Brevet FR2889301A1 — publié le 20070202

Le domaine technique de l'invention est celui des initiateurs pyrotechniques. Les initiateurs classiques comportent une ou plusieurs compositions pyrotechniques qui peuvent être déclenchées 5 par un moyen d'initiation. La nature et le nombre de compositions pyrotechniques mises en oeuvre dépendent de l'effet recherché. Pour réaliser une amorce détonateur on utilisera une composition à base d'explosif primaire que l'on associera éventuellement avec une composition renforçatrice comportant au moins un explosif secondaire. Pour réaliser un inflammateur on utilisera une composition d'initiation oxydo-réductrice associée éventuellement à une composition renforçatrice de flamme. La plupart du temps le moyen d'initiation est un moyen électrique tel qu'un fil chaud ou un fil explosé ou un composant à pont résistif ou semiconducteur. Les brevets FR2599361 et FR2698687 décrivent des composants pyrotechniques connus. Les composants mettant en uvre des moyens d'initiation électriques nécessitent des dispositifs de connections de bonne qualité. La qualité de la connectique est difficile à assurer notamment dans les applications munitionnaires pour lesquelles l'initiateur pyrotechnique est solidaire d'une munition alors que les contacts sont solidaires d'une arme et s'encrassent lors des tirs. Par ailleurs les contacts sont raccordés à un générateur électrique distant par des conducteurs. Le courant qui circule dans ces conducteurs risque d'être perturbé par l'environnement électromagnétique du système d'arme. Il peut en résulter des déclenchements intempestifs de l'initiateur et/ou des pertes en ligne liées aux connecteurs. Il a été envisagé pour résoudre ces problèmes de définir des composants pyrotechniques déclenchés par voie optique, par exemple à l'aide d'une fibre optique reliée à un laser. Les brevets FR2659137 et FR2669724 décrivent de tels composants opto pyrotechnique. Le principal problème rencontré avec les composants opto pyrotechniques est celui de la difficulté de mise au point de l'interface entre la fibre optique et l'initiateur. En effet le rayonnement lumineux doit être focalisé sur une zone de dimensions réduites de la composition pyrotechnique afin d'assurer un échauffement localisé suffisant pour conduire à l'initiation. Il est nécessaire ainsi de prévoir une interface optique reliant la source lumineuse au composant, interface qui est peu compatible d'une utilisation dans un composant lié à une munition. Par ailleurs ces composants nécessitent la mise au point de compositions pyrotechniques spécifiques pouvant être initiées par un rayonnement lumineux. Ces compositions sont coûteuses, délicates de mise en oeuvre. Elles doivent ainsi avoir une granulométrie fine et un taux de compression faible. Elles ont également une formulation spécifique et incorporent notamment du graphite. L'invention a pour but de proposer un initiateur pyrotechnique permettant de pallier de tels inconvénients. Ainsi l'initiateur selon l'invention peut être initié d'une façon fiable à distance et sans contact sans être pour autant perturbé par les rayonnements électromagnétiques. Par ailleurs il est peu coûteux, consomme peu d'énergie et il est facile à mettre en oeuvre dans tous types d'applications militaires ou civiles. Ainsi l'invention a pour objet un initiateur pyrotechnique comportant au moins une composition pyrotechnique pouvant être initiée par un moyen d'initiation électrique disposé entre deux broches séparées par un matériau isolant, initiateur caractérisé en ce que les deux broches sont raccordées à un générateur photoélectrique. Suivant un mode particulier de réalisation, le générateur photoélectrique pourra être disposé dans un corps renfermant également la composition pyrotechnique et le moyen d'initiation. Le corps pourra ainsi comporter une première chambre dans laquelle sera disposé un godet renfermant la composition pyrotechnique et le moyen d'initiation, et une deuxième chambre recevant le générateur photoélectrique. Le générateur photoélectrique pourra être est constitué par au moins une photodiode. Le générateur photoélectrique pourra être raccordé aux 10 broches du moyen d'initiation par l'intermédiaire d'au moins un connecteur. L'initiateur pourra également incorporer au moins un composant de filtrage disposé entre les broches du moyen d'initiation. La composition pyrotechnique initiée par le moyen d'initiation pourra être une composition explosive primaire, l'initiateur constituant alors un détonateur. Alternativement, la composition pyrotechnique initiée par le moyen d'initiation pourra être une composition oxydo réductrice, l'initiateur constituant alors un inflammateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'un initiateur selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente un initiateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. En se reportant à la figure 1, un initiateur pyrotechnique 1 selon l'invention comprend un godet 2 renfermant une composition pyrotechnique et un moyen d'initiation de cette dernière (moyen et composition non représentés sur