EP2994714A1 - Initiateur opto-pyrotechnique amélioré - Google Patents

Initiateur opto-pyrotechnique amélioré

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Publication number
EP2994714A1
EP2994714A1 EP14722651.8A EP14722651A EP2994714A1 EP 2994714 A1 EP2994714 A1 EP 2994714A1 EP 14722651 A EP14722651 A EP 14722651A EP 2994714 A1 EP2994714 A1 EP 2994714A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal plate
pyrotechnic
laser
laser radiation
plate
Prior art date
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Granted
Application number
EP14722651.8A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP2994714B1 (fr
Inventor
Patrick ANDRIOT
François BELIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/113—Initiators therefor activated by optical means, e.g. laser, flashlight

Definitions

  • the present invention relates to the field of pyrotechnic initiators, whose initiation (or initiation) is triggered by a light energy. These initiators are also known as opto-pyrotechnic initiators.
  • the invention finds application in all the fields where the pyrotechnic initiators are used, in particular in the spatial and aeronautical fields as actuators, in safety equipment (valves, cutters, etc.), etc.
  • the pyrotechnic initiators comprise, in a cavity, a pyrotechnic charge, which is in intimate contact with a means of ignition of this charge.
  • the pyrotechnic charge may be, optionally, an explosive composition or a pyrotechnic composition.
  • the initiator is usually called detonator; in the second case, the initiator is generally called igniter.
  • the ignition means is a heating resistor consisting of an element (wire or layer) of electrically conductive material, connected to an electric generator. When a current flows through it, the element heats up by the Joule effect and this heat is transmitted by thermal conduction to the pyrotechnic chain which is in contact with the element.
  • electrical pyrotechnic initiator one can for example cite the document [1].
  • the initiation of the pyrotechnic charge is not done electrically, but optically, making the opto-pyrotechnic initiators insensitive to electromagnetic disturbances.
  • the opto-pyrotechnic initiators comprise a pyrotechnic charge disposed in a cavity, a source of laser radiation and an optical fiber for guiding the laser radiation from the source to the load.
  • the solution proposed in document [2] consists in doping optically a pyrotechnic charge by introducing a powder of a metallic material, thus making the modified charge able to absorb the laser radiation and to heat up to reach its critical temperature. ignition.
  • the invention therefore aims to at least partially overcome the disadvantages mentioned above, relating to the achievements of the prior art.
  • the subject of the invention is an optical initiator of a pyrotechnic charge, comprising:
  • a body having a cavity, in which the pyrotechnic charge is located, and a means for igniting this charge by absorption of a laser radiation, said ignition means being placed in contact with the charge;
  • an optical fiber for guiding laser radiation from the source to the ignition means
  • the ignition means is a metal plate, the metal plate and the laser radiation source being adapted so that laser radiation from the laser radiation source is absorbed by the metal plate and converted into thermal energy. , so that the thermal conduction of this thermal energy from the metal plate to the pyrotechnic charge causes the ignition of the pyrotechnic charge.
  • the metal plate will absorb the laser radiation, convert the light energy of this absorbed radiation into thermal energy, and communicate this thermal energy to the pyrotechnic charge by thermal conduction.
  • the light energy of a laser is used which is deposited in the metal plate which is made of an absorbent material at the wavelength of the laser, which causes a very fast rise to high temperature of the metal plate which, being in contact with the pyrotechnic charge, causes the ignition of the charge.
  • the opto-pyrotechnic initiator object of the invention is particularly advantageous in that it combines the advantages of electrical initiators and initiators optical prior art, without their disadvantages, namely that the initiator according to the invention is insensitive to electromagnetic variations, as well as thermal variations.
  • the ignition means of the pyrotechnic charge namely the metal plate absorbing laser radiation, is pyrotechnically inert.
  • the pyrotechnic charge which, unlike the prior art, does not need to be optically doped, it is little or not sensitive to laser radiation. It is therefore possible to use the same pyrotechnic charges as those commonly used in electrical initiators.
  • the metal plate as a means of igniting the pyrotechnic charge gives a narrow selectivity to the radiation capable of initiating the initiator, since it absorbs only the laser radiation, and specifically only in the wavelength ranges absorbable by the metal or metal alloy constituting the metal plate. The safety of the initiator is thus improved.
  • the initiator according to the invention can either initiate an explosive, or initiate a powder or a propellant, or finally initiate a pyrotechnic charge (smoke, etc.).
