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(11) | EP 0 010 487 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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Initiateur d'allumage à fil chaud de charges propulsives Treibladungsanzünder mit einem Glühdraht Bridge-wire initiator for propulsive charges |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] L'invention se rapporte aux dispositifs d'allumage électro-pyrotechnique de charges propulsives d'artillerie et de missiles, ou d'artifices tels que par exemple des engins éclairants, traçants, fumigènes, incendiaires et générateurs de gaz.
[0002] Il existe actuellement deux sortes d'inflammateurs électriques: les systèmes à fil résistant et les systèmes à substance conductrice.
[0003] Les systèmes à fil résistant sont des inflammateurs dans lesquels un filament ou pseudo- filament est disposé au sein d'une substance pyrotechnique thermo-sensible. Parmi les systèmes à fil résistant on distingue les cellules à fil chaud est les cellules à fil explosé.
[0004] Les systèmes à substance conductrice sont des inflammateurs dans lesquels l'élément conducteur de courant est constitué par la substance pyrotechnique elle-même; cette substance peut être conductrice par addition de poudres diverses.
[0005] Les cellules électro-pyrotechniques à fil chaud nécessitent l'emploi de produits sensibles à l'échauffement produit par le passage d'un courant dans le filament. La charge pyrotechnique contenue dans un inflammateur électrique de ce type est habituellement allumée à l'aide d'une certaine quantité d'explosif primaire disposée autour du fil d'amorçage de l'initiateur, soit sous la forme d'une poudre comprimée, soit sous la forme d'une perle de tête d'allumette. Les Inconvénients de ces inflammateurs sont, d'une part leur sensibilité aux chocs et à la friction qui confère aux composants certains risques du point de vue de la sécurité d'utilisation, et d'autre part résident dans les dangers propres à la manipulation de l'explosif primaire.
[0006] Les cellules à substances conductrices sont de conception plus simple; mais leur principe de. fonctionnement est identique, à savoir que lorsque l'énergie électrique dépensée permet d'atteindre la température d'inflammation du produit pyrotechnique à base d'explosif primaire, l'inflammateur fonctionne en émettant un flux thermique et gazeux. Les cellules à substances conductrices offrent donc les mêmes inconvénients que les cellules à fil chaud avec, en plus, le fait que les énergies de fonctionnement sont difficilement maîtrisables ce qui va sussi à l'encontre de la sécurité.
[0007] Dans les cellules à fil explosé, la substance pyrotechnique est mise en régime de fonctionnement par l'explosion du filament, phénomène qui demande un apport d'énergie électrique important, très supérieur à celui nécessaire dans le cas de l'allumage des cellules à fil chaud. Compte tenu de la grande quantité d'énergie utilisée dans ce mode d'initiation, in peut employer des mélanges pyrotechniques peu sensibles s'enflammant difficilement sous l'action de faibles sources d'énergie, mais aisément dans le cas d'énergies ou de courants électriques suffisamment grands. De telles compositions sont nettement moins sensibles que celles utilisées dans les systèmes précédents. En conséquence, les cellules à fil explosé sont satisfaisantes du point de vue de la sécurité, mais les contraintes en volume, en masse et en complexité de la source électrique associée, rendent le système d'initiation inutilisable dans nombre de dispositifs.
[0008] L'invention a pour but de fournir un dispositif du type envisagé permettant de pallier les désavantages précités.
[0009] L'invention concerne la réalisation d'une inflammateur électro-pyrotechnique fonctionnant avec une énergie électrique limitée et ne comportant pas de substances pyrotechniques sensibles aux sollicitations mécaniques extérieures, aux effets thermiques et à l'environnement électrostatique ou électro-magnétique.
