(19)
(11) EP 0 468 838 B1

(12) FASCICULE DE BREVET EUROPEEN

(45) Mention de la délivrance du brevet:
30.11.1994  Bulletin  1994/48

(21) Numéro de dépôt: 91401800.7

(22) Date de dépôt:  02.07.1991
(51) Int. Cl.5F42D 1/04

(54)

Système d'allumage pour une composition pyrotechnique

Zündsystem für eine pyrotechnische Zusammensetzung

Ignition system for a pyrotechnical composition


(84) Etats contractants désignés:
DE ES GB GR IT

(30) Priorité: 27.07.1990 FR 9009604

(43) Date de publication de la demande:
29.01.1992  Bulletin  1992/05

(73) Titulaire: GIAT INDUSTRIES SOCIETE ANONYME
F-78034 Versailles Cédex (FR)

(72) Inventeurs:
  • Laurensou, René
    F-18000 Bourges (FR)
  • Vineau, Richard
    F-18000 Bourges (FR)

(74) Mandataire: Célanie, Christian et al
GIAT Industries Direction Recherche et Développement 13 route de la Minière
78034 Versailles Cédex
78034 Versailles Cédex (FR)


(56) Documents cités: : 
EP-A- 0 015 697
GB-A- 2 018 403
FR-A- 1 191 270
   
       
    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).


    Description


    [0001] Le domaine de la présente invention est celui des systèmes d'allumage pour les compositions pyrotechniques et en particulier pour les compositions pyrotechniques à retard.

    [0002] De telles compositions sont généralement allumées au moyen d'une composition dite composition chaude (telle un mélange de Titane et de Bore), elle-même initiée par une composition sensible à la percussion ou à l'échauffement d'un conducteur électrique.

    [0003] Les compositions sont enfermées dans un boîtier dont la fonction est de les isoler de l'humidité ambiante qui dégrade leurs caractéristiques.

    [0004] Ainsi, dans le cas d'une initiation par percussion, le boîtier est fermé par une feuille métallique appelée "paillet" (généralement de l'aluminium ou de l'étain) qui est suffisamment mince pour pouvoir être percée par un percuteur (voir par exemple le brevet US4841856 Sur lequel ou base le préambule de la revendication indépendante 1.

    [0005] Lorsque l'on souhaite mettre en place un tel système à retard dans un dispositif d'amorçage non électrique pour un projectile ou une charge militaire, il est indispensable de disposer le système d'allumage en regard d'un percuteur, la sortie du retard devant se trouver en regard de la chaîne pyrotechnique à commander.

    [0006] La forme du composant à retard dépendra donc de la structure finale du dispositif d'amorçage, ce qui implique qu'une modification de la définition dudit système obligera à re-concevoir le composant à retard.

    [0007] Il a déjà été prévu dans le cas des dispositifs d'amorçages pour fusées de projectile, de séparer par un conduit l'amorce percutante d'une composition pyrotechnique réceptrice. On se reportera en particulier aux brevets US2730046 et FR2533687.

    [0008] Cependant, la composition réceptrice est dans tous les cas une autre amorce qui est initiée par le choc résultant de la projection de fragments métalliques, ce choc pouvant parfaitement initier l'amorce au travers du paillet.

    [0009] Or, les compositions chaudes nécessaires pour allumer les retards pyrotechniques ne sont pas suffisamment sensibles au choc pour pouvoir être initiées ainsi directement, et il sera donc nécessaire de prévoir une amorce supplémentaire en amont de la composition chaude, amorce qui sera initiée directement par un percuteur (avec les problèmes de définition de la géométrie du retard évoqués précédemment), ou par l'intermédiaire d'un conduit.

    [0010] Dans tous les cas, la sensibilité au choc du système d'allumage se trouve augmentée. Si un conduit est utilisé, il devra être rectiligne afin de ne pas diminuer l'énergie des particules projetées.

    [0011] C'est le but de l'invention que de pallier de tels inconvénients en proposant un système d'allumage qui n'est pas sensible aux chocs, et qui peut être initié à distance au moyen d'un inflammateur.

    [0012] Ainsi, l'invention a pour objet un système d'allumage pour une composition pyrotechnique comprenant, disposé dans un boîtier, un relais d'allumage qui est en contact avec la composition pyrotechnique; il est caractérisé en ce que le boîtier est fermé par un treillis en contact avec une composition sensible à la flamme elle-même en contact avec le relais d'allumage.

    [0013] Ainsi, la tenue mécanique de la composition est assurée et l'allumage est possible au travers du treillis.

