Brevet FR2867557A1 — publié le 20050916

La présente invention concerne principalement le domaine des dispositifs émetteurs de rayonnement, notamment les dispositifs émetteurs de rayonnement infrarouge. L'invention n'est cependant pas limitée à cette application particulière. L'invention s'applique d'une manière générale à la mise en oeuvre de charges éjectées d'une douille de cartouche ou équivalent. De nombreux dispositifs émetteurs de rayonnement, notamment dans le domaine infrarouge, ont déjà été proposés. Cependant les dispositifs connus ne donnent pas toujours satisfaction, soit parce qu'ils n'intègrent pas de moyens de sécurité évitant un fonctionnement intempestif des cartouches, soit parce qu'ils intègrent de tels moyens mais dans ce cas au détriment de leur fiabilité. La présente invention a pour objectif principal de proposer un nouveau dispositif permettant d'améliorer la situation. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une cartouche comprenant un tube lanceur, un projectile éjectable comportant au moins une charge au moins en partie constituée d'un matériau énergétique et un retard d'initiation, un moyen propulseur associé au tube lanceur et adapté pour propulser sur commande ledit projectile, un piston placé dans le tube lanceur entre ledit projectile et le moyen propulseur, le tube lanceur et le piston comprenant des moyens aptes à assurer la séparation du piston et du projectile lorsque ce dernier sort hors du tube lanceur, le piston comprenant au moins un passage traversant apte à transmettre une initiation entre le moyen propulseur et le retard d'initiation dudit projectile, ainsi que des moyens qui interdisent une transmission d'initiation entre le retard et la charge avant la séparation du piston et du projectile. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le tube lanceur et le piston comprennent des moyens complémentaires aptes à interdire la sortie du piston hors du tube lanceur. Par ailleurs la plupart des dispositifs connus génèrent une pollution mécanique en ce sens qu'ils libèrent des pièces ou sous- ensembles, notamment métalliques, susceptibles de dégrader et créer des blessures dans l'environnement mécanique et humain. Ces sous-ensembles métalliques apparaissent indispensables pour protéger le matériau générateur de rayonnement infrarouge dans sa phase initiale d'expulsion afin d'interdire, notamment à des fins de sécurité, sa combustion avant sortie du tube lanceur. A titre d'exemple non limitatif, il serait souhaitable de pouvoir disposer aujourd'hui, sur les avions civils, de moyens de protection infrarouge. Cependant ce domaine n'a pas connu le résultat attendu et souhaité dans la mesure où il est hors de question d'installer sur des avions civils des dispositifs susceptibles d'impacter sur des installations, habitations ou aéronefs, voire de libérer des pièces métalliques pouvant être aspirées par les moteurs de l'avion. Pour résoudre cette difficulté, de préférence dans le cadre de la présente invention, le projectile est réalisé intégralement en matériau non métallique ou s'il comporte des éléments métalliques, ceux-ci sont adaptés pour ne pas développer des particules de masse supérieure à 5g. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif conforme à la présente invention, à l'état initial, - les figures 2, 3 et 4 représentent des vues similaires en coupe longitudinale du même dispositif à trois étapes successives de son fonctionnement, respectivement en position de stockage, au moment de la sortie du projectile et après sortie du projectile, - la figure 5 représente, selon une vue en coupe longitudinale, une variante de réalisation du dispositif conforme à la présente invention, - les figures 6, 7 et 8 représentent trois variantes de moyens permettant de retenir le piston à l'intérieur du tube lanceur, et - la figure 9 représente une vue en coupe d'une variante de retard d'initiation du dispositif conforme à la présente invention. Dans la suite de la description on va décrire des dispositifs ou cartouches conformes à la présente invention comportant des charges aptes à générer un rayonnement infrarouge. La présente invention n'est cependant pas limitée à cette application particulière. Elle s'étend d'une manière générale à la mise en oeuvre de charges adaptées pour générer tout type de rayonnements et plus généralement encore à tout type de charges comportant des matériaux énergétiques, tels que des matériaux fumigènes ou des charges détonantes ou explosives. Le dispositif représenté sur les figures annexées comprend un tube lanceur 100 et un projectile générateur de rayonnement infrarouge 200. En variante cependant le projectile 200 peut être adapté pour 15 émettre un autre type de rayonnement. Le tube lanceur 100 comprend un fourreau rectiligne de section constante 110 muni à son extrémité arrière d'un culot 120 