ou charges propulsives d'un projectile (100), caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux chaînes pyrotechniques (11, 12) distinctes intégrées dans un dispositif mécanique (15, 16, 17) et initiées par un inflammateur unique (10), chaque chaîne pyrotechnique permettant par l'intermédiaire d'au moins un relais (13, 14) d'initier la composition pyrotechnique ou charge propulsive (Pi, P2) correspondante, au moins une première chaîne pyrotechnique (11) étant à combustion plus lente qu' une deuxième chaîne pyrotechnique (12) à combustion ou action rapide. 2. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif mécanique (15, 16, 17) est constitué d'éléments mobiles les uns par rapport aux autres, permettant d'assurer une interruption de la ou des chaînes pyrotechniques lentes si la chaîne à combustion ou action rapide n'a pas fonctionné correctement. 3. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif mécanique est constitué d'un piston (17) coulissant dans une gaine interne (16) elle-même montée glissante dans un alésage (15b) d'un corps (15), la gaine portant au moins une ouverture (35) permettant, lorsque la gaine (16) se trouve dans une position armée de relier la ou les chaînes pyrotechniques lentes à au moins un des relais (14). 4. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston (17) est mobile sous l'action des gaz de combustion d'une composition pyrotechnique ou d'une charge propulsive initiée par la chaîne pyrotechnique rapide, contre l'action d'un ressort (20) en appui sur un support (30) solidaire du corps (15). 5. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston (17) est constitué d'une partie massive (41) prolongée par une jupe (42) munie d'un perçage radial (44) et renfermant le relais pyrotechnique (14). 6. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens assurant le verrouillage du piston (17) et de la gaine (16) après déplacement du piston (17) sous l'action des gaz de combustion de la composition ou charge propulsive initiée par la chaîne pyrotechnique rapide (12). 7. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens assurant le IO verrouillage du piston (17) et de la gaine (16) sont constitués par un doigt (18) disposé dans un trou radial (43) du piston (17) et soumis à l'action d'un ressort (23), doigt destiné à coopérer avec une première ouverture (24) portée par la gaine (16) 8. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le corps (15) comprend deux canaux longitudinaux (21, 22), un au moins des canaux renfermant une composition pyrotechnique retard (11), une ouverture radiale (40) du corps (15) faisant communiquer le canal (21) renfermant la chaîne pyrotechnique lente (11) avec le perçage radial (44) de la jupe (42) du piston (17). 9. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un des canaux (12) du corps (15) est vide et permet de relier directement l'inflammateur (10) à un des relais (14). 10. Dispositif de sécurité d'allumage (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps (15) présente une ouverture radiale (19) disposée au niveau de la composition pyrotechnique ou charge propulsive P2, ouverture obturée par la gaine (16) quand elle est en position de sécurité.