    [0014] De façon préferentielle, la finesse des mailles du treillis est inférieure à la granulométrie de la composition sensible à la flamme; ainsi, il est possible d'utiliser une composition peu compactée.

    [0015] La composition sensible à la flamme comprend un mélange constitué par 25% à 50% en masse de Zirconium et 50% à 75% en masse de Chromate de Baryum, et, de préférence est un comprimé comprennant 37% en masse de Zirconium et 63% en masse de Chromate de Baryum, la granulométrie du mélange étant comprise entre 40µm et 100µm.

    [0016] Selon d'autres caractéristiques, le relais d'allumage comprend un mélange constitué par 20% à 60% en masse de Zirconium, 30% à 70% en masse de Chromate de Baryum et 0% à 20% en masse de perchlorate de Potassium, et de préférence le relais est un comprimé comprennant: 40% en masse de Zirconium, 50% en masse de Chrromate de Baryum et 10% en masse de perchlorate de Potassium.

    [0017] Le système d'allumage s'appliquera avantageusement à la réalisation d'un cordeau retard intégré dans une gaine métallique.

    [0018] Le système d'allumage s'emploira dans un dispositif d'amorçage dans lequel une composition d'amorçage sensible à la percussion est reliée à la composition sensible à la flamme par un conduit.

    [0019] De façon préférentielle, la composition d'amorçage sensible à la percussion comprend un comprimé d'un mélange de 52% en masse de perchlorate de Potassium, de 25% en masse de Thiocyanate de Plomb, de 13% en masse de Sulfure d'Antimoine et de 10% en masse de Tricinate de Plomb.

    [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:

    [0021] La figure 1 représente un système d'allumage selon l'invention associé à un cordeau à retard pyrotechnique et à un dispositif d'amorçage représenté schématiquement,

    [0022] La figure 2 montre le treillis seul.

    [0023] En se reportant à la figure 1, un système d'allumage 1 selon l'invention est représenté solidaire d'un cordeau 9 contenant une composition pyrotechnique à retard 2. Il se compose d'un boîtier 3 en alliage d'alluminium, dont l'épaisseur est de l'ordre de quelques dixièmes de mm, et qui est fixé sur le cordeau 9 par des crantages.

    [0024] A l'intérieur du boîtier est disposé un relais d'allumage 4 qui est ici un mélange de 40% en masse de Tungstène (W), de 50% en masse de Chromate de Baryum (BaCrO4) et de 10% en masse de perchlorate de Potassium (KClO4), la granulométrie des composants étant de préférence choisie inférieure à 100 µm.

    [0025] Les proportions en masses précédentes pourront varier dans les fourchettes suivantes:
       Tungstène entre 20% et 60%, Chronate de Baryum entre 30% et 70%, perchlorate de Potassium entre 0% et 20%.

    [0026] Toute autre composition chaude comprenant un oxydant et un réducteur pourrait être envisagée, tel un mélange d'alluminium et d'oxyde de cuivre AlCuO dans les proportions en masses respectives 20%/80%, ou encore un mélange de Zirconium et de Chromate de Plomb dans les proportions en masses respectives 60%/40%, ou encore un mélange de Bore et de Nitrate de Potassium dans les proportions en masses respectives 60%/40%.

    [0027] On pourrait également utiliser une composition intermétallique, telle le Titane-Bore (TiB). Le choix des caractéristiques de cette composition chaude du relais d'allumage 4 dépendra essentiellement du type de composition pyrotechnique retard à allumer.

    [0028] L'exemple précédent (W/BaCrO4/KClO4) est particulièrement bien adapté au retard pyrotechnique qui sera décrit par la suite.

    [0029] En contact avec le relais d'allumage est disposée une composition sensible à la flamme 6, qui est ici un mélange de Zirconium et de Chromate de Baryum dans les proportions respectives en masses 37%/63%, avec une granulométrie comprise entre 50µm et 100µm.

    [0030] Les proportions en masses pourront varier dans les fourchettes suivantes:

    [0031] Zircomium entre 25% et 50%, Chromate de Baryum entre 50% et 75%.

    [0032] Toute autre composition comprenant un oxydant et un reducteur pourrait être adoptée, par exemple une composition Magnésium, Teflon (marque déposée pour le Polytétrafluoréthylène), Viton (marque déposée pour un copolymère de fluorure de vinylidène/hexafluoropropylène), mais le critère de choix de la composition sera sa sensibilité à la flamme.

    [0033] Cette dernière sera appréciée par exemple au moyen du test standardisé par le Groupement Français d'étude des modes opératoires (GEMO) sous la référence FA505A1.

