Brevet FR2902512A1 — publié le 20071221

ALLUMEUR DE SECURITE POUR DISPOSITIF PYROTECHNIQUE La présente invention concerne un allumeur de sécurité pour initier en combustion tout type de dispositif pyrotechnique après un temps de retard déterminé, comme par exemple les moteurs pyrotechniques des missiles allumés à distance de sécurité. L'initiateur pyrotechnique, premier composant de la chaîne pyrotechnique d'allumage, peut être activé par différents moyens tels que des moyens électriques, mécaniques, thermiques, optiques. Ces moyens fournissent des stimulus le plus souvent de faible amplitude pour activer l'initiateur. Ces stimulus, qui peuvent se trouver dans l'environnement normal ou accidentel du dispositif pyrotechnique, peuvent activer intempestivement l'allumeur provoquant le fonctionnement nominal du dispositif pyrotechnique. La réglementation concernant la mise à feu des dispositifs d'allumage pyrotechniques, notamment des missiles, ne cesse d'évoluer vers une plus grande sécurité, par exemple par l'application de normes de l'OTAN. Le principal critère de sécurité est que le dispositif pyrotechnique ne se déclenche pas intempestivement. Un déclenchement incontrôlé peut se traduire par des risques sérieux pour le personnel et des dommages matériels significatifs. Pour éviter les effets des déclenchements intempestifs, les allumeurs de l'état de l'art dont la chaîne d'allumage contient des compositions pyrotechniques sensibles comportent habituellement un interrupteur de sécurité, par exemple volet, glissière, rotor, qui sépare ces compositions sensibles du reste de la chaîne pyrotechnique, et qui ne peut être ouvert lors du fonctionnement volontaire de l'allumeur que par l'activation d'au moins un dispositif de sécurité. Des retards de mise à feu sont souvent introduits dans les allumeurs en fonction de paramètres liés à l'utilisation du dispositif pyrotechnique, par exemple pour assurer une distance de sécurité suffisante par rapport aux personnels et aux matériels à protéger. Ces retards de mise à feu peuvent facilement être obtenus et gérés par une électronique recevant un signal d'activation et fournissant un signal électrique retardé d'un temps t prédéterminé en fonction de l'utilisation du dispositif pyrotechnique. De tels dispositifs électroniques de génération de retard d'activation nécessitent une source d'énergie électrique et occupent un volume parfois incompatible avec les contraintes d'encombrement disponible pour certaines applications. Afin de palier les inconvénients des allumeurs de l'état de l'art, l'invention propose un allumeur de sécurité destiné à initier en combustion un dispositif pyrotechnique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un corps d'allumeur ayant un évidement cylindrique d'axe XX' ; - un tiroir pyrotechnique comportant des moyens pyrotechniques d'initiation en combustion du dispositif pyrotechnique, le tiroir pyrotechnique pouvant se déplacer dans l'évidement cylindrique du corps de l'allumeur d'une position, dite de sécurité, assurant l'isolement entre les moyens pyrotechniques du tiroir et le dispositif pyrotechnique à initier, vers une position, dite d'initiation, destinée à provoquer l'allumage du dispositif pyrotechnique ; - des moyens d'étanchéité entre le tiroir pyrotechnique et le corps d'allumeur pour isoler, en position de sécurité, le tiroir pyrotechnique du dispositif pyrotechnique à initier ; - des moyens mécaniques de maintien du tiroir pyrotechnique en position de sécurité. Avantageusement, les moyens pyrotechniques du tiroir pyrotechnique comportent un inflammateur, un retard pyrotechnique initié par l'inflammateur et un relais d'allumage intermédiaire initié par le retard pyrotechnique. Dans une autre réalisation, l'allumeur de sécurité comporte un relais d'allumage de sortie initié par le relais d'allumage intermédiaire. Un principal objectif de l'invention est d'obtenir des allumeurs pyrotechniques ayant une plus grande sécurité et fiabilité de fonctionnement. Un autre objectif est de réaliser des allumeurs compacts compatibles avec des dispositifs pyrotechniques ne disposant que de peu de place pour l'allumeur. Un autre objectif est de diminuer les coûts de tels allumeurs pyrotechniques en réduisant le nombre de composants nécessaires à son fonctionnement. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples de réalisation de l'allumeur selon l'invention en référence aux dessins indexés dans lesquels les figures 1, 2 et 3 représentent un exemple de réalisation d'un allumeur de sécurité selon l'invention. L'allumeur de la figure 1 comporte un corps 10 de l'allumeur ayant un évidement cylindrique 12 d'axe XX', dans lequel peut coulisser un tiroir pyrotechnique 14. Le tiroir pyrotechnique 14 peut se déplacer dans l'évidement cylindrique 12 du corps 10 de l'allumeur, d'une position dite de sécurité Ps, assurant l'isolement entre les moyens pyrotechniques de l'allumeur et le dispositif pyrotechnique, vers une position Pi dite d'initiation, pour provoquer l'initiation en combustion du dispositif pyrotechnique (non représenté sur les figures). Le tiroir pyrotechnique 14 comporte une chambre pyrotechnique 20 en forme de tube fermé à une des extrémités par une paroi de fermeture 22 perpendiculaire à l'axe XX' comportant un premier trou 24 de passage des gaz entre la chambre pyrotechnique 20 et une alvéole 26 d'un capuchon 28 de fermeture de la chambre pyrotechnique 20. L'alvéole 26 du capuchon 28 comporte un relais d'allumage intermédiaire 30 pouvant être activé par des gaz chauds provenant de la chambre pyrotechnique 20 par le premier trou 24 de passage des gaz. Le capuchon 28 de fermeture comporte deux extrémités opposées de forme cylindrique, une première extrémité 32 en forme de tube, de même diamètre Dl que celui de la chambre pyrotechnique 20, solidaire de l'extrémité de la chambre pyrotechnique comportant la paroi de fermeture 22 et une seconde extrémité cylindrique 34 de plus petit diamètre D2 que la première. Le raccordement entre les deux extrémités 32, 34 de différents diamètres Dl et D2 du capuchon 28 forment au moins un épaulement 36 du capuchon. Des deuxièmes trous 38 de passage des gaz traversent les parois cylindriques du capuchon 28 débouchant d'une part dans l'alvéole 26 du capuchon et d'autre part au niveau de l'épaulement 36 du capuchon. Le tiroir pyrotechnique 14 est fermé à son autre extrémité opposée à l'extrémité comportant le capuchon 28, par une butée 50 en io forme de tube comportant une première extrémité 52 de la butée solidaire de la chambre pyrotechnique 20 et une seconde extrémité 54 de la butée destinée à venir en appui sur un élément 60 d'un verrou de sécurité 62 pour empêcher le déplacement du tiroir pyrotechnique 14 dans le corps 10 de l'allumeur, de la position de sécurité Ps vers la 15 position d'initiation Pi. La chambre pyrotechnique 20, en forme de tube, fermée à une extrémité par la paroi de fermeture 22 et à l'autre extrémité par la butée 50, comporte à l'intérieur du tube, du côte de la butée 50, un inflammateur 70 à commande électrique et face à l'inflammateur 70, 20 contre la paroi de fermeture 22 de la chambre pyrotechnique 20, un retard pyrotechnique 74. L'inflammateur 70, à l'intérieur de la chambre pyrotechnique 20 comporte une partie active 72 face au retard pyrotechnique 74 et une traversée hermétique 76 en contact avec la butée 50 fermant 25 hermétiquement la chambre pyrotechnique. La traversée hermétique 76 comporte deux contacts électriques 80 pour amener un courant électrique d'activation de l'inflammateur 70. L'évidement cylindrique 12 du corps de l'allumeur 10 comporte une première zone cylindrique 90 de même diamètre Dl que le diamètre 30 de la chambre pyrotechnique 20 permettant le coulissement du tiroir pyrotechnique dans le corps 10 de l'allumeur et, une deuxième zone cylindrique 92 de même diamètre D2 que le diamètre de la seconde extrémité 34 du capuchon 28. Les deux zones cylindriques 90, 92 du corps de l'allumeur sont raccordées par un épaulement 94 du corps de 35 l'allumeur. Le corps 10 de l'allumeur comporte, au bout de la deuxième zone cylindrique 92, un troisième trou 96 débouchant dans une autre alvéole 97 du corps 10 de l'allumeur, cette autre alvéole 97 étant ouverte vers la charge du dispositif pyrotechnique à initier. L'allumeur comporte un amortisseur 108 en forme de rondelle disposé entre la surface cylindrique de la butée 50 et une butée cylindrique fixe 110 solidaire du corps 10 de l'allumeur selon l'axe XX'. L'amortisseur 108 peut être par exemple un ressort, une rondelle en élastomère, ou autre. Dans une variante de l'allumeur de sécurité, l'autre alvéole 97 du corps 10 de l'allumeur comporte un relais d'allumage de sortie 110 destiné à initier la combustion de la charge du dispositif pyrotechnique. L'inflammateur 70, le retard pyrotechnique 74 et le relais d'allumage intermédiaire 30 sont disposés dans un volume fermé constitué par la chambre pyrotechnique 20, la traversée hermétique 76, le capuchon 28 et le corps de l'allumeur 10, son étanchéité est assurée par trois joints toriques : - un premier joint torique 100 dans une rainure circulaire 102 autour de la seconde extrémité cylindrique 34 de diamètre D2 du capuchon 28 en contact avec le corps 10 de l'allumeur ; - un deuxième joint torique 104 dans une rainure circulaire 106 autour de la chambre pyrotechnique 20 en contact avec le corps 10 de l'allumeur ; - un troisième joint torique 105 dans une rainure circulaire 107 autour de la traversée hermétique 76. L'élément 60 du verrou de sécurité 62 peut être fixé par des moyens de commande du verrou, soit dans une position fermée Pf empêchant le passage de la chambre mobile de la position de sécurité Ps vers la position d'initiation Pi, soit dans une position ouverte Po permettant le passage du tiroir pyrotechnique 14 de la position de sécurité Ps vers la position d'initiation Pi. L'allumeur de sécurité comporte un autre moyen de maintien du tiroir 14 en position de sécurité Ps consistant en une goupille cisaillable 120 solidaire par une des ses extrémités du corps 10 de l'allumeur et par l'autre extrémité au tiroir pyrotechnique 14. Nous allons par la suite expliquer le fonctionnement de l'allumeur à l'aide des figures 1 à 3 dans différentes configurations. - Configuration de stockage, représentée à la figure 1 (ou en position dite de sécurité). Dans cette configuration de sécurité, la chaîne pyrotechnique est dite désalignée. Le tiroir pyrotechnique 14 comportant la chaîne d'initiation est isolé du relais d'allumage de sortie 110 et du dispositif pyrotechnique, par exemple la charge d'allumage d'un propulseur, grâce au joint torique 100. Le tiroir pyrotechnique 14 est maintenu en position de sécurité Ps dans le corps 10 de l'allumeur par la goupille cisaillable 120 et l'élément mécanique 60 du verrou de sécurité 62 en position fermée Pf. - Configuration allumage intempestif représenté à la figure 2. Le tiroir est en positon dite de sécurité Ps. En cas d'initiation intempestive de l'inflammateur 72, du retard pyrotechnique 74 ou du relais d'allumage intermédiaire 30 de la chaîne pyrotechnique d'initiation, le tiroir pyrotechnique ne peut se déplacer (ou reculer) dans le corps 10 de l'allumeur sous l'effet des gaz de combustion du retard pyrotechnique et/ou du relais d'allumage intermédiaire 30 que pour venir en appui sur l'élément mécanique 60 du verrou de sécurité 62. La chaîne pyrotechnique est toujours désalignée, les gaz chauds gz issus de la combustion de la chaîne d'initiation restent confinés dans le tiroir pyrotechnique 14 et dans les zones de l'allumeur isolées du dispositif pyrotechnique par le joint d'étanchéité 100. Aucun gaz chaud ne peut activer le dispositif pyrotechnique à initier ou le relais pyrotechnique de sortie 110. - Configuration allumage normal (intentionnel) représenté à la figure 3. Lorsque dispositif de commande du verrou de sécurité 62 détecte le ou les événements spécifiques qui autorisent l'allumage du dispositif pyrotechnique par exemple un propulseur, il débloque et efface le verrou de sécurité 62 qui assure la sécurité de l'allumeur. L'élément mécanique 60 du verrou passe de la position fermée Pf à la position ouverte Po. Simultanément, un signal électrique active l'inflammateur 72 qui allume le retard pyrotechnique 74 dans le tiroir 14. A l'issue de sa combustion, après un temps t prédéterminé, le ~o retard pyrotechnique 74 allume le relais d'allumage intermédiaire 30 par les gaz chauds passant par le premier trou 24 de la chambre pyrotechnique vers l'alvéole 26. Les gaz chauds produits par la combustion du relais d'allumage intermédiaire 30 passent par les deuxièmes trous 38 du 15 capuchon 28 de la chambre pyrotechnique vers le corps 10 de l'allumeur faisant reculer le tiroir pyrotechnique 14 dans le corps 10 de l'allumeur sous la pression des gaz chauds gz. Le tiroir pyrotechnique 14 n'étant plus entravé dans son mouvement par l'élément mécanique 60 du verrou de sécurité 62 se 20 dégage de la position de sécurité Ps vers la position d'initiation Pi après avoir cisaillé la goupille 120 jusqu'à venir en appui sur la butée fixe 110. L'amortisseur 108 permet d'atténuer l'effet du choc du tiroir pyrotechnique 14 sur la butée fixe 110 solidaire du corps 10 de l'allumeur. Les gaz chauds gz produits par relais d'allumage intermédiaire 25 30 traversent les trous de passage des gaz 38 vers la deuxième zone cylindrique 92 du corps 10 de l'allumeur et initient le relais d'allumage de sortie 110 dans l'autre alvéole 97 et finalement la charge du dispositif pyrotechnique à initier (propulseur par exemple). 30 Un principal avantage de l'invention est d'obtenir des allumeurs pyrotechniques ayant une plus grande sécurité et fiabilité et permettant un stockage sans risques. Dans le cas où l'allumeur est monté dans un dispositf pyrotechnique, l'allumage intempestif de la chaîne pyrotechnique ne provoque pas l'allumage accidentel de la 35 charge du dispositif pyrotechnique. L'allumeur de sécurité selon l'invention peut être utilisé pour de nombreuses applications civiles ou militaires, comme par exemple pour l'allumage de roquettes, de moteurs de missiles, de générateurs de gaz pour la pressurisation de réservoir, de pyromécanismes comme les vérins ou les cisailles pyrotechniques. REVENDICATIONS 1. Allumeur de sécurité destiné à initier en combustion un dispositif pyrotechnique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un corps (10) d'allumeur ayant un évidement cylindrique (12) d'axe XX' ; - un tiroir pyrotechnique (14) comportant des moyens pyrotechniques (70, 74, 30) d'initiation en combustion du dispositif pyrotechnique, le tiroir pyrotechnique (14) pouvant se déplacer dans l'évidement cylindrique (12) du corps (10) de l'allumeur d'une position (Ps), dite de sécurité, assurant l'isolement entre les moyens pyrotechniques du tiroir et le dispositif pyrotechnique à initier, vers une position (Pi), dite d'initiation, destinée à provoquer la combustion du dispositif pyrotechnique ; - des moyens d'étanchéité (100) entre le tiroir pyrotechnique (14) et le corps (10) d'allumeur pour isoler, en position de sécurité (Ps), le tiroir pyrotechnique du dispositif pyrotechnique à initier ; - des moyens mécaniques (60, 62, 120) de maintien du tiroir pyrotechnique (14) en position de sécurité (Ps). 2. Allumeur de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pyrotechniques du tiroir pyrotechnique (14) comportent un inflammateur (70), un retard pyrotechnique (74) initié par l'inflammateur (70) et un relais d'allumage intermédiaire (30) initié par le retard pyrotechnique (74). 3. Allumeur de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un relais d'allumage de sortie (110) initié par le relais d'allumage intermédiaire (30).35 4. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tiroir pyrotechnique (14) comporte une chambre pyrotechnique (20) en forme de tube fermé à une des extrémités par une paroi de fermeture (22) perpendiculaire à l'axe XX' comportant un premier trou (24) de passage des gaz entre la chambre pyrotechnique (20) et une alvéole (26) d'un capuchon (28) de fermeture de la chambre pyrotechnique (20). 5. Allumeur de sécurité selon la revendication 4, caractérisé en to ce que l'alvéole (26) du capuchon (28) comporte un relais d'allumage intermédiaire (30) pouvant être activé par des gaz chauds provenant de la chambre pyrotechnique (20) par le premier trou (24) de passage des gaz. 15 6. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le capuchon (28) de fermeture comporte deux extrémités opposées de forme cylindrique, une première extrémité (32) en forme de tube, de même diamètre Dl que celui de la chambre pyrotechnique (20), solidaire de l'extrémité de la chambre pyrotechnique, 20 comportant la paroi de fermeture (22) et une seconde extrémité cylindrique (34) de plus petit diamètre D2 que la première (32), le raccordement entre les deux extrémités (32, 34) de différents diamètres Dl et D2 du capuchon (28) formant au moins un épaulement (36) du capuchon et en ce que des deuxièmes trous (38) de passage des gaz 25 traversent les parois cylindriques du capuchon (28) débouchant d'une part dans l'alvéole (26) du capuchon et d'autre part au niveau de l'épaulement (36) du capuchon. 7. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 4 à 6, 30 caractérisé en ce que le tiroir pyrotechnique (14) est fermé à son autre extrémité opposée à l'extrémité comportant le capuchon (28), par une butée (50) en forme de tube comportant une première extrémité (52) de la butée solidaire de la chambre pyrotechnique (20) et une seconde extrémité (54) de la butée destinée à venir en appui sur un élément (60) 35 d'un verrou de sécurité (62) pour empêcher le déplacement du tiroirpyrotechnique (14) dans le corps (10) de l'allumeur, de la position de sécurité (Ps) vers la position d'initiation (Pi). 8. Allumeur de sécurité selon la revendication 7, caractérisé en ce que la chambre pyrotechnique (20), en forme de tube fermé à une extrémité par la paroi de fermeture (22) et à l'autre extrémité par la butée (50), comporte à l'intérieur du tube, du côte de la butée (50) un inflammateur (70) à commande électrique et face à l'inflammateur, contre la paroi de fermeture (22) de la chambre, un retard pyrotechnique (74). 9. Allumeur de sécurité selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'inflammateur (70), à l'intérieur de la chambre pyrotechnique (20) comporte une partie active (72) face au retard pyrotechnique (74) et une traversée hermétique (76) en contact avec la butée (50) fermant hermétiquement la chambre pyrotechnique (20), la traversée hermétique (76) comportant deux contacts électriques (80) pour amener un courant électrique d'activation de l'inflammateur (70). 10. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'évidement cylindrique (12) du corps (10) de l'allumeur comporte une première zone cylindrique (90) de même diamètre Dl que le diamètre de la chambre pyrotechnique (20) permettant le coulissement du tiroir pyrotechnique dans le corps de l'allumeur et, une deuxième zone cylindrique (92) de même diamètre D2 que le diamètre de la seconde extrémité (34) du capuchon (28), les deux zones cylindriques (90, 92) du corps (10) de l'allumeur étant raccordées par un épaulement (94) du corps de l'allumeur. 11. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 8 ou 10, caractérisé en ce que le corps (10) de l'allumeur comporte, au bout de la deuxième zone cylindrique (92), un troisième trou (96) débouchant dans une autre alvéole (97) du corps (10) de l'allumeur, cette autre alvéole (97) étant ouverte vers la charge du dispositif pyrotechnique à initier.35 12. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte un amortisseur (108) en forme de rondelle disposé entre la surface cylindrique de la butée (50) et une butée cylindrique fixe (110) solidaire du corps (10) de l'allumeur selon l'axe XX', l'amortisseur (108) pouvant être, par exemple, un ressort, une rondelle en élastomère, ou autre. 13. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'inflammateur (70), le retard pyrotechnique (74) et le relais d'allumage intermédiaire (30) étant disposés dans un volume fermé constitué par la chambre pyrotechnique (20), la traversée hermétique (76), le capuchon (28) et le corps de l'allumeur (10), son étanchéité est assurée par trois joints toriques : - un premier joint torique (100) dans une rainure circulaire (102) autour de la seconde extrémité cylindrique (34) de diamètre D2 du capuchon (28) en contact avec le corps (10) de l'allumeur ; - un deuxième joint torique (104) dans une rainure circulaire (106) autour de la chambre pyrotechnique (20) en contact avec le corps (10) de l'allumeur ; - un troisième joint torique (105) dans une rainure circulaire (107) autour de la traversée hermétique (76). 14. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens de maintien du tiroir pyrotechnique en position de sécurité (Ps) comportent une goupille cisaillable (120) solidaire par une des ses extrémités du corps (10) de l'allumeur et par l'autre extrémité au tiroir pyrotechnique (14). 15. Allumeur de sécurité selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que l'autre alvéole (97) du corps (10) de l'allumeur comporte un relais d'allumage de sortie (110) destiné à initier la combustion de la charge du dispositif pyrotechnique.35