  • the pyrotechnic charge may be a pyrotechnic composition (the opto-pyrotechnic initiator object of the invention then forming an igniter) or an explosive composition (the initiator then being a detonator).
  • the pyrotechnic compositions may for example be chosen from illuminating compositions, tracers, fumigants, etc.
  • the explosive compositions may be, for example, primary explosives such as azides, fulminates, tetrazines, etc., secondary explosives such as pentaerythritol tetranitrate (PETN), cyclotrimethylenetrinitramine (RDX), hexanitrostilbene (HNS), etc.
  • primary explosives such as azides, fulminates, tetrazines, etc.
  • secondary explosives such as pentaerythritol tetranitrate (PETN), cyclotrimethylenetrinitramine (RDX), hexanitrostilbene (HNS), etc.
  • the metal plate has a plurality of perforations.
  • the perforations are arranged periodically, to define, in the metal plate, a plurality of identical elements interconnected by bridges. The objective of this periodic perforation is to reduce the size of the metal plate (target) that the laser must heat by isolating elements (sub-targets) between which the thermal conduction is minimized by bridges whose role is to ensure the structuring and cohesion of all the sub-targets into a single entity.
  • the interest of the sub-targets is to reduce the metal mass to be heated and, consequently, to reduce the heating time and therefore increase the ignition dynamics of the pyrotechnic charge.
  • the periodic perforation further has the advantage that any misalignment of the focal spot of the laser beam on the metal plate does not significantly affect the heat transfer. .
  • the bridges reduce the thermal conduction between the elements (sub-targets).
  • the bridges have a width that is significantly smaller than the largest dimension of the perforations.
  • the perforations are located at the vertices of contiguous hexagons, preferably arranged so as to form a honeycomb pattern.
  • a honeycomb pattern is that this particular geometry makes it possible to optimize the size of the sub-targets and therefore to optimize the overall efficiency of the target.
  • the metal plate is the means for igniting the pyrotechnic charge by absorption of the laser radiation, it is obvious that the metal or the metal alloy forming the plate must be absorbing at the wavelength of the laser.
  • the metal plate is made of a metal chosen from platinum, gold, tungsten or an alloy of at least two of these metals. More generally, one will choose heavy metals for which the specific heat and the density have a benefit for warming of the target and for which the absorptivity of the radiations is more favorable than for the other metals, in particular in the UV. This is why it is preferred to avoid using iron and aluminum because they do not have good absorptivity characteristics.
  • the optical initiator further comprises a focusing optics of the laser radiation, which is interposed between a first end of the optical fiber and the ignition means, the other end of the optical fiber being connected to the radiation source.
  • this focusing optics being selected from a spherical lens and a cylindrical lens (bar).
  • the plate has a thickness of between 0.02 mm and 0.1 mm, the fineness of the plate to reduce the mass of metal to be heated and thus to obtain a faster temperature variation.
  • the plate has a diameter of the order of three millimeters corresponding approximately to the size of the primary explosive plug.
  • the plate is covered with a dichroic coating.
  • a dichroic coating This makes it possible to improve the absorption of the laser radiation by the plate by maximizing the absorptivity of the metal plate to the laser radiation of the laser source and by limiting the reflectivity of the metal plate, which ultimately makes it possible to increase the efficiency energy transfer from the laser source to the metal plate, and from the metal plate to the pyrotechnic charge.
  • the dichroic coating of the metal plate can be obtained by vapor deposition of one or more suitable metals on the part of the plate exposed to the laser beam (for example metals having a laser radiation absorption coefficient greater than that of the metal plate).
  • the laser source and the optical fiber are the same as those commonly used in optical initiators of the prior art.
  • the laser source may be a laser diode, this type of source having the advantage of being very compact.
  • the laser source can emit in the infrared (that is to say in the range from 1000 ⁇ to 700 nm), but it is preferable to use a laser source emitting ultraviolet radiation (that is to say in the range of 400 nm to 200 nm), UV radiation is generally better absorbed by metals than IR radiation.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of an optical initiator according to the invention
  • FIG. 2 represents a front view of a multi-perforated plate, according to a first preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a front view of a multi-perforated plate, according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • an initiator 1 which comprises a body 2 provided with a cavity 3, which are disposed a pyrotechnic charge 4 and a metal plate 5, placed in contact with the load.