    [0034] Ce test est le suivant:
    • on utilise une colonne permettant de régler la distance entre un inflammateur de référence et une composition à tester,
    • l'inflammateur de référence comprend 0,034 gramme d'une composition qui est un mélange dans les proportions en masses de 15% de Silicure de Calcium, 17% de Sulfure d'antimoine, 30% de Nitrate de Baryum, 35% de Styphnate de plomb et 3% de tétrazène, l'ensemble étant comprimé à 10⁸ Pascal,
    • l'inflammateur est initié par une percussion par écrasement,
    • la composition à tester est disposée en vrac dans une coupelle.


    [0035] On considérera une composition donnée comme sensible à la flamme si, pour dix essais consécutifs, elle présente 100% d'initiation par l'inflanmateur ainsi décrit à une distance d'au moins 470 mm.

    [0036] Il sera possible de doser la sensibilité en jouant sur le taux de compression de la composition. Une composition sera d'autant plus sensible qu'elle sera faiblement comprimée, on adoptera de préférence un taux de compression compris entre 10⁷ et 8.10⁷ Pascal .

    [0037] La composition du relais d'allumage 4 ainsi que celle sensible à la flamme 6 sont fabriquées par des procédés connus, par exemple celui dans lequel on trouve les phases suivantes: enrobage par un liant (par exemple de la nitrocellulose) dans un solvant, séchage, granulation, mise en place dans le boîtier et compression.

    [0038] Un treillis métallique 5 est déposé sur la composition 6 et le boîtier 3 est refermé sur l'ensemble par un sertissage annulaire.

    [0039] Le treillis est représenté en détail sur la figure 2. Il comporte des fils 15, en acier inoxydable, entrecroisés et dont le diamètre est de l'ordre du centième de mm. La finesse du treillis (a), qui est définie comme le diamètre de la plus grosse particule pouvant passer au travers des mailles, sera choisie inférieure à la granulométrie du mélange, soit ici une finesse de 40µm.

    [0040] L'intérêt d'une telle disposition est de permettre un contact direct entre une flamme et la composition 6 à travers les mailles du treillis sans nuire à la tenue mécanique du composant, qui pourrait éventuellement même être non compacté.

    [0041] Le matériau du treillis sera chosi en fonction de la résistance mécanique souhaitée, les matériaux métalliques, et en particulier l'acier inoxydable, permettent d'obtenir des treillis aux mailles fines et présentant une rigidité convenable.

    [0042] A titre comparatif une composition identique, enfermée dans un boîtier identique fermé par un paillet d'alluminium de 0,03 mm d'épaisseur, n'est par allumée par la flamme.

    [0043] En effet, la conductibilité thermique du paillet en permettant de dissiper la chaleur reçue interdit tout allumage.

    [0044] Dans le mode d'application décrit ici, le boîtier 3 est ajusté de façon libre dans un alésage 16 réalisé dans un dispositif d'amorçage 11 (non représenté en détail).

    [0045] C'est là un autre avantage présenté par l'invention.

    [0046] Ainsi, il n'est pas indispensable d'assurer un confinement, la finesse du treillis garantit un allumage convenable de la composition même dans le cas d'écoulements des gaz à la périphérie du boîtier 3.

    [0047] Un conduit 8 relie la composition sensible à la flamme 6 à une composition d'amorçage 7 sensible à la percussion et qui pourra être associée à une composition renforcatrice de flamme, l'ensemble constituant un inflammateur.

    [0048] On pourra par exemple utiliser comme composition d'amorçage un comprimé d'un mélange de perchlorate de Potassium, de Thiocyamate de Plomb, de Sulfure d'Antimoine et de Tricinate de Plomb dans les proportions respectives en masses 52%±20%, 25%±10%, 13%±10% et 10%±10%.

    [0049] Et comme composition renforcatrice de flamme, un mélange de Zirconium et de Chromate de Plomb dans les proportions en masses respectives 60%±10%, 40%±10%.

    [0050] Généralement et d'une façon connue, la composition d'amorçage associera un oxydant (tel le perchlorate de Potassium), un reducteur (tel le Thiocyanate de Plomb), un agent augmentant la friction (tel le Sulfure d'Antimoine), et éventuellement un sensibilisant (tel le Tricinate de Plomb), la composition renforcatrice de flamme étant une composition oxydant/réducteur.

    [0051] L'inflammateur et le conduit s'associent ainsi au système d'allumage précédemment décrit pour compléter la chaîne pyrotechnique d'allumage de la composition à retard 2 du cordeau 9.

    [0052] La composition d'amorçage 7 est initiée par un percuteur 14 qui se déplace vers elle dans la direction F.