formant impulseur. Le tube lanceur 100 peut être réalisé en tout matériau approprié, par exemple en métal, tel que de l'aluminium, ou en matière thermoplastique. Le tube lanceur 100 est de préférence monodirectionnel, c'est-à-dire qu'il est adapté pour propulser le projectile 200 dans une seule direction et non pas pour propulser simultanément des projectiles dans deux directions opposées. Cependant en variante l'invention peut également s'appliquer à des tubes lanceurs bidirectionnels, c'est à dire adaptés à lancer simultanément deux projectiles dans des directions respectivement opposées. Le culot 120 est fixé par tous moyens appropriés sur le fourreau 110, par exemple par sertissage ou collage. Il loge une amorce non représentée sur les figures annexées pour simplifier l'illustration, par exemple soit une amorce à commande par percussion, soit une amorce à commande électrique, et une charge de propulsion également non représentée sur les figures annexées, qui débouche dans la chambre du tube 100. L'amorce et la charge de propulsion sont placées dans le logement référencé 122 du culot 120. Le cas échéant un paillet ou pellicule de protection 126 peut être intercalé entre la charge de propulsion précitée et la chambre interne du 5 tube 100. Comme on le voit sur les figures annexées, un piston 150 est placé dans le fond de la chambre du tube 100, adjacent au culot 120. Le piston 150 a une section complémentaire du tube 100. Il est réalisé de préférence en métal. Il comporte de préférence un joint torique 152 ou équivalent sur sa périphérie, propre à assurer l'étanchéité entre la périphérie du piston 150 et la paroi interne du tube 100 afin d'éviter une transmission de gaz à ce niveau. Le joint 152 évite ainsi une initiation intempestive du matériau placé dans le projectile 200 par les gaz générés par la charge placée dans le logement 122. En revanche le piston 150 possède un canal traversant 154 dont la fonction sera précisée par la suite. Initialement ce canal 154 est obturé par le paillet ou pellicule de protection 126. On notera également que le tube 100 est de préférence muni au niveau de son embouchure, c'est-à-dire à l'opposé de son culot 120, d'une bague interne 130. La bague 130 forme un rétrécissement local de diamètre pour le tube 100. Elle remplit une double fonction: d'une part elle sert de butée limitant le déplacement du piston 150 et d'autre part elle sert d'amortisseur pour le piston 150. La bague 130 peut donner lieu à de nombreux modes de réalisation. Selon la représentation donnée sur la figure 1, la bague 130 est venue de matière avec le tube 100. En variante, il peut s'agir d'une pièce séparée, maintenue sur l'embouchure du tube par tous moyens appropriés, par exemple par le rebord périphérique 104 de la paroi transversale avant 102 du tube. De préférence le tube 100 est initialement obturé transversalement, à son extrémité opposée au culot 120, par une cloison ou paroi avant 102 venue de matière. Dans ce cas cependant de préférence la cloison 102 est divisée entre un opercule central circulaire 106 de même section que le projectile 200 et le rebord périphérique précité 104, par une ligne de prédécoupe 105. En variante le tube 100 peut être initialement obturé à son embouchure par un bouchon 1060, par exemple en matière plastique, et de préférence muni d'un joint torique d'étanchéité 1062 en périphérie, comme illustré sur la figure 5. Le bouchon 1060 peut être maintenu sur le tube 100 par tous moyens appropriés, par exemple par sertissage ou collage. La bague 130 a un diamètre interne qui est de préférence 10 identique à celui du rebord 104. Le projectile 200 comprend au moins un pain 210 de matériau apte à générer un rayonnement infrarouge (ou un autre type de rayonnement selon l'effet recherché) lors de sa combustion. Le pain 210 peut être placé dans une enveloppe non métallique, par exemple une enveloppe en cellulose ou matériau composite ou équivalent propre à être immédiatement désintégrée lors d'un choc ou d'une combustion. S'il comporte des éléments métalliques, comme indiqué précédemment de préférence, ceux-ci sont adaptés pour ne pas générer de particules de masse supérieure à 5g. Cependant, de préférence, le pain 210 du projectile est autoporteur c'està-dire qu'il ne comporte pas d'enveloppe externe. De préférence tous les matériaux composant le projectile 200 sont adaptés pour être consumés. Sur les figures annexées on a représenté un pain cylindrique 25 unique 210. Le cas échéant le projectile 200 peut cependant loger une pluralité de pains élémentaires empilés. Si nécessaire le pain 210 ou l'empilement de pains 210 peut comporter des fibres de raidissement. Plus précisément encore, le projectile 200 illustré sur les figures 30 annexées comprend des cordons 220 de composition d'amorçage répartis dans des rainures longitudinales ménagées dans la surface