EP0045226B1

EP0045226B1 - Bouchon allumeur initiable par frottement ou par gaz chauds

Info

Publication number: EP0045226B1
Application number: EP19810401044
Authority: EP
Inventors: Paul Philippe Cord; Etienne Dupin; Gilbert Caron; Alain Fauconnier
Original assignee: Societe Nationale des Poudres et Explosifs
Current assignee: Societe Nationale des Poudres et Explosifs
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1984-09-12
Also published as: PT73449B; BR8104895A; DE3166016D1; PT73449A; EP0045226A1

Description

L'invention concerne les bouchons allumeurs qui sont destinés à la mise à feu des articles. pyrotechniques, notamment des grenades d'intervention telles que les grenades fumigènes ou les grenades lacrymogène; ces bouchons allumeurs comprennent un corps creux recevant une chaîne pyrotechnique d'allumage qui est disposée longitudinalement et dont le premier élément est une composition sensible au frotte-. ment.
De tels bouchons allumeurs sont connus, et par exemple le brevet français 2 032 661 décrit une amorce dont le corps creux est une enveloppe cylindro-conique qui est remplie d'une substance inflammable et dont la partie extérieure du cône femelle est recourverte par une composition sensible au frottement, l'inflammation de cette composition étant assurée par la pénétration d'un cône mâle qui est maintenu en position dégagée par un soufflet souple. Une telle amorce peut être activée par un faible effort de poussée sur le cône mâle, ce qui convient bien pour une mise à feu manuelle, mais ne convient pas pour une mise à feu à partir d'un système de propulsion pyrotechnique tel qu'un fusil lance-grenade.
Des allumeurs comportant un couvercle, muni d'une perforation totale ou initialement borgne sont également connus par le brevet US 3,690,260, ce couvercle étant fixé à demeure sur le corps creux de cet allumeur, et résistant aux conditions thermodynamiques de systèmes d'éjection pyrotechnique des articles pyrotechniques, ce couvercle ménageant une chambre d'expansion au voisinage de la composition sensible de la chaîne d'allumage, et la perforation de ce couvercle débouchant dans cette chambre d'expansion.
La présente invention a pour but de créer un bouchon allumeur polyvalent qui puisse être activé soit manuellement, soit à partir d'un système de propulsion ou d'éjection par gaz de combustion d'une charge pyrotechnique, et qui soit d'un maniement simple et fiable, le couvercle du bouchon allumeur selon l'invention étant muni d'une perforation calibrée et étant susceptible d'être ôté de ce bouchon afin de permettre à ce dernier d'être activé indifféremment, soit par frottement de la composition sensible, soit par les gaz chauds provenant d'une cartouche à blanc à travers la perforation.
L'invention se caractérisé en ce que d'une part le couvercle muni d'une perforation est suceptible d'être ôté du bouchon allumeur afin que ce dernier puisse être activé par frottement d'une composition sensible à la chaleur et au frottement, le diamètre de la perforation de ce couvercle étant compris entre 0,5 mm et 6 mm, et en ce que d'autre part le volume de la chambre d'expansion qui entoure la composition sensible extérieure au corps creux est supérieur à 0,2 cm³.
Lorsque le système de propulsion pyrotechnique est un fusil lance grenade fonctionnant avec une cartouche génératrice de gaz telle que les cartouches "à blanc", il est nécessaire que le couvercle amovible et le corps du bouchon allumeur puissent résister durant quelques centièmes de seconde à des températures pouvant atteindre environ 3200° Kelvin et à des pressions pouvant atteindre 250 bars, et ces pièces peuvent être réalisées par exemple en acier, en duralumin ou en plastique renforcé.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la perforation qui débouche dans la chambre d'expansion est totalement préformée et est initialement libre.
Selon un second mode de réalisation, qui est préférentiel, le perforation initialement ne débouche pas totalement et n'est formée définitivement qu'au moment de l'application des conditions thermodynamiques des systèmes d'éjection pyrotechnique.
Plus particulièrement le couvercle comporte au moins une perforation longitudinale, et avantageusement ce couvercle ne comporte qu'une unique perforation longitudinale située dans le prolongement de la chaîne pyrotechnique d'allumage, le diamètre de cette perforation longitudinale ayant un diamètre compris entre 1, 2 et 3 millimètres.
Avantageusement la chambre d'expansion est limitée par une surface de révolution, notamment cylindrique, et le volme de cette chambre est compris entre 0,5 et 3,2 cm³, les plus grands volumes étant avantageusement combinés avec les plus grands diamètres de perforation indiqués ci-dessus.
La chaîne pyrotechnique d'allumage peut être constituée par une allumette pyrotechnique telle que celles qui sont disponibles dans le commerce, et aucune transformation de cette allumette n'est nécessaire dans la mesure où une chambre d'expansion est utilisée en combinaison avec au moins une perforation, et, avantageusement, la composition sensible au frottement est inflammable par un apport calorifique inférieur à 20 joules, cette composition étant à base de chlorate de potassium, et la chaîne d'allumage comportant un retard pyrotechnique et une mèche pyrotechnique.
Les essais complémentaires de tirs au fusil lance-grenades effectués pour la mise au point définitive de ces bouchons allumeurs ont montré qui si l'utilisation de plastiques renforcés, par exemple par une charge de fibres de verre de très faible longueur, permettait de limiter l'érosion des parois de la perforation, il n'était néanmoins pas possible d'éviter totalement la projection de matière plastique dégradée sur la composition sensible au frottement de l'allumette pyrotechnique, mais il a été vérifié que cette projection ne gênait pas notablement la mise à feu de cette allumette pyrotechnique.
Selon la second mode de réalisation, il a été vérifié que la perforation du couvercle pouvait initialement ne pas déboucher totalement, et n'être formée définitivement qu'au moment de l'application des conditions thermodynamiques des systèmes d'éjection pyrotechnique, la projection de particules ou de matières dégradées ne perturbant pas d'une manière appréciable la mise à feu de l'allumette pyrotechnique du bouchon allumeur.
Selon une première forme de construction, la perforation est totalement préformée et est temporairement obstruée par des moyens destructibles dans les conditions thermodynamiques des systèmes d'éjection pyrotechnique, et, selon une seconde forme de construction, la perforation préformée correspond à une zone amincie du couvercle amovible, cette zone étant également destructible dans les conditions thermodynamiques des systèmes d'éjection pyrotechnique.
Plus particulièrement, lors de la mise en oeuvre de la première forme de construction, les moyens destructibles d'obstruction temporaire sont constitués par une lamelle, notamment un disque, par exemple en matière plastique, qui est fixée à l'extérieur du fond du couvercle, cette lamelle occupant avantageusement sensiblement la totalité de la surface du fond et constituant le frottoir du bouchon.
Plus particulièrement, lors de la mise en oeuvre de la seconde forme de construction, la zone amincie du couvercle amovible est située dans l'axe de ce couvercle, et la surface intérieure du fond du couvercle est au moins partiellement une surface sensiblement conique, ce couvercle étant avantageusement réalisé en matière plastique, et cette surface intérieure étant munie de nervures de renforcement qui peuvent être disposées radialement et ménager une zone libre autour du centre de ce couvercle.
Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide d'un dessin qui illustre les deux modes de réalisation, et pour lequel:

- la figure 1 représente en coupe longitudinale axiale un bouchon allumeur comportant une perforation axiale conforme au premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une coupe longitudinale axiale d'un bouchon allumeur conforme à la première forme de construction du second mode de réalisation selon laquelle la perforation est totalement préformée et est temporairement obstruée,
- la figure 3 est une coupe longitudinale axiale d'un couvercle de bouchon allumeur conforme à la seconde forme de construction d'un autre mode de réalisation, selon laquelle la perforation préformée correspond à une zone amincie de ce couvercle,
- la figure 4 est une demie vue de dessous de la surface intérieure du fond du couvercle représenté à la figure 3.

Selon la figure 1 qui est sensiblement à l'échelle 3, le corps creux (1 ) est en acier doux à section hexagonale et comporte à chacune de ses extrémités un filetage, le filetage inférieur (2) étant destiné à la fixation du bouchon allumeur sur la grenade d'intervention, et le filetage supérieur (3) recevant le couvercle amovible (4). Le corps (1) est percé axialement, et l'allumette pyrotechnique (5) est fixée par collage dans cet alésage, cette allumette fabriquée et commercialsée par la société HENDRYCKX étant constituée par une gaine tubulaire épaulée (6) qui supporte la composition sensible au frottement (7) et qui reçoit un retard pyrotechnique de 3 secondes (8) et une mèche pyrotechnique (9) imprégnée de poudre noire.
Le couvercle amovible (4) est également réalisé en acier doux à section hexagonale et comporte un chambrage intérieur fileté déterminant une chambre d'expansion de 1,1 cm³ (10), le fond de ce couvercle étant muni d'une perforation axiale (11).
Ce bouchon allumeur a été utilisé expérimentalement sur plusieurs types de grenade, notamment les grenades lacrymogènes fabriquées et commercialisées par la SNPE, et tous les tirs effectués ont été satisfaisants aussi bien les tirs manuels que les tirs à partir des fusils de calibre 7,5 mm ou 7,62 mm chargés avec des cartouches génératrices de gaz.
Le tir manuel nécessite le dévissage du couvercle amovible (4) afin de pouvoir frotter la composition (7) qui initie la chaîne pyrotechnique d'allumage le frottoir pouvant être placé avantageusement sur la face extérieure supérieure de ce couvercle (4). Le tir à partir d'un tube de lancement muni d'un génératuer pyrotechnique de gaz s'effectue en laissant le couvercle amovible (4), les gaz de combustion pénétrant par la perforation (11) et déterminant un accroissement d'énergie suffisant pour enflammer la composition (7) tout en limitant le gradient de montée en pression de manière à ne pas pulvériser cette composition (7), et ces conditions de fonctionnement en tube de lancement seront mieux comprises en considérant les résultats des essais qui sont mentionnés ci-dessous.
Ces essais ont été effectués dans des conditions qui correspondent à l'utilisation, d'une part des grenades lacrymogènes SNPE modèles F2 et E2 équipées de bouchons allumeurs conformes à l'invention mais présentant des caractéristiques dimensionnelles différentes, et d'autre part du fusil français MAS 36, qui utilise des cartouches à blanc de 7,5 mm chargées de 0,63 gramme de poudre, et qui est muni d'un adaptateur de tir (tromblon) déterminant un volume libre total du canon et de l'adaptateur qui est de 140 cm³.
Dans ces conditions expérimentales de tirs, la température initiale des gaz est de 3000° Kelvin et la pression des gaz dans l'adaptateur est de 50 bars. Les températures dans les différentes chambres d'expansion de même diamètre varient très peu et sont proches de 2600 degrés Kelvin. Les autres variables caractéristiques sont précisées dans le tableau qui suit, pour lequel:

. V est la volume de la chambre d'expansion, exprimé en centimètres cubes,
. D est le diamètre de la perforation axiale du couvercle amovible, exprimé en millimètres,
. t est le temps de remplissage de la chambre d'expansion, exprimé en secondes,
dP est le gradient de pression dans la chambre d'expansion, exprimé en bars par seconde,
J est l'accroissement d'énergie dans la chambre d'expansion, exprimé en Joules

Ces différents essais réalisés au laboratoire ont été suivis par des essais réels de tir, avec des bouchons allumeurs réalisés en acier et en duralumin, et l'étude de l'ensemble des résultats obtenus montre qu'il est avantageux, d'une part d'utiliser des allumettes qui sont susceptibles de supporter un gradient de pression de 2 10⁵ bars/seconde, et dont l'inflammation nécessite moins de 20 joules, et d'autre part d'utiliser un diamètre de perforation compris entre 0,5 et 6 mm en combinaison avec une chambre d'expansion qui présente un volume compris entre 0,2 et 3,2 cm³. L'étude de ces essais montre également qu'il existe un optimum de fonctionnement lorsque le rapport, entre le volume de la chambre de combustion (V) exprimé en cm³ et le diamètre de la perforation (D) exprimé en mm, est compris 0,3 et 0,5 les meilleurs dimensionnements théoriques figurant dans le tableau qui suit:
et les meilleurs dimensionnements expérimentés sur de grandes séries d'essais correspondant au tableau qui suit:
Selon la figure 2 qui est sensiblement à l'échelle 3, le corps creux la est en polyéthylène et présente dans sa partie centrale une section hexagonale tandis que chacune de ses extrémités est filetée, le filetage inférieur 2 étant destiné à la fixation du bouchon allumeur sur la grenade d'intervention, et le filetage supérieur 3 recevant la couvercle amovible 4. Le corps la est percé axialement, et l'allumette pyrotechnique 5 est fixé par collage dans cet alésage, cette allumette fabriquée et commercialisée par la sociéte HENDRYCKX étant constituée par une gaine tubulaire épaulée 6 qui supporte la composition sensible au frottement 7 et qui recoit un retard pyrotechnique de 3 secondes 8 et une mèche pyrotechnique 9 imprégnée de poudre noire.
Le couvercle amovible 4a, qui est également réalisé en polyéthylène, présente une section hexagonale et comporte un chambrage intérieur partiellement fileté déterminant une chambre d'expansion 10a d'environ 1 cm^3. Le fond de ce couvercle est muni d'une perforation axiale 11a, et sa surface extérieure comporte un lamage qui reçoit le disque 12 dont la face supérieure est recouverte par la composition 13 qui constitue le frottoir de l'allumette pyrotechnique. Ce disque est réalisé en polyéthylène et présente une surface latérale inclinée de manière à pouvoir être enclanchée dans le lamage du couvercle dont le pourtour est usiné obliquement, l'étanchéité et la fixation complémentaire de ce disque sur le couvercle étant assurées par collage.
Les figures 3 et 4 correspondent à un second couvercle amovible, qui est adaptable sur le corps creux représenté à la figure 2, et qui conduit à des conditions de fonctionnement tout à fait semblables. Ce couvercle est entièrement en polyéthylène et peut être obtenu directement par moulage, seule la composition 21 constituant le frottoir étant rapportée sur la surface extérieure du fond. La surface latérale extérieure de ce couvercle est munie de cannelures verticales et le fond 22 est renforcé intérieurement par un ensemble de huit nervures radiales 23 à flancs parallèles se rejoignant en biseau. Ces nervures sont régulièrement réparties dans la chambre d'expansion 24 et ménagent une zone circulaire libre 25 dans la zone centrale du fond qui présente l'épaisseur la plus réduite, la surface intérieure de ce fond étant tronconique.
Les essais ont été effectués pour les bouchons allumeurs des figures 2 et 3 dans des conditions semblables à celles décrites ci-dessus pour le bouchon allumeur représenté à la figure 1, en utilisant des grenades lacrymogènes SNPE modèles F2 et E2 et le fusil fancais MAS 36 muni de son adaptateur de tir de grenades. Après les tirs, les couvercles amovibles ont été récupérés, et les perforations totalement formées par les gaz chauds des cartouches à blanc sont pratiquement cylindriques pour les deux formes de construction du second mode de réalisation du bouchon, mais si l'ouverture pratiquée dans les disques 12 est sensiblement circulaire et évasée, l'ouverture dans les bouchons tels que celui représenté à la figure 3 est irrégulière et à sensiblement la forme d'une étoile, cette forme étant d'autant plus marquée que les nervures sont résistantes et se terminent plus près de l'axe du couvercle du bouchon allumeur.

Claims

1. Bouchon allumeur d'articles pyrotechniques, notamment de grenades d'intervention qui comprend un corps creux (1, 1 a) recevant une chaîne pyrotechnique d'allumage disposée longitudinalement et dont le premier élément (7) est une composition sensible à la chaleur, le corps creux (1, 1a) étant prolongé par un couvercle (4, 4a), qui résiste aux conditions thermodynamiques des systèmes d'éjection pyrotechnique des articles pyrotechniques, qui ménage une chambre d'expansion au voisinage de la composition sensible de la chaîne d'allumage, et qui est muni d'au moins une perforation (11, 11 a, 25) débouchant dans cette chambre d'expansion, ledit bouchon étant caractérisé en ce que, d'une part le couvercle perforé (4, 4a) est susceptible d'être oté du bouchon allumeur afin que ce dernier puisse être activé par frottement d'une composition sensible (7) à la chaleur et au frottement, le diamètre de la perforation de ce couvercle étant compris entre 0,5 mm et 6 mm, et en ce que, d'autre part, le volume de la chambre d'expansion (10, 10a) qui entoure la composition sensible (7) extérieure au corps creux est supérieur à 0,2 cm³.

2. Bouchon allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la perforation (11, 11 a) est compris entre 1,2 mm et 3 mm.

3. Bouchon allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de la chambre d'expansion (10, 10a) est compris entre 0,5 et 3,2 c_m ³

4. Bouchon allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne pyrotechnique d'allumage est une allumette pyrotechnique (5).

5. Bouchon allumeur selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que la composition sensible (7) à la chaleur et au frottement, est inflammable par un apport calorifique inférieur à 20 joules.

6. Bouchon allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perforation (11) est totalement préformée et est initialement libre.

7. Bouchon allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perforation (11 a) est totalement préformée et est temporairement obstruée par des moyens (12) destructibles dans les conditions thermodynamiques des systèmes d'éjection pyrotechnique.

8. Bouchon allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perforation est préformée et correspond à une zone amincie (25) du couvercle amovible.

9. Bouchon allumeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (12) destructibles d'obstruction temporaire sont constitués par une lamelle qui est fixée à l'extérieur du fond du couvercle et qui constitue le frottoir (13) du bouchon.

10. Bouchon allumeur selon la revendication 9 caractérisé en ce que la lamelle (12) est réalisée en matière plastique.

11. Bouchon allumeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la surface intérieure du fond (22) du couvercle est au moins partiellement une surface sensiblement conique.

12. Bouchon allumeur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le couvercle (22-23) est réalisé en matière plastique.

13. Bouchon allumeur selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la surface intérieure du fond (22) du couvercle est munie de nervures (23) de renforcement.

14. Bouchon allumeur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les nervures (23) sont disposées radialement mais ménagent une zone libre (25) autour du centre du couvercle.