    [0053] On voit qu'il est possible grâce au système d'allumage selon l'invention d'éloigner la composition à retard du mécanisme de percussion.

    [0054] Il est ainsi possible avec l'inflammateur décrit ci-dessus associé à la composition sensible à la flamme Zirconium 37% - Chromate de Baryum 63%, de disposer un conduit d'une longueur développée de l'ordre de 20 mm entre l'inflammateur et le treillis.

    [0055] Le conduit pourra présenter des formes et des profils variés, le treillis n'isolant pas la composition sensible à la flamme des projections issues de l'inflammateur.

    [0056] Comme cela a déjà été noté dans le préambule, dans les dispositifs connus comportant des conduits, la composition réceptrice est une composition sensible à la percussion et le conduit est rectiligne de façon à ne pas freiner le flux de particules chaudes venant impacter la composition réceptrice.

    [0057] Avec l'invention, il est possible de définir des conduits qui ne sont pas rectilignes, le seul paramètre important sera la longueur du conduit.

    [0058] Le plus souvent la longueur de conduit sera imposée par la définition du dispositif d'amorçage.

    [0059] On concevra alors le système d'allumage en jouant sur la puissance de l'inflammateur 7 (par exemple en augmentant sa masse) et/ou sur la sensibilité de la composition sensible à la flamme 6 (par exemple en modifiant le taux de compression).

    [0060] Le cordeau à retard 9, de type connu comprend par exemple une composition 2 de tungstène, de Chromate de Baryum et de perchlorate de Potassium dans les proportions respectives en masses suivantes: 30%, 60% et 10% (voir par exemple le brevet FR2464932). Cette composition 2 est enfermée dans une gaine métallique 10, de Plomb ou d'Etain, d'environ 3 mm de diamètre externe.

    [0061] L'autre extrémité de ce cordeau est disposée dans un alésage 17 aménagé dans le dispositif d'amorçage 11, elle porte un relais de détonation 12 de type connu, par exemple constitué par une couche d'azoture de Plomb suivie d'une couche d'hexogène.

    [0062] Ce relais vient initier une charge réceptrice 13 qui initiera à son tour une charge explosive non représentée.

    [0063] Il est bien entendu possible d'adapter le système d'allumage selon l'invention à un mode d'initiation électrique en remplaçant l'inflammateur à percussion 7 par un inflammateur à initiation électrique (fil chaud ou fil explosé), les autres éléments du système d'allumage étant inchangés.

    [0064] Il est possible également d'adapter le système d'allumage selon l'invention à l'allumage d'une autre composition pyrotechnique que celles à retard par exemple à une composition génératrice de gaz.


    Revendications

    1. Système d'allumage (1) pour une composition pyrotechnique comprenant, disposé dans un boîtier (3), un relais d'allumage (4) qui est en contact avec la composition pyrotechnique (2), caractérisé en ce que le boîtier (3) est fermé par un treillis (5) en contact avec une composition sensible à la flamme (6) elle même en contact avec le relais d'allumage (4).
     
    2. Système d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la finesse (a) des mailles du treillis (5) est inférieure à la granulométrie de la composition sensible à la flamme (6).
     
    3. Système d'allumage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la composition sensible à la flamme (6) comprend un mélange constitué par 25% à 50% en masse de Zirconium et 50% à 75% en masse de Chromate de Baryum.
     
    4. Système d'allumage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la composition sensible à la flamme (6) est un comprimé comprennant 37% en masse de Zirconium et 63% en masse de Chromate de Baryum.
     
    5. Système d'allumage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la granulométrie de la composition sensible à la flamme (6) est comprise entre 40µm et 100µm.
     
    6. Système d'allumage selon une des revendications 3 à 5, caractérise en ce que le relais d'allumage (4) comprend un mélange constitué par 20% à 60% en masse de Zirconium, 30% à 70% en masse de Chromate de Baryum et 0% à 20% en masse de perchlorate de Potassium.
     
    7. Système d'allumage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le relais d'allumage (4) est un comprimé comprennant: 40% en masse de Zirconium, 50% en masse de Chromate de Baryum et 10% en masse de perchlorate de Potassium.
     
    8. Cordeau retard (9) intégré dans une gaine métallique (10), caractérisé en ce qu'il comprend un système d'allumage selon une des revendications 1 à 7.
     
    9. Dispositif d'amorçage (11) comprenant une composition d'amorçage sensible à la percussion (7), caractérisé en ce qu'il comprend un système d'allumage selon une des revendications 1 à 7 et en ce que la composition d'amorçage est reliée à la composition sensible à la flamme (6) par un conduit (8).
     