externe du projectile 200. La section ou calibre du projectile 200 est complémentaire (légèrement inférieur) de la section du passage défini par le rebord périphérique 104. Il est donc inférieur à celle du piston 150 qui elle est complémentaire de la section interne du tube 110. Le projectile 200 comporte par ailleurs un retard pyrotechnique 230 à son extrémité arrière, soit en regard du passage 154. Le cas échéant, le dispositif peut comporter un disque de calage souple 160 entre le sommet du projectile 200 et l'opercule de fermeture 106, comme on le voit sur la figure 1. Un tel disque de calage peut comporter un insert en acier dont le but est de découper progressivement le fourreau 110 afin d'isoler et de séparer l'opercule 106. Comme on l'a exposé précédemment, dans le cadre de la présente invention, le dispositif comprend des moyens qui interdisent une transmission d'initiation au pain 210 avant la séparation du piston 150 et du projectile 200. De tels moyens peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Ils comprennent de préférence des moyens formant écran mécanique, solidaires du piston 150 et placés initialement entre le retard 230 et la charge 210. Un tel écran mécanique a de préférence une géométrie complémentaire de celle d'un logement formé entre le retard 230 et la charge 210. Il assure des fonctions d'étanchéité à ce niveau. Cet écran recouvre de préférence des orifices formés dans un boîtier qui loge le retard. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées, le piston 150 est muni sur sa face avant d'une jupe cylindrique 158 centrée sur l'axe longitudinale du projectile 200, laquelle est engagée dans une chambre annulaire formée entre un boîtier cylindrique 232 logeant le retard pyrotechnique 230 et la partie arrière du pain 210. Le boîtier 232 possède par ailleurs une pluralité d'orifices traversants 234 équirépartis angulairement. 2867557 7 Au stockage la jupe 158 du piston recouvre les orifices 234 et interdit l'initiation du pain 210, par le relais 230. Il en est ainsi tant que le projectile 200 n'est pas séparé du piston 150. Au contraire, comme on le voit sur la figure 4, lorsque le 5 projectile 200 est séparé du piston 150, les orifices 234 sont découverts et autorisent une transmission de feu au pain 210. L'homme de l'art comprendra que la présence de tels moyens 158 interdisant une transmission d'initiation au pain 210 avant la séparation du piston 150 et du projectile 200, permet à la fois d'assurer une grande fiabilité et une exploitation optimale du rayonnement émis puisque l'émission du rayonnement ne commence qu'après sortie du projectile 200. La cartouche conforme à la présente invention offre une grande sécurité du fait qu'elle interdit la mise en oeuvre de la charge énergétique 210 tant que le projectile 200 est placé dans le tube 100 de la cartouche. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est essentiellement le suivant. Au repos, le pain de matériau infrarouge 210 est parfaitement protégé dans la douille 110 du tube lanceur 100. Lorsque une commande appropriée est générée, par exemple à la suite de la détection d'une menace, l'amorce et de là la charge de propulsion, placées dans la chambre 122, sont initiées. Cette charge génère des gaz qui induisent la rupture du paillet 126, puis le déplacement vers l'avant du piston 150 et par conséquent du projectile 200 après cisaillement de la ligne de rupture 105. Comme indiqué précédemment le joint 152 interdit toute initiation de la surface latérale du projectile 200. Par ailleurs la jupe 158 interdit toute initiation du retard 230. Après déplacement dans le tube lanceur 100, le piston 150 atteint 30 la bague 130 comme on le voit sur la figure 3. Sa course est alors arrêtée. Par contre comme on le voit sur la figure 4 le projectile 200 est propulsé hors du lanceur. Et lorsque le projectile 200 est ainsi séparé du piston 150, la jupe 158 libère les orifices 234. Le pain 210 est alors initié par le retard 230 et génère alors un rayonnement infrarouge. Comme indiqué précédemment le pain 210 ne comportant aucune particule métallique et le piston 150 étant confiné dans le tube 100 par la bague 130, on évite tout risque de pollution mécanique de l'environnement, contrairement aux dispositifs connus de l'art antérieur. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le projectile est adapté de sorte que la masse individuelle des particules résiduelles diffusées ne dépasse pas 5g. On a illustré schématiquement sur la figure 9, en coupe longitudinale, un mode de réalisation particulier du retard 230 conforme à la présente invention adapté pour éviter la diffusion vers l'arrière de feu ou de gaz chauds, une fois le projectile 200 séparé du piston 150. Selon ce mode de réalisation, le boîtier 232 qui loge le retard pyrotechnique 230 possède un rétrécissement interne local 236 et loge par ailleurs en avant de ce dernier une bille ou tout élément équivalent 235 dont le diamètre est compris entre le diamètre interne du boîtier 232 et le diamètre libre du rétrécissement 236. A l'origine, la bille 235 est distante du rétrécissement 236. Celui-ci est libre et autorise une transmission de feu, à partir de la charge placée dans la chambre 122 vers le retard 230. Au contraire une fois le retard 230 initié, les gaz chauds développés par ce dernier sollicitent la bille 235 en appui contre le rétrécissement 236 pour obturer ce dernier. Les gaz développés par le retard 230 se développent alors en 25 direction de la charge 210 à travers les orifices 234 formés dans la paroi du boîtier 232 en avant de la bille 235. Le boîtier 232 est lui même fixé sur la charge 210 par tous moyens appropriés, par exemple par collage, sertissage, vissage, etc... Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. On a illustré sur les figures 6, 7 et 8, trois variantes de réalisation de moyens permettant de confiner le piston 150 à l'intérieur du tube lanceur 100. Selon la figure 6, ces moyens sont formés d'une gorge 1112 5 ménagée en partie avant du tube lanceur 100 et destinée à recevoir le joint 152 du piston 150. Selon la figure 7, ces moyens sont formés d'une pièce 1114, par exemple en acier emboutie qui est adaptée pour coopérer avec la gorge 1112. Cette pièce 1114 peut soit être initialement disposée dans la 10 gorge 1112 pour former une butée au piston 150, soit être solidaire du piston 150, auquel cas la pièce 1114 accompagne le piston 150 dans sa course et s'immobilise dans la gorge 1112 lorsqu'elle atteint celle-ci. Selon la figure 8, les moyens limitant la course du piston 150 sont formés de déformations ponctuelles 1116 vers l'intérieur de la paroi du 15 tube 100 pour former butée au piston 150. On a décrit précédemment des modes de réalisation du dispositif conforme à la présente invention selon lesquels le piston 150 est confiné à l'intérieur du tube lanceur 100 par la bague 130. Cette bague provoque ainsi la séparation du piston 150 et du projectile 200. Selon une variante de réalisation également conforme à la présente invention, on peut cependant prévoir un dispositif dans lequel le piston 150 est autorisé à sortir du tube lanceur 100, des moyens étant par ailleurs prévus pour assurer la séparation du piston 150 et du projectile 200 lorsque ce dernier sort du tube lanceur 100. De tels moyens peuvent par exemple être formés de moyens aptes à freiner le piston 150 lorsque celui- ci atteint la sortie de bouche du tube lanceur 100, le projectile 200 continuant sa trajectoire par inertie. Selon une variante, le boîtier 232 possède au moins un orifice traversant 234 recouvert initialement par la jupe 158. REVENDICATIONS 1. Cartouche caractérisée en ce qu'elle comprend un tube lanceur (100), un projectile éjectable (200) comportant au moins une charge (210) au moins en partie constituée d'un matériau énergétique et un retard d'initiation (230), un moyen propulseur associé au tube lanceur (100) et adapté pour propulser sur commande ledit projectile (200), un piston (150) placé dans le tube lanceur (100) entre ledit projectile (200) et le moyen propulseur, le tube lanceur (100) et le piston (150) comprenant des moyens (130) aptes à assurer la séparation du piston (150) et du projectile (200) lorsque ce dernier sort hors du tube lanceur (100), le piston (150) comprenant au moins un passage traversant (154) apte à transmettre une initiation entre le moyen propulseur et le retard d'initiation (230) dudit projectile (200), ainsi que des moyens (158) qui interdisent une transmission d'initiation entre le retard (230) et la charge (210) avant la séparation du piston (150) et du projectile (200). 2. Cartouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube lanceur (100) et le piston (150) comprennent des moyens complémentaires aptes à interdire la sortie du piston (150) hors du tube lanceur (100). 3. Cartouche selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que le tube lanceur (100) est muni au niveau de son embouchure, d'un rétrécissement local de diamètre (130). 4. Cartouche selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le rétrécissement (130) est formé d'une bague. 5. Cartouche selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le rétrécissement est formé de déformations ponctuelles (1116) vers l'intérieur de la paroi du tube (100) pour former butée au piston (150). 6. Cartouche selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que le tube lanceur (100) comprend une gorge (1112) ménagée en partie avant du tube lanceur (100) et destinée à recevoir un élément tel qu'un joint (152) ou une bague (1114) solidaire du piston (150), lorsque ce dernier atteint l'embouchure du tube lanceur (100). 