[0010] L'invention a pour objet un initiateur d'allumage à fil chaud comprenant:
- un boîtier comportant une cavité ouverte,
- un filament disposé dans cette cavité,
- une cellule pyrotechnique composée: = d'une composition pyrotechnique initiatrice, disposée en contact intime avec le filament, dont le coefficient de sensibilité à l'impact est au moins égal à 100 joules, le coefficient de sensibilité à la friction est d'au moins 100 N, le coefficient de sensibilité à l'électricité- statique est d'environ 16 millijoules, et la température d'inflammation est comprise entre 250 et 350°C, ladite composition initiatrice étant composée par l'association d'une poudre de zirconium, d'une poudre de chromate de plomb et de résine silicone, selon les pourcentages respectifs en masse: 40 à 80%, 18 à 60% et 2 à 8%,
= d'une composition pyrotechnique inflammatrice, disposée au voisinage ou au contact de la composition initiatrice, cette composition inflammatrice ayant: un coefficient de sensibilité à l'impact d'au moins 100 joules, un coefficient de sensibilité à la friction d'au moins 300 N, un coefficient de sensibilité à l'électricité statique d'environ 50 millijoules, et une température d'inflammation comprise 400 et 750°C, ladite composition infiam- matrice étant composée par l'association d'une poudre d'aluminium, d'une poudre d'oxyde de cuivre et éventuellement d'un polymère nitré selon les pourcentages respectifs en masse: 15 à 60%, 40 à 85%, et 0 à 12%.
[0011] La composition pyrotechnique initiatrice est composée préférentiellement par l'association d'une poudre de zirconium, d'une poudre de chromate de plomb et de résine silicone, selon les pourcentages en masse respectifs, 57%, 38% et 5% de résine RTV 20581 commercialisée par la société Rhone-Poulenc.
[0012] La cellule pyrotechnique est composée par l'association de la compositon pyrotechnique initiatrice et de la composition pyrotechnique inflammatrice selon les pourcentages respectifs: 5 à 15% et 85 à 95% et préférentiellement 13% et 87%.
[0013] L'initiatuer d'allumage est caractérisé par le fait que le filament est disposé au fond de la cavité du boîtier, ses extrémités se prolongeant par des broches isolées, traversant le boîter, susceptibles d'être connectées à une source d'électricité.
[0014] Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que le boîtier est constitué par un matériau isolant, le filament étant disposé au fonde de la cavité du boîtier et étant connecté à une spire induite par un champ électromagnétique intégrée au boîtier.
[0015] Selon un autre mode de réalisation le boîtier est constitué d'un matériau combustible inerte, ou pyrotechniquement actif, par exemple à base de nitrocellulose; les boîtiers actifs pouvant subir sand détoner l'amorçage à l'aide d'un comprimé de 30 g d'hexogène.
[0016] Pour mieux comprendre l'objet de l'invention on va décrire à titre indicatif et non limitatif deux modes de réalisation représentés sur les dessins annexés. Sur les dessins:
- la figure 1 représente un initiateur selon l'invention dont le filament est connecté directement à une source d'electricité,
- la figure 2 représente un initiateur à fil chaud fonctionnant par induction électro-' magnétique,
- la figure 3 représente la spire induite et le fil disposés dans l'initiateur représenté à la figure 2.
[0017] Suivant un mode de réalisation (fig. 1) l'initiateur comprend un boîtier 1 comportant une cavité ouverte 2 dans laquelle est disposée la cellule pyrotechnique et le filament 3 chauffé lors de la mise à feu. Les broches 4, isolées entre elles, traversent le fond du boîtier, et sont connectées aux extrémités du filament 3. Ces broches 4 sont destinées à être mises au contact d'une source d'electricité non représentée. La cellule pyrotechnique est constituée par une composition pyrotechnique initiatrice 5 et par une composition pyrotechnique inflammatrice 6. Une couche de quelques diximèmes de millimètre, soit environ 25 à 35 mg, de compositon initiatrice 5 composée par l'association de poudre de zirconium, de poudre de chromate de plomb et de résine silicone RTV 20521 jouant le rôle de liant et de flegmatisant est disposée à l'état pâteux sur le