    10. Dispositif d'amorçage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la composition d'amorçage sensible à la percussion (7) comprend un comprimé d'un mélange de 52% en masse de perchlorate de Potassium, de 25% en masse de Thiocyanate de Plomb, de 13% en masse de Sulfure d'Antimoine et de 10% en masse de Tricinate de Plomb.
     


    Claims

    1. The ignition system (1) for a pyrotechnic composition comprising, placed in a housing (3), an ignition relay (4) which is in contact with the pyrotechnic composition (2), characterized in that the housing (3) is closed by a lattice (5) in contact with a flame-sensitive composition (6) itself in contact with the ignition relay (4).
     
    2. Ignition system according to Claim 1, characterized in that the fineness (a) of the meshes of the lattice (5) is finer than the grain size distribution of the flame-sensitive composition (6).
     
    3. Ignition system according to Claim 2, characterized in that the flame-sensitive composition (6) includes a mixture consisting of 25 to 50% by weight of zirconium, and 50 to 75% by weight of barium chromate.
     
    4. Ignition system according to Claim 3, characterized in that the flame-sensitive composition (6) is a compact containing 37% by weight of zirconium and 63% by weight of barium chromate.
     
    5. Ignition system according to Claim 4, characterized in that the grain size distribution of the flame-sensitive composition (6) ranges between 40 and 100 µm.
     
    6. Ignition system according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the ignition relay (4) contains a mixture consisting of 20 to 60% by weight of zirconium, 30 to 70% by weight of barium chromate, and 0 to 20% by weight of potassium perchlorate.
     
    7. Ignition system according to Claim 6, characterized in that the ignition relay (4) is a compact containing 40% by weight of zirconium 50% by weight of barium chromate, and 10% by weight of potassium perchlorate.
     
    8. Application of the ignition system according to one of Claims 1 to 7 to the preparation of a delayed action fuse (9) incorporated in a metal sleeve (10).
     
    9. Application of the ignition system according to one of Claims 1 to 7 to a detonator (11) in which a detonating composition sensitive to percussion (7) is connected to the flame-sensitive composition (6) by a pipe (8).
     
    10. Detonator according to Claim 9, characterized in that the detonating composition sensitive to percussion (7) comprises a compact of a mixture of 52% by weight of potassium perchlorate, 25% by weight of lead thiocyanate, 3% by weight of antimony sulfide, and 10% by weight of lead tricinate.
     


    Ansprüche

    1. Zündsystem (1) für einen pyrotechnischen Zündsatz, bestehend aus einem in einem Kasten (3) angeordneten Zündrelais (4), das mit dem pyrotechnischen Zündsatz (2) in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (3) von einem Netzwerk (5) verschlossen ist, das mit einem flammenempfindlichen Zündsatz (6) in Kontakt steht, der seinerseits mit dem Zündrelais (4) in Kontakt steht.
     
    2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinheit (a) der Maschen des Netzwerks (5) kleiner ist, als die Granulometrie des flammenempfindlichen Zündsatzes (6).
     
    3. Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flammenempfindliche Zündsatz (6) aus einer Mischung von 25 % bis 50 % Zirkoniummasse und 50 % bis 75 % Bariumchromatmasse besteht.
     
    4. Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der flammenempfindliche Zündsatz (6) ein Preßling aus 37 % Zirkonium und 63 % Bariumchromat ist.
     
    5. Zündsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulometrie des flammenempfindlichen Zündsatzes (6) zwischen 40 µm und 100 µm beträgt.
     
    6. Zündsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündrelais (4) aus einer Mischung von 20 % bis 60 % Zirkonium, 30 % bis 70 % Bariumchromat und 0 % bis 20 % Kaliumperchlorat besteht.
     
    7. Zündsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündrelais (4) ein Preßling ist, aus: 40 % Zirkonium, 50 % Bariumchromat und 10 % Kaliumperchlorat.
     
    8. Verzögerungsschnur (9), integriert in einer Metallhülle (10), dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 besteht.
     
    9. Zündvorrichtung (11), bestehend aus einem schlagempfindlichen Zündsatz (7), dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfaßt und daß der Zündsatz mittels eines Kanals (8) mit dem flammenempfindlichen Zündsatz (6) verbunden ist.
     
    10. Zündvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der schlagempfindliche Zündsatz (7) aus einem Preßling aus einer Mischung von 52 % Kaliumperchlorat, 25 % Bleirhodanid, 13 % Antimonsulfid und 10 % Bleitricinat besteht.
     




    Dessins