7. Cartouche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le piston (150) est adapté pour sortir du tube lanceur (100) et que la cartouche comprend des moyens pour assurer la séparation du piston (150) et du projectile (200) lorsque ce dernier sort du tube lanceur (100). 8. Cartouche selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens aptes à freiner le piston (150) lorsque celui-ci atteint la sortie de bouche du tube lanceur (100), le projectile (200) continuant sa trajectoire par inertie. 9. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins une charge apte à générer un rayonnement. 10. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins une charge apte à générer un rayonnement infrarouge. 11. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (158) formant écran mécanique, solidaires du piston (150) et placés initialement entre le retard (230) et la charge (210). 12. Cartouche selon la revendication 11, caractérisée par le fait que l'écran mécanique (158) a une géométrie complémentaire d'un logement formé entre le retard (230) et la charge (210). 13. Cartouche selon l'une des revendications 11 à 12, caractérisée par le fait que l'écran mécanique (158) recouvre initialement des orifices (234) formés dans la paroi d'un boîtier qui loge le retard (230). 14. Cartouche selon l'une des revendications 11 à 13, 30 caractérisée par le fait que l'écran mécanique (158) remplit une fonction d'étanchéité entre le retard (230) et la charge (210). 15. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée par le fait que le piston (150) est muni sur sa face avant d'une jupe cylindrique (158) centrée sur l'axe longitudinal du projectile (200), laquelle jupe est engagée dans une chambre annulaire formée entre un boîtier cylindrique (232) logeant le retard pyrotechnique (230) et la partie arrière du pain (210). 16. Cartouche selon la revendication 15, caractérisée par le fait que le boîtier (232) possède au moins un orifice traversant (234) recouvert initialement par la jupe (158). 17. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (234) adaptés pour éviter la diffusion vers l'arrière de feu ou de gaz chauds, une fois le projectile (200) séparé du piston (150). 18. Cartouche selon la revendication 17, caractérisée par le fait que le boîtier (232) qui loge le retard pyrotechnique (230) possède un rétrécissement interne local (236) et loge par ailleurs en avant de ce dernier une bille ou un élément équivalent (235) dont le diamètre est compris entre le diamètre interne du boîtier (232) et le diamètre libre du rétrécissement (236). 19. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée par le fait que le projectile (200) est réalisé intégralement en matériau 20 non métallique. 20. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisée par le fait que le projectile (200) est adapté de sorte que la masse individuelle des particules résiduelles ne dépasse pas 5g. 21. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisée par le fait que tous les matériaux composant le projectile (200) sont adaptés pour être consumés. 22. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisée par le fait que le pain (210) du projectile est autoporteur. 23. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisée par le fait que le pain (210) de matériau apte à générer un rayonnement infrarouge comporte des cordons longitudinaux de composition d'amorçage (220). 24. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisée par le fait que le tube lanceur (100) comprend un fourreau rectiligne de section constante (110) muni à son extrémité arrière d'un culot (120) formant impulseur. 25. Cartouche selon la revendication 24, caractérisée par le fait que le culot (120) loge une amorce (122) et une charge de propulsion (124) qui débouche dans la chambre du tube (100). 26. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 25, caractérisée par le fait que le piston (150) a une section complémentaire du tube 10 (100). 27. Cartouche selon la revendication 26, caractérisée par le fait que le piston (150) comporte un joint (152) sur sa périphérie, propre à assurer l'étanchéité entre la périphérie du piston (150) et la paroi interne du tube (100). 28. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 27, caractérisée par le fait que le tube (100) est initialement obturé transversalement à une extrémité opposée à un culot (120), par une cloison ou paroi avant (102) venue de matière. 29. Cartouche selon la revendication 28, caractérisée par le fait que la cloison (102) est divisée entre un opercule central circulaire (106) de même section que le projectile (200) et un rebord périphérique (104), par une ligne de prédécoupe (105). 30. Cartouche selon l'une des revendications 1 à 29, caractérisée par le fait qu'elle comprend un paillet ou pellicule de protection (126) 25 intercalé entre le moyen propulseur et la chambre interne du tube (100) qui loge le projectile (200).