cette figure). Le moyen d'initiation est relié à des broches 4a, 4b qui sortent du godet 2. Le godet 2 est positionné au niveau d'un récepteur 3 de l'effet pyrotechnique, par exemple un générateur de gaz (si le godet renferme une composition inflammatrice) ou bien une charge explosive (si le godet renferme une composition détonante). Le godet 2 constitue donc ici un initiateur classique, du type inflammateur ou détonateur selon l'effet recherché. Conformément à l'invention, les broches 4a et 4b sont raccordées à un générateur photoélectrique 5. Elles sont ici raccordées au générateur 5 par l'intermédiaire d'un câble bifilaire 6 qui porte à chaque extrémité un connecteur 7a, 7b. Le générateur 5 est constitué par exemple par une cellule photoélectrique ou bien par une photodiode. De tels générateurs sont biens connus de l'Homme du Métier. L'énergie électrique fournie par une photodiode est proportionnelle à l'énergie lumineuse reçue. Le générateur 5 sera disposé sur un système 8 incorporant le récepteur pyrotechnique 3 et à un emplacement approprié en regard d'une source lumineuse 9, par exemple un générateur laser. Lorsque le laser 9 est actionné avec un niveau d'énergie suffisant, le générateur photoélectrique 5 engendre un courant électrique d'une intensité suffisante pour provoquer l'échauffement du moyen d'initiation conduisant ainsi au fonctionnement de l'initiateur. Concrètement avec un godet inflammateur du type 1 ampère / 1 watt (intensité de fonctionnement de l'ordre de 3 A), il suffit de 6 Watts d'énergie lumineuse pour assurer le fonctionnement de l'inflammateur. Un tel niveau de puissance lumineuse est facile à obtenir avec les composants laser du commerce, tels que les diodes laser. On pourra à titre d'exemple réaliser un initiateur de type inflammateur incorporant une composition pyrotechnique oxydo-réductrice d'allumage telle qu'une composition associant Zirconium et perchlorate de potassium ou bien une composition associant styphnate de plomb, aluminium et nitrocellulose. Ces compositions sont bien connues de l'Homme du Métier et il n'est pas nécessaire de les décrire plus en détails. Cette composition engendrera une flamme permettant la mise à feu d'un chargement propulsif ou d'une composition pyrotechnique telle une composition génératrice de gaz. On pourrait également réaliser un initiateur de type détonateur incorporant une composition pyrotechnique d'allumage comprenant au moins un explosif primaire (tel que l'azoture de plomb), composition associée à une composition renforçatrice comprenant au moins un explosif secondaire (tel que l'Hexogène) engendrant un choc permettant l'initiation d'un explosif receveur. On voit donc que grâce à l'invention il n'est plus nécessaire de prévoir de source d'énergie électrique embarquée dans le système 8. Par ailleurs le positionnement relatif entre le générateur 5 et le godet 2 est libre, ce qui facilite l'intégration du système par rapport à la source d'énergie lumineuse 9. Il n'est pas non plus nécessaire de positionner trop précisément la source 9 par rapport au générateur 5, en effet ces derniers n'ont pas de direction de fonctionnement privilégiée et sont sensibles au rayonnement reçu suivant un angle quelconque. On préférera cependant avec ce mode de réalisation limiter la longueur du câble 6 à 50 mm afin de limiter les pertes d'énergie en ligne et les influences des rayonnements électromagnétiques sur le câble (que l'on pourra cependant blinder électromagnétiquement). La figure 2 montre un initiateur 1 suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention. Ce mode diffère du précédent en ce que l'initiateur 1 comporte un corps 10 qui délimite deux chambres lia et lib. La chambre avant lia reçoit le godet 2 qui renferme la composition pyrotechnique 12. La chambre arrière 11b reçoit le générateur photoélectrique 5. Bien entendu dans la description de cette figure (ainsi que dans celle du mode de réalisation précédent), le générateur photo-électrique 5 est représenté schématiquement par un pavé. Cette représentation ne préjuge pas de la forme réélle de ce composant qui pourra avoir une forme et des proportions ou dimensions différentes. La figure 2 montre ainsi d'une façon plus précise un exemple de structure interne possible pour le godet 2. Ce dernier est formé par un étui métallique à l'intérieur duquel est placé la (ou les) compositions pyrotechniques 12. Le godet 2 est obturé par un paillet métallique mince 13 sur lequel est serti un rebord périphérique du godet 2. Le fond du godet 2 porte un bloc 14 de matériau isolant (tel que du verre ou une matière plastique), bloc qui porte les broches 4a, 4b. Un moyen d'initiation 15 (ici un fil résistif) est soudé entre les broches 4a et 4b et il est recouvert par la composition pyrotechnique 12. Il est bien entendu possible de remplacer le fil résistif par une plaquette semi-conductrice (telle que décrite par exemple par le brevet EP711400). Le godet 2 est en appui contre une paroi 16 interne au corps 10 et qui sépare les deux chambres lia et 11b. Cette paroi est percée d'une ouverture 17 qui laisse passer les broches 4a et 4b. Le godet 2 pourra être collé au corps 10. Il sera possible également de fixer le godet par un sertissage (non représenté) d'une extrémité du corps 10. Le générateur photoélectrique 5 est ici collé sur un lamage 18 pratiqué au niveau d'une extrémité de la chambre arrière lib. Il serait bien entendu possible de fixer le générateur 5 au boîtier 10 par d'autres moyens, par exemple par un sertissage du boîtier sur le générateur. On voit sur cette figure que le générateur 5 porte deux électrodes 19a, 19b qui sont raccordées électriquement aux broches 4a et 4b par un connecteur 7. Suivant ce mode particulier de réalisation, le connecteur 7 est constitué par un bloc de matériau isolant renfermant deux douilles conductrices 20a, 20b qui reçoivent chacune une broche 4 et une électrode 19. Avantageusement on pourra incorporer au connecteur 7 un composant de filtrage 21 relié électriquement aux deux douilles conductrices (donc aux broches 4a,4b). De tels composants de filtrage sont biens connus de l'Homme du Métier. On pourra par exemple prévoir une capacité ou bien une diode Zener. Les brevets FR2857738, US5099762 et FR2784176 décrivent ainsi des exemples de composants de filtrage pouvant être envisagés. La fonction de ce composant de filtrage est d'empêcher les courants induits de venir provoquer une initiation 5 intempestive de l'initiateur. On notera que la structure de l'initiateur selon l'invention dans lequel aucun contact électrique ne sort de l'initiateur protège le moyen d'initiation 15 de l'effet des décharges électrostatiques. A titre de variante, il serait possible de remplacer le composant de filtrage 21 par un blindage de protection vis à vis des rayonnements, blindage qui serait incorporé au corps 10 (ou constitué par le corps 10 lui-même si ce dernier est métallique). Le corps 10 a une forme externe qui permet sa fixation sur un récepteur 3 de l'effet pyrotechnique. Cette forme externe comprend ici un filetage 22 réalisé sur une partie avant du corps 10. La partie arrière du corps est élargie et comporte un épaulement 23 qui forme une butée lors de la fixation de l'initiateur 1 sur le récepteur 3. L'initiateur 1 pourra ainsi être fixé au niveau du culot d'une munition et il assurera l'allumage de la charge propulsive de celle ci. On a représenté sur la figure 2 une source lumineuse 9, tel un laser, disposée à distance et reliée au générateur photoélectrique 5 par une fibre optique 24 (dont la longueur pourra être quelconque). Il est bien entendu possible de disposer la source 9 directement en regard du générateur 5. Différentes variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. On pourra remplacer le connecteur 7 par deux connecteurs individuels, un pour chaque broche 4a, 4b. Comme mentionné précédemment, avec un choix particulier des compositions pyrotechniques mises en oeuvre, il est possible de réaliser des initiateurs de type inflammateur ou bien de type détonateur. Il est également possible de disposer dans la chambre arrière 11b des circuits électroniques permettant de remplir une fonction particulière, par exemple un retard d'initiation. Une telle variante sera particulièrement bien adaptée à une mise en uvre pour le déclenchement séquentiel de plusieurs détonateurs à partir d'une seule source lumineuse. REVENDICATIONS 1. Initiateur pyrotechnique (1) comportant au moins une composition pyrotechnique (12) pouvant être initiée par un moyen d'initiation électrique (15) disposé entre deux broches (4a,4b) séparées par un matériau isolant (14), initiateur caractérisé en ce que les deux broches (4a,4b) sont raccordées à un générateur photoélectrique (5). 2. Initiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur photoélectrique (5) est disposé dans un corps (10) renfermant également la composition pyrotechnique et le moyen d'initiation. 3. Initiateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps (10) comporte une première chambre (lla) dans laquelle est disposé un godet (2) renfermant la composition pyrotechnique (12) et le moyen d'initiation (15), et une deuxième chambre (11) recevant le générateur photoélectrique (5). 4. Initiateur selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur photoélectrique (5) est 20 constitué par au moins une photodiode. 5. Initiateur selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le générateur photoélectrique (5) est raccordé aux broches (4a,4b) du moyen d'initiation (15) par l'intermédiaire d'au moins un connecteur (7, 7a,7b). 6. Initiateur selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il incorpore au moins un composant de filtrage (21) disposé entre les broches (4a,4b) du moyen d'initiation (15). 7. Initiateur selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la composition pyrotechnique (12) initiée par le moyen d'initiation (15) est une composition explosive primaire, l'initiateur constituant un détonateur. 8. Initiateur selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la composition pyrotechnique (12) initiée par le moyen d'initiation (15) est une composition oxydo réductrice, l'initiateur constituant un inflammateur.