filament. Les pourcentages respectifs en masse de poudre de zirconium, de poudre de chromate de plomb et de résine RTV 20521 sone de: 57%, 38% et 5%. La température d'inflammation de cette composition est de l'ordre de 320°C. D'autre part, elle présente un coefficient de sensibilité à l'impact (C.S.I.) de 32% de départ sous 112 joules. Cette mesure de C.S.I., comme les suivantes ont été déterminées par la méthode FMD 410 B1 du manuel des modes opératoires STPE; la mesure s'effectue d'après la chute d'une masse déterminée tombant d'une hauteur variable sur un échantillon, pris en faible quantité dans une capsule de forme spéciale. Le coefficient de sensibilité à la friction (C.S.F.) de cette composition est de 118 N, mesure déterminée comme les suivantes, par la méthode FMD 420 A du manuel précédent qui met en oeuvre l'appareil Julius Peters (BAM). D'autre part, une énergie inférieure à environ 16 millijoules (décharge d'un condensateur de 100 picofarads chargé sous 18 kilovolts), n'est pas suffisante pour provoquer l'allumage de la substance par étincelle. Cette dernière mesure comme les suivantes a été effectuée en disposant la substance pyrotechnique entre deux électrodes connectées à une batterie de condensateurs. L'électrode supérieure est de forme sphérique de diamètre 10 mm, l'électrode inférieure étant cylindrique et de diamètre 2 mm. Un godet isolant comporte un logement tron conique dans lequel est disposé, sans tassement, la substance pyrotechnique à tester. L'angle au sommet du tronc de cône est de 90°, le diamètre de la plus grande section est de 5,5 mm et l'électrode inférieure affleure la plus petite section de diamètre 2 mm.
[0018] Cette mince couche de composition pyrotechnique, jouant le rôle d'allumette, est suichargée, lorsqu'elle, est sèche, d'une couche de composition pyrotechnique inflammatrice composée par l'association de poudre d'aluminium et de poudre d'oxyde de cuivre, selon les pourcentages respectifs en masse de 40% et 60%. Ce mélange présente une température d'inflammation de l'ordre de 550°C, un C.S.I. de 112 joules, un C.S.F. de 335 N, un coefficient de sensibilité à l'électricité statique d'environ 50 millijoules (condensateur de 1000 pF chargé- sous 10 kV). Dans cet exemple on a utilisé envirorn 200 mg de composition pyrotechnique inflammatrice comprimée à 300 bars, ce qui donne à l'initiateur un pouvoir inflammatoire largement suffisant pour allumer efficacement de la poudre noire type PN L 1, placée à quelques millimètres dans un sachet en tissu aéré. L'ouverture de la cavité 2 du boîtier est obturée par un disque 7 de papier fort, collé et vernis, de façon à isoler la cellule pyrotechnique du milieu extérieur.
[0019] Un autre mode de réalisation (fig. 2) est un initiateur dont l'ordre de mise à feu s'effectue par induction d'un signal haute fréquence de forte puissance; ce qui offre l'avantage, par rapport aux initiateurs électriques classiques, de ne nécessiter aucune connexion directe sur le circuit du filament: cette particularité permet de conserver intactes les caractéristiques intrinsèques de l'initiateur au point de vue de la sécurité électrique car l'adjonction directe de conducteurs peut, en provoquant un effet d'antenne, capter des énergies électrostatiques ou électromagnétiques et sensibiliser le système vis à vis de ces risques.
[0020] Cette réalisation particulière est composée d'un boîtier 8 en matériau isolant inerte ou actif. Ce boîtier comporte une cavitié 9 dans laquelle est disposé un disque 10 (fig. 2 et 3) sur lequel est maintenue une spire induite 11 dont les extrémités 12 se prolongent jusqu'au voisinage du centre du disque, et sur lesquelles est soudé un filament 13. Ce disque 10 est maintenu au fond de la cavité 9 du boîtier 8 par un couvercle 14 réalisé dans le même matériau que le boîtier 8. Ce couvercle 14 est emboite sur la surface latérale de la cavité 9 et peut, par exemple, y être assujetti par collage. D'autre part, ce couvercle comporte un percement 15 de- bouchant sur la filament 13. Ce percement 15, de la même façon que dans la réalisation décrite précédemment, est rempli par la cellule pyrotechnique, et, est obturé par un disque de papier fort 16.
