EP1258695A1 - Culot pour munition destiné à recevoir un allumeur électrique - Google Patents

Culot pour munition destiné à recevoir un allumeur électrique Download PDF

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EP1258695A1
EP1258695A1 EP02291111A EP02291111A EP1258695A1 EP 1258695 A1 EP1258695 A1 EP 1258695A1 EP 02291111 A EP02291111 A EP 02291111A EP 02291111 A EP02291111 A EP 02291111A EP 1258695 A1 EP1258695 A1 EP 1258695A1
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base
igniter
ring
base according
conductive
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Jean-François Pierrot
Jean-Luc Taillandier
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Giat Industries SA
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Giat Industries SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F42B5/18—Caseless ammunition; Cartridges having combustible cases
    • F42B5/181—Caseless ammunition; Cartridges having combustible cases consisting of a combustible casing wall and a metal base; Connectors therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F42B5/08—Cartridges, i.e. cases with charge and missile modified for electric ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/12—Primers; Detonators electric

Definitions

  • the technical field of the invention is that of ammunition caps which are intended to receive a electric igniter.
  • Such bases are generally secured to a case ammunition and they are intended to ensure when firing sealing against propellant gases.
  • igniters usually have a axial touch to ensure a current supply
  • the current return is generally carried out by through the projectile in contact with ground weapon.
  • the mass of the weapon is used as return conductor there are insulation problems electric.
  • the weapon is energized during the initiation of ammunition which can degrade equipment, in particular electronic, attached to the weapon and also risks injuring the gunmen.
  • igniters high voltage electrical in the form of one or several plasma torches or ignitors.
  • the tensions are then in the order of a few tens of kilo volts.
  • the base according to the invention ensures a reliable electrical connection between an electrical igniter and a weapon system while ensuring an excellent level electrical insulation.
  • Contact resistances present at a base according to the invention are weak and reproducible from one base to another.
  • the invention relates to a base for ammunition intended to receive an electric igniter arranged in a axial bore, base characterized in that it is produced in a metallic material covered by an insulating material and in that it comprises at least one non-conductive zone isolated, constituted by an annular support zone of a shoulder of the base or by at least one conductive ring not insulated and set in a housing fitted on the base.
  • the axial bore includes a thread intended to ensure the fixing of the igniter, the thread being free from insulating material and ensuring an electrical connection between the non-insulated conductive area and the igniter through the base material.
  • the insulating material may be a plastic material or organic.
  • the ring housing can be a groove circular made at a rear face of the base.
  • the housing may have a trapezoidal profile in section.
  • the conductive ring can be made of copper or Brass.
  • the conductive area especially the support area annular of a shoulder of the base, may be covered a metallization of copper or copper alloy.
  • the base according to the invention can advantageously carry an electric igniter comprising at least one plasma igniter.
  • a base 1 according to a first embodiment of the invention comprises a background 2 massive and a cylindrical rim 3 at the end of which a rubber sealing lip 4 is arranged.
  • This base is intended to be fixed to an ammunition case not shown, case conventionally containing a propellant charge and carrying a projectile.
  • the base 1 has a threaded axial bore 5 which receives an igniter 6.
  • the igniter 6 shown here is a plasma igniter. This includes an extended metal tubular body 7 by a diffuser 8 for the plasma generated. This diffuser is drilled with radial holes 9.
  • the body 7 carries a thread 7a allowing its fixing in the thread 5 of the base.
  • the rear part 7b of the body 7 has an enlarged diameter and constitutes a collar axial stop being housed in a countersink 10 of the base.
  • the body 7 has an axial bore 11 inside which is arranged a cylindrical insulating case 12 made in a plastic material likely to ablate, it is say to generate light gases by the action of a plasma.
  • a cylindrical insulating case 12 made in a plastic material likely to ablate, it is say to generate light gases by the action of a plasma.
  • Such a case is generally called a capillary in known plasma torches.
  • Two metal electrodes 13 and 14 are separated by the case insulator 12.
  • the front end 13b of the rear electrode forms a point allowing to constitute a foot for the arch electric which will generate the plasma.
  • An annular front electrode 14 is applied against an internal counterbore 7c of the body 7. It has a peripheral shoulder which is adjusted tightly with the body 7.
  • the front 14 and rear 13 electrodes are separate axially by a distance which is chosen such that (for the chosen electric voltage) the electric field between the electrodes is of the order of 1 mega volt / meter. AT as an example for a voltage between electrodes of 10,000 Volts, the distance will be 10 mm.
  • the rear electrode 13 is held axially by relative to the body 7 by an insulating sleeve 15 which carries a thread 16 allowing its screwing at the level of a tapping rear of the body 7.
  • the socket is supported on a shoulder of the rear electrode 13 and apply this against the case 12, itself in abutment against the electrode before 14.
  • the sleeve 15 is made of an insulating material with high mechanical strength, for example polyoxymethylene.
  • the plasma igniter could also be replaced by another type of electric igniter, for example with wire hot, exploded wire, semiconductor bridge or projected layer (better known as “slapper”).
  • igniters will, however, all have for common points to include, on the one hand an axial touch 13a allowing the arrival of the current and on the other hand a conductive body 7 allowing current return and having a thread.
  • the base 1 is made of a metallic material and it comprises at least one conductive ring 17.
  • This ring 17 is set in a housing 18 arranged on the base.
  • the ring will be made of a malleable material and reduced electrical resistance, for example copper or Brass. The installation of the ring in its housing will be carried out by cold deformation of the ring in its housing by means of a press.
  • the ring is intended, like the touch 13a, for cooperate with a mobile contact integral with a system weapon (not shown).
  • the circular shape of the ring avoids any constraint of angular indexing of the base compared to the weapon.
  • the housing 18 for the ring 17 is a groove circular machined at a rear face 2a of the bottom 2 pellet 1.
  • This housing 18 has in section a profile trapezoidal inside which the material of the ring 17 penetrates when it is put in place. Such a arrangement ensures the attachment of the ring with the base while reducing the electrical resistance of the contact between the ring and the base.
  • the base 1 is covered by an insulating material (shown schematically by the dotted lines 19) which covers substantially its entire surface except for the ring 17 and axial thread 5.
  • This insulating material will for example be a vacuum deposit from 30 to 80 micrometers of a plastic material such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or another material insulating organic, such as di-para-zylylene (DPXN).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • DPXN di-para-zylylene
  • the insulating deposit will be produced after fitting of the ring 17 and the igniter 6. Thus it will also cover the outer surface of the body 7 of the igniter and the transition zones between the base and igniter.
  • a protective sheet for example a self-adhesive plastic
  • This protection will be removed manually after completion of the insulating deposit or else before using the base.
  • first contact mobile abuts against the axial touch 13a and a second movable contact bears against the ring 17.
  • These mobile contacts will for example be carried by the breech closing the chamber of the weapon.
  • the radial distance between the ring 17 and the touch axial 13a is of the order of 50 mm for a caliber of 120mm. There is therefore no risk of seeing an arc appear electric directly between ring and touch for a voltage between 10 and 30 kilo volts.
  • the electrical contact resistances are strongly reduced between ring 17 and base 1 due to the mutual contact surface between these elements which is important, the installation process ensuring by elsewhere an intimate contact between ring 17 and base 1.
  • the electrical contact resistances are also greatly reduced between the base 1 and the body 7 of igniter. In fact the current flows through the thread 7a and complementary thread 5, the surfaces again are relatively important and the tightening ensures the quality of the electrical contact.
  • Figure 3 shows schematically another embodiment of a base according to the invention.
  • This base differs from the previous one in that its rear face has no conductive ring 17.
  • the current return then takes place via a conductive area constituted by an annular bearing face 2b of a shoulder of the base, area which is intended to come into abutment against a conductive surface of the weapon chamber or well preferably against a touch carried by the weapon.
  • the bearing surface 2b of the shoulder is covered with a copper deposit.
  • the rest of the external surface of the base 1 is covered with an insulating material 19.
  • a material plastic such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or di-para-zylylene (DPXN).
  • the current will reach the igniter via ground conductor of the base and the conductor body of the igniter, the electrical contact between these two elements being obtained by the threaded connection base / igniter.
  • the current return will be carried out by the axial touch of the igniter.
  • This embodiment of the invention is more particularly suitable for medium or small munitions caliber (caliber less than 50mm).

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Abstract

L'invention a pour objet un culot (1) pour munition destiné à recevoir un allumeur électrique (6) disposé dans un alésage axial (5). Ce culot est caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau métallique recouvert par un matériau isolant (19) et en ce qu'il comporte au moins une zone conductrice (17,2b) non isolée. <IMAGE>

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des culots pour munition qui sont destinés à recevoir un allumeur électrique.
De tels culots sont généralement solidaires d'un étui de munition et ils sont destinés à assurer lors du tir l'étanchéité aux gaz propulsifs.
Lorsque ces culots portent un allumeur électrique il se pose le problème de la liaison électrique entre l'allumeur et le système d'arme.
Si de tels allumeurs comportent généralement un toucheau axial permettant d'assurer une amenée de courant, le retour de courant s'effectue généralement par l'intermédiaire du projectile en contact avec la masse électrique de l'arme.
Une telle solution pose de nombreux inconvénients.
Tout d'abord la qualité du contact électrique de retour entre le projectile et l'arme est variable d'une munition à l'autre et dépend fortement des états de surface de l'arme et du projectile ainsi que des dépôts d'impuretés (notamment d'imbrûlés) qu'ils sont susceptibles de porter.
De plus lorsque la masse de l'arme est utilisée comme conducteur de retour il se pose des problèmes d'isolation électrique. L'arme se trouve sous tension lors de l'initiation d'une munition ce qui peut dégrader les équipements, notamment électroniques, solidaires de l'arme et risque également de blesser les servants de l'arme.
Ce risque est d'autant plus grand et inacceptable que la tension d'alimentation de l'allumeur sera importante. Or les systèmes d'armes futurs utiliseront des allumeurs électriques à haute tension sous la forme d'une ou plusieurs torches ou allumeurs à plasma. Les tensions mises en oeuvre sont alors de l'ordre de quelques dizaines de kilo volts.
Il est alors délicat d'assurer un tel retour de courant par la masse de l'arme et la définition d'un allumeur portant à sa face arrière deux contacts d'amenée de courant conduit à des problèmes d'isolation électrique entre ces deux contacts qui sont trop proches l'un de l'autre. L'arc électrique risque alors de se produire au niveau des contacts et non à l'intérieur de l'allumeur.
C'est le but de l'invention que de proposer un culot pour munition permettant de pallier de tels inconvénients.
Ainsi le culot selon l'invention permet d'assurer une liaison électrique fiable entre un allumeur électrique et un système d'arme tout en assurant un excellent niveau d'isolation électrique. Les résistances de contact présentes au niveau d'un culot selon l'invention sont faibles et reproductibles d'un culot à l'autre.
Ainsi l'invention a pour objet un culot pour munition destiné à recevoir un allumeur électrique disposé dans un alésage axial, culot caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau métallique recouvert par un matériau isolant et en ce qu'il comporte au moins une zone conductrice non isolée, constituée par une zone d'appui annulaire d'un épaulement du culot ou par au moins une bague conductrice non isolée et sertie dans un logement aménagé sur le culot.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'alésage axial comporte un taraudage destiné à assurer la fixation de l'allumeur, le taraudage étant libre de matériau isolant et assurant une connexion électrique entre la zone conductrice non isolée et l'allumeur au travers du matériau du culot.
Le matériau isolant pourra être une matière plastique ou organique.
Le logement de la bague pourra être un sillon circulaire réalisé au niveau d'une face arrière du culot.
Le logement pourra avoir un profil trapézoïdal en section.
La bague conductrice pourra être réalisée en cuivre ou en laiton.
La zone conductrice, notamment la zone d'appui annulaire d'un épaulement du culot, pourra être recouverte d'une métallisation de cuivre ou d'alliage de cuivre.
Le culot selon l'invention pourra avantageusement porter un allumeur électrique comprenant au moins un allumeur à plasma.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels :
  • la figure 1 montre en coupe longitudinale un culot selon un premier mode de réalisation de l'invention équipé d'un allumeur électrique,
  • la figure 2 montre ce culot en perspective arrière et en partie arrachée,
  • la figure 3 montre en coupe longitudinale un culot selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
En se reportant à la figure 1, un culot 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention comporte un fond 2 massif et un rebord cylindrique 3 à l'extrémité duquel est disposée une lèvre d'étanchéité 4 en caoutchouc.
Ce culot est destiné à être fixé à un étui de munition non représenté, étui renfermant de façon classique une charge propulsive et portant un projectile.
Le culot 1 présente un alésage axial 5 taraudé qui reçoit un allumeur 6.
L'allumeur 6 représenté ici est un allumeur à plasma. Celui ci comprend un corps tubulaire métallique 7 prolongé par un diffuseur 8 pour le plasma engendré. Ce diffuseur est percé de trous radiaux 9.
Le corps 7 porte un filetage 7a permettant sa fixation dans le taraudage 5 du culot. La partie arrière 7b du corps 7 présente un diamètre élargi et constitue une collerette butée axiale se logeant dans un lamage 10 du culot.
Le corps 7 présente un alésage axial 11 à l'intérieur duquel est disposé un étui cylindrique isolant 12 réalisé en une matière plastique susceptible de s'ablater, c'est à dire d'engendrer des gaz légers par l'action d'un plasma. On pourra par exemple réaliser l'étui 12 en polyoxyméthylène ou en polytétrafluoréthylène. On pourrait également réaliser l'étui 12 en un matériau énergétique, par exemple en nitrocellulose.
Un tel étui est généralement appelé capillaire dans les torches à plasma connues.
Deux électrodes métalliques 13 et 14 (réalisées par exemple en un alliage cuivreux), sont séparées par l'étui isolant 12.
Une électrode arrière 13, globalement cylindrique et de même axe que le corps 7, s'étend à l'intérieur de l'étui 12.
Elle présente une extrémité arrière 13a qui est légèrement en retrait par rapport à la face arrière de l'allumeur. Cette extrémité arrière forme un toucheau permettant l'arrivée du courant électrique à partir d'un contact mobile solidaire de l'arme et non représenté.
L'extrémité avant 13b de l'électrode arrière forme une pointe permettant de constituer un pied pour l'arc électrique qui engendrera le plasma.
Une électrode avant annulaire 14 se trouve appliquée contre un lamage interne 7c du corps 7. Elle présente un épaulement périphérique qui est ajusté de façon serrée avec le corps 7.
Les électrodes avant 14 et arrière 13 sont séparées axialement par une distance qui est choisie telle que (pour la tension électrique choisie) le champ électrique entre les électrodes soit de l'ordre de 1 méga volt/mètre. A titre d'exemple pour une tension entre électrodes de 10000 Volts, la distance sera de 10 mm.
L'électrode arrière 13 est maintenue axialement par rapport au corps 7 par une douille isolante 15 qui porte un filetage 16 permettant son vissage au niveau d'un taraudage arrière du corps 7. La douille est en appui sur un épaulement de l'électrode arrière 13 et applique celle ci contre l'étui 12, lui-même en appui contre l'électrode avant 14.
La douille 15 est réalisée en un matériau isolant à haute tenue mécanique, par exemple du polyoxyméthylène.
L'allumeur à plasma à entrefer représenté ici est décrit plus en détails par la demande de brevet FR00-04735.
Il ne fait pas l'objet de la présente invention et pourrait être remplacé par un autre type d'allumeur, par exemple un allumeur à plasma à fil fusible tel que décrit par les brevets US5355764, US5503081 ou EP905470.
L'allumeur à plasma pourrait également être remplacé par un autre type d'allumeur électrique, par exemple à fil chaud, à fil explosé, à pont semi-conducteur ou bien à couche projetée (plus connu sous le nom de « slapper »).
Ces différents allumeurs auront cependant tous pour points communs de comporter, d'une part un toucheau axial 13a permettant l'arrivée du courant et d'autre part un corps conducteur 7 permettant le retour de courant et comportant un filetage.
Conformément à ce mode de réalisation de l'invention le culot 1 est réalisé en un matériau métallique et il comporte au moins une bague conductrice 17. Cette bague 17 est sertie dans un logement 18 aménagé sur le culot. La bague sera réalisée en un matériau malléable et à résistance électrique réduite par exemple en cuivre ou bien en laiton. La mise en place de la bague dans son logement s'effectuera par déformation à froid de la bague dans son logement au moyen d'une presse.
La bague est destinée, tout comme le toucheau 13a, à coopérer avec un contact mobile solidaire d'un système d'arme (non représenté). La forme circulaire de la bague permet d'éviter toute contrainte d'indexation angulaire du culot par rapport à l'arme.
Le logement 18 pour la bague 17 est un sillon circulaire usiné au niveau d'une face arrière 2a du fond 2 du culot 1.
Ce logement 18 présente en section un profil trapézoïdal à l'intérieur duquel le matériau de la bague 17 pénètre lors de la mise en place de celle ci. Une telle disposition permet d'assurer l'accrochage de la bague avec le culot tout en diminuant la résistance électrique du contact entre la bague et le culot.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le culot 1 est recouvert par un matériau isolant (représenté schématiquement par les pointillés 19) qui recouvre sensiblement toute sa surface à l'exception de la bague 17 et du taraudage axial 5.
Ce matériau isolant sera par exemple un dépôt sous vide de 30 à 80 micromètres d'une matière plastique telle que du polytétrafluoréthylène (PTFE) ou encore d'un autre matériau organique isolant, tel que le di-para-zylylène (DPXN).
Une telle disposition permet d'améliorer l'isolation électrique de la torche. En effet, aucun retour de courant intempestif ne pourra plus se produire entre la surface externe du culot et le système d'arme.
Avantageusement le dépôt isolant sera réalisé après mise en place de la bague 17 et de l'allumeur 6. Ainsi il couvrira également la surface externe du corps 7 de l'allumeur et les zones de transition entre le culot et l'allumeur. On disposera sur les contacts électriques (bague 17 et toucheau 13a) une feuille de protection (par exemple un plastique autocollant) avant la réalisation du dépôt isolant 19. Cette protection sera retirée manuellement après réalisation du dépôt isolant ou bien avant utilisation du culot.
Ainsi lorsque le culot est introduit dans un système d'arme approprié (non représenté), un premier contact mobile vient en appui contre le toucheau axial 13a et un deuxième contact mobile vient en appui contre la bague 17.
Ces contacts mobiles seront par exemple portés par la culasse de fermeture de la chambre de l'arme.
La distance radiale entre la bague 17 et le toucheau axial 13a est de l'ordre de 50 mm pour un calibre de 120mm. Il n'y a donc pas de risque de voir apparaítre un arc électrique directement entre bague et toucheau pour une tension comprise entre 10 et 30 kilo volts.
Le courant passe du système d'arme à l'électrode avant 14 par l'intermédiaire de la bague 17, de la masse conductrice du culot 1, et du corps conducteur 7 de l'allumeur.
Les résistances électriques de contact sont fortement réduites entre la bague 17 et le culot 1 en raison de la surface de contact mutuel entre ces éléments qui est importante, le procédé de mise en place assurant par ailleurs un contact intime entre bague 17 et culot 1.
Les résistances électriques de contact sont également fortement réduites entre le culot 1 et le corps 7 de l'allumeur. En effet le courant passe au travers du filetage 7a et du taraudage complémentaire 5, les surfaces de contact sont là encore relativement importantes et le serrage assure la qualité du contact électrique.
Diverses variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est possible notamment de disposer la bague de contact 17 non pas sur la face arrière du culot mais dans une gorge aménagée sur le rebord cylindrique 3 du culot. Cette bague coopérera alors avec un toucheau porté par la chambre de l'arme.
On pourra également prévoir plusieurs bagues de contact concentriques portées par la face arrière 2a du culot.
La figure 3 représente de façon schématique un autre mode de réalisation d'un culot selon l'invention.
Ce culot diffère du précédent en ce que sa face arrière est dépourvue de bague conductrice 17. Le retour de courant s'effectue alors par l'intermédiaire d'une zone conductrice constituée par une face d'appui annulaire 2b d'un épaulement du culot, zone qui est destinée à venir en appui contre une surface conductrice de la chambre de l'arme ou bien de façon préférée contre un toucheau porté par l'arme.
Pour diminuer les résistances électriques de contact, la surface d'appui 2b de l'épaulement est recouverte d'un dépôt de cuivre. Le reste de la surface externe du culot 1 est recouvert d'un matériau isolant 19. On pourra comme dans le mode de réalisation précédent utiliser une matière plastique telle que le polytétrafluoréthylène (PTFE) ou le di-para-zylylène (DPXN).
Comme dans le mode de réalisation précédent, le courant parviendra à l'allumeur par l'intermédiaire de la masse conductrice du culot et du corps conducteur de l'allumeur, le contact électrique entre ces deux éléments étant obtenu par la liaison filetée culot/allumeur.
Le retour de courant sera réalisé par le toucheau axial de l'allumeur.
Ce mode de réalisation de l'invention est plus particulièrement adapté aux munitions de moyen ou petit calibre (calibre inférieur à 50mm).

Claims (8)

  1. Culot (1) pour munition destiné à recevoir un allumeur électrique (6) disposé dans un alésage axial (5), culot caractérisé en ce qu' il est réalisé en un matériau métallique recouvert par un matériau isolant (19) et en ce qu'il comporte au moins une zone conductrice non isolée (17,2b), constituée par une zone d'appui annulaire (2b) d'un épaulement du culot ou par au moins une bague conductrice (17) non isolée et sertie dans un logement (18) aménagé sur le culot (1).
  2. Culot selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alésage axial (5) comporte un taraudage destiné à assurer la fixation de l'allumeur (6), le taraudage étant libre de matériau isolant et assurant une connexion électrique entre la zone conductrice non isolée (17,2b) et l'allumeur (6) au travers du matériau du culot (1).
  3. Culot selon une des revendications 1 ou 2,
    caractérisé en ce que le matériau isolant (19) est une matière plastique ou organique.
  4. Culot selon une des revendications 1 à 3,
    caractérisé en ce que le logement (18) de la bague (17) est un sillon circulaire réalisé au niveau d'une face arrière du culot.
  5. Culot selon la revendication 4, caractérisé en ce que le logement (18) a un profil trapézoïdal en section.
  6. Culot selon une des revendications 1 à 5,
    caractérisé en ce que la bague conductrice (17) est réalisée en cuivre ou en laiton.
  7. Culot selon une des revendications 1 à 3,
    caractérisé en ce que la zone conductrice (2b) est recouverte d'une métallisation de cuivre ou d'alliage de cuivre.
  8. Culot selon une des revendications 1 à 7,
    caractérisé en ce qu'il porte un allumeur électrique (6) comprenant au moins un allumeur à plasma.
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DE (1) DE60213709T2 (fr)
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