  • An optical fiber 6 guides a laser beam from a laser source (not shown) to the metal plate 5.
  • a tip 7 serves as a support for the optical fiber 6 and thus makes it possible to place one end 8 of the optical fiber in contact with the metal plate 5, the other end 9 being connected to the laser source.
  • the tip here has a thread facilitating its connection with the body 2.
  • the initiator can be used to form a pyrotechnic chain, the body of the initiator then forming the first stage of the chain, the second, third, etc. stages of the pyrotechnic chain comprising charges. pyrotechnics less and less sensitive and more and more energetic than the charge of the initiator.
  • the metal plate does not need to be large. In fact, it is preferable that the plate is small in order to accelerate its heating by the laser beam. However, it is preferable that the size of the plate is large enough that the alignment of the laser beam on the plate is easy. Similarly, the thicker the plate is, the faster this thickness is heated by the laser beam and the less easily manipulated plate. In the end, the choice of the dimensions of the metal plate is a compromise between the speed of heating the metal plate, the ease of alignment of the laser beam and the ease of handling of the metal plate. For example, for a laser beam having a laser spot of 1 mm in diameter, it will be possible to choose a metal plate having the shape of a pellet of about 3 mm in diameter and a thickness of about eighty hundredths of a millimeter.
  • the thickness of the metal plate also depends on the power of the laser source that is used.
  • the metal plate has multiple perforations arranged periodically. Two examples of possible perforation geometries are illustrated in Figures 2 and 3.
  • the metal plate 5 is a circular pellet
  • the perforations 10 are circular and identical, and are located at the vertices of contiguous hexagons forming a honeycomb structure. This produces identical elements 11 interconnected by bridges 12 or ligaments of material.
  • the central spot 13 represents a circular focal spot, which can for example be obtained using a spherical lens.
  • FIG. 3 Another possible architecture of the perforations is shown in FIG. 3, in which, unlike FIG. 2, the perforations 10 have a shape resulting from the intersection of three branches, each branch following the direction of a wall of hexagon.
  • the central bar 14 represents the zone of impact of the laser on the plate, which is here a rectangular focal spot obtainable by passing the laser beam through a cylindrical lens, for example.
  • the perforations can be obtained by laser machining or by photoengraving the metal plate. It should be noted that the circular shape of the perforations in FIG. 2 is easier to make than the perforations of FIG.
  • the objective of the perforation of the plate is to reduce the surface of the plate that the laser beam must heat by isolating elements 11 between which the thermal conduction is minimized by bridges 12 whose role is to ensure the structuring and cohesion of all elements 11 in a single plate 5.
  • the interest of the elements 11 thus obtained in the plate 5 is to reduce the metal mass to be heated and, therefore, to reduce the heating time and therefore increase the firing dynamics of the pyrotechnic charge in contact with the plate 5.
  • the multiplicity of elements 11 which are heated also increases the number of grains of the powder, which constitutes the pyrotechnic charge, which are brought to the ignition temperature that is, the temperature at which they react.
  • the pyrotechnic initiation of the pyrotechnic charge is thus less punctual and more homogeneous, which increases the priming reliability and reduces the risk of long fire.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un initiateur optique d'une charge pyrotechnique, comportant : un corps présentant une cavité, qui renferme la charge pyrotechnique et un moyen d'allumage de cette charge par absorption d'un rayonnement laser, ledit moyen d'allumage étant placé au contact de la charge; une source de rayonnement laser; une fibre optique pour transporter un rayonnement laser de la source au moyen d'allumage. Le moyen d'allumage est une plaque métallique (5) et la plaque métallique et la source de rayonnement laser sont adaptées pour qu'un rayonnement laser issu de la source de rayonnement laser soit absorbé par la plaque métallique et converti en énergie thermique, de sorte que la conduction thermique de cette énergie thermique de la plaque métallique à la charge pyrotechnique provoque l'allumage de la charge pyrotechnique. De préférence, cette plaque métallique comporte des perforations (10) agencées de manière périodique.

Description

INITIATEUR OPTO-PYROTECHNIQUE AMELIORE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des initiateurs pyrotechniques, dont l'initiation (ou amorçage) est déclenchée par une énergie lumineuse. Ces initiateurs sont également connus sous le terme d'initiateurs opto- pyrotechniques.
L'invention trouve application dans tous les domaines où les initiateurs pyrotechniques sont utilisés, notamment dans les domaines spatial et aéronautique en tant qu'actionneurs, dans les équipements de sécurité (vannes, coupe-files, etc.), etc.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
De manière connue, les initiateurs pyrotechniques comportent, dans une cavité, une charge pyrotechnique, qui est en contact intime avec un moyen d'allumage de cette charge.
La charge pyrotechnique peut être, au choix, une composition explosive ou une composition pyrotechnique. Dans le premier cas, l'initiateur est généralement appelé détonateur ; dans le second cas, l'initiateur est généralement appelé inflammateur.
Dans le cas des initiateurs pyrotechniques électriques et notamment dans les initiateurs à fil chaud, le moyen d'allumage est une résistance chauffante constituée d'un élément (fil ou couche) en matériau électriquement conducteur, relié à un générateur électrique. Lorsqu'il est parcouru par un courant, l'élément s'échauffe par effet Joule et cette chaleur est transmise par conduction thermique à la cha rge pyrotechnique qui est en contact avec l'élément. Comme exemple d'initiateur pyrotechnique électrique, on peut par exemple citer le document [1].
L'inconvénient des initiateurs électriques est qu'ils sont sensibles aux perturbations électromagnétiques et ils peuvent donc être activés accidentellement par des décharges électrostatiques ou des courants induits dus à des radiations électromagnétiques parasites.
Dans le cas des initiateurs opto-pyrotechniques, l'initiation de la charge pyrotechnique ne se fait non plus par voie électrique, mais par voie optique, rendant les initiateurs opto-pyrotechniques insensibles aux perturbations électromagnétiques.
De façon connue, les initiateurs opto-pyrotechniques comportent une charge pyrotechnique disposée dans une cavité, une source de rayonnement laser et une fibre optique pour guider le rayonnement laser de la source à la charge.
L'inconvénient de ce type d'initiateur est que les charges pyrotechniques qui sont généralement utilisées pour la réalisation de détonateurs ou d'inflammateurs n'absorbent pas ou peu les rayonnements laser. Il est donc nécessaire de trouver un moyen d'allumage de ces charges qui soit réactif à une source laser.
La solution proposée dans le document [2] consiste à doper optiquement une charge pyrotechnique en y introduisant une poudre d'un matériau métallique, rendant ainsi la charge modifiée apte à absorber le rayonnement laser et à chauffer jusqu'à atteindre sa température critique d'allumage.
Une autre solution proposée dans le document [3], qui décrit spécifiquement un initiateur du type détonateur, consiste à placer une couche de poudre d'une composition pyrotechnique dopée optiquement avec un métal réducteur pulvérulent, entre l'extrémité de la fibre optique guidant le faisceau laser et la charge pyrotechnique, qui est ici un explosif secondaire.
Le principal inconvénient de ces deux solutions proposant un dopage optique est qu'il est difficile de trouver un équilibre dans la sensibilité de la composition pyrotechnique dopée, qui doit être suffisamment sensible pour absorber efficacement le rayonnement laser, mais ne pas être trop sensible pour ne pas absorber les rayonnements thermiques et infrarouges parasites et/ou les échauffements par conduction thermique.
Ainsi, si les initiateurs opto-pyrotechniques semblent garantir un meilleur niveau de sécurité que les initiateurs pyrotechniques électriques, des déclenchements intempestifs restent possibles lorsque les initiateurs sont soumis à des conditions thermiques fluctuantes.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un initiateur optique d'une charge pyrotechnique, comprenant :
- un corps présentant une cavité, dans laquelle est située la charge pyrotechnique, ainsi qu'un moyen d'allumage de cette charge par absorption d'un rayonnement laser, ledit moyen d'allumage étant placé au contact de la charge ;
- une source de rayonnement laser ;
- une fibre optique pour guider un rayonnement laser de la source vers le moyen d'allumage ;
et caractérisé en ce que le moyen d'allumage est une plaque métallique, la plaque métallique et la source de rayonnement laser étant adaptées pour qu'un rayonnement laser issu de la source de rayonnement laser soit absorbé par la plaque métallique et converti en énergie thermique, de sorte que la conduction thermique de cette énergie thermique de la plaque métallique à la charge pyrotechnique provoque l'allumage de la charge pyrotechnique.
La plaque métallique va absorber le rayonnement laser, convertir l'énergie lumineuse de ce rayonnement absorbé en une énergie thermique, et communiquer cette énergie thermique à la charge pyrotechnique par conduction thermique. Ainsi, selon le principe de l'invention, on utilise l'énergie lumineuse d'un laser qui est déposée dans la plaque métallique qui est en un matériau absorbant à la longueur d'onde du laser, ce qui provoque une montée très rapide à haute température de la plaque métallique qui, étant en contact avec la charge pyrotechnique, provoque l'allumage de la charge.
L'initiateur opto-pyrotechnique objet de l'invention est particulièrement avantageux en ce qu'il combine les avantages des initiateurs électriques et des initiateurs optiques de l'art antérieur, sans leurs inconvénients, à savoir que l'initiateur selon l'invention est insensible aux variations électromagnétiques, ainsi qu'aux variations thermiques. En effet, le moyen d'allumage de la charge pyrotechnique, à savoir la plaque métallique absorbant le rayonnement laser, est pyrotechniquement inerte. Quant à la charge pyrotechnique, qui, contrairement à l'art antérieur, n'a pas besoin d'être optiquement dopée, elle est peu ou pas sensible au rayonnement laser. On peut donc utiliser les mêmes charges pyrotechniques que celles qui sont couramment utilisées dans les initiateurs électriques.
La plaque métallique en tant que moyen d'allumage de la charge pyrotechnique apporte une sélectivité étroite aux rayonnements capables d'amorcer l'initiateur, puisqu'elle n'absorbe que les rayonnements laser, et spécifiquement que dans les gammes de longueurs d'ondes absorbables par le métal ou l'alliage métallique constituant la plaque métallique. La sûreté de l'initiateur est donc améliorée.
De manière générale, l'initiateur selon l'invention peut soit amorcer un explosif, soit amorcer une poudre ou un propergol, soit enfin amorcer une charge pyrotechnique (fumigène, etc.).
Plus particulièrement, la charge pyrotechnique peut être une composition pyrotechnique (l'initiateur opto-pyrotechnique objet de l'invention formant alors un inflammateur) ou bien une composition explosive (l'initiateur étant alors un détonateur).
Les compositions pyrotechniques peuvent par exemple être choisies parmi les compositions éclairantes, traçantes, fumigènes, etc.
Les compositions explosives peuvent par exemple être des explosifs primaires tels que les azotures, les fulminates, les tétrazènes, etc., des explosifs secondaires tels que le tétranitrate de pentaérythrite (PETN), la cyclotriméthylènetrinitramine (RDX), l'hexanitrostilbène (HNS), etc.
De préférence, la plaque métallique présente une pluralité de perforations. Cela permet de diminuer la masse métallique à chauffer, et d'accroître ainsi la vitesse de chauffage de la plaque métallique sans nuire - en la réduisant trop - à la surface de contact de la plaque avec la charge pyrotechnique. Avantageusement, les perforations sont agencées de manière périodique, pour définir, dans la plaque métallique, une pluralité d'éléments identiques reliés entre eux par des pontets. L'objectif de cette perforation périodique est de diminuer la taille de la plaque métallique (cible) que le laser doit chauffer en isolant des éléments (sous-cibles) entre lesquelles la conduction thermique est minimisée par des pontets dont le rôle est d'assurer la structuration et la cohésion de l'ensemble des sous- cibles en une seule entité. L'intérêt des sous-cibles est de diminuer la masse métallique à chauffer et, par conséquent, de diminuer le temps de chauffage et donc d'augmenter la dynamique de mise à feu de la charge pyrotechnique. En plus, comme le motif de perforation se répète sur toute la plaque métallique, la perforation périodique présente en outre l'avantage qu'un éventuel désalignement de la tâche focale du faisceau laser sur la plaque métallique n'influe pas significativement sur le transfert thermique.
Les pontets permettent de diminuer la conduction thermique entre les éléments (sous-cibles). Les pontets ont une largeur qui est significativement plus petite que la plus grande dimension des perforations.
Selon un mode de réalisation envisagé, les perforations sont situées aux sommets d'hexagones contigus, disposés de préférence de manière à former un motif en nids d'abeilles. L'avantage d'un motif en nids d'abeilles est que cette géométrie particulière permet d'optimiser la taille des sous-cibles et donc d'optimiser l'efficacité globale de la cible.
Il est à noter que la plaque métallique étant le moyen d'allumage de la charge pyrotechnique par absorption du rayonnement laser, il est évident que le métal ou l'alliage métallique formant la plaque doit être absorbant à