- un boîtier comportant une cavité ouverte,
- un filament disposé dans cette cavité, ―une cellule pyrotechnique composée:
= d'une composition pyrotechnique initiatrice, disposée en contact intime avec le filament, dont le coefficient de sensibilité à l'impact est au moins égal à 100 joules, le coefficient de sensibilité à la friction est d'au moins 100 N, le coefficient de sensibilité à l'électricité statique est d'environ 16 millijoules, et la température d'inflammation est comprise entre 250 et 350°C, ladite composition Initiatrice étant composée par l'association d'une poudre de zirconium, d'une poudre de chromate de plomb et de résine silicone, selon les pourcentages respectifs en masse: 40 à 80%, 18 à 60% et 2 à 8%,
= d'une composition pyrotechnique inflammatrice; disposée au voisinage ou au contact de la composition initiatrice, cette composition inflammatrice ayant: un coefficient de sensibilité à l'impact d'au moins 100 joules, un coefficient de sensibilité à la friction d'au moins 300 N, un coefficient de sensibilité à l'électricité statique d'environ 50 millijoules, et une température d'inflammation comprise entre 400 et 750°C, ladite composition lnflammatrice étant composée par l'association d'une poudre d'aluminium, d'une poudre d'oxyde de cuivre et éventuellement d'un polymère nitré selon les pourcentages respectifs en masse: 15 à 60%, 40 à 85%, et 0 à 12%.
- ein Gehaüse (1) mit einem offenen Hohlraum (2)
- ein Faden (3) in diesem offenen Hohlraum (2)
- eine pyrotechnische Zelle, bestehend aus:
- einer pyrotechnischen Zündmischung (5), die in engem Kontakt mit dem Faden (3) ist, und deren Emfindlichkeitskoeffizient Stössen gegenüber mindestens 100 Joule beträgt, der Emfindlichkeitskoeffizient Reibung gegenüber beträgt mindestens 100 N, der Empfindlichkeitskoeffizient statischer Elektrizität gegenüber ist etwa 16 Millijoule und die Entzündtemperatur liegt zwichen 250 und 350°C, die genannte Zündmischung bestend aus einer Vereinigung von Zirkoniumpulver, Bleichromatpulver und siliziumharz-, deren Massenprozente jeweils 40 bis 80%, 18 bis 60% und 2 bis 8% betragen,
- einer pyrotechnischen Entzündmischung (6) die in der Nähe oder in direktem Kontakt mit der Zündmischung angebracht ist, wobei diese Mischung einen Strossempfindlichkeitskoeffizienten von mindestens 100 joule, einen Reibungsempfindlichkeitskoeffizienten von mindestens 300 N, einen Empfindlichkeitskoeffizienten statischer Elektrizität gegenüber von etwa 50 Millijoule hat, und eine Entzündungstemperatur, die zwischen 400 und 750°C liegt, die besagte Entzündmischung bestend aus einer Vereinigung vo Aluminiumpulver, Kupferoxydpulver und einen Nitratpolymär deren jeweiligen Masseprozente 15 bis 60%, 40 bis 85% und 0 bis 12% betragen.
- a housing (1) having an open cavity (2)
- filament (3) arranged in said cavity
- a pyrotechnic cell composed:
of an initiator pyrotechnic composition (5) arranged in intimate contact with the filament (3), the coefficient of sensitivity to impact of which is at least equal to 100 joules, the coefficient of sensitivity to friction of which is at least 100 N, the coefficient of sensitivity to static electricity of which is about (16) millijoules and the ignition temperature of which is between 250 and 350°C, said initiator pyrotechnic composition is formed by the combination of a zirconium power, a lead-chromate powder and silicone resin in accordance with the weight precent-- ages of 40 to 80%, 18 to 60%, and 2 to 8% respectively,
- of an igniter pyrotechnic composition (6) arranged in the vicinity of or in contact with the initiator composition said igniter composition having a coefficient of sensitivity to impact of at least 100 joules, a coefficient of sensitivity to friction of at least 300 N, a coefficient of sensitivity to static electricity of about 50 millijoules and an ignition temperature of between 400 and 750°C, said igniter pyrotechnic composition is formed by the combination of an aluminum powder, a copper oxide powder and possibly a nitro- polymer in accordance with the weight percentages of 15 to 60%, 40 to 85% and 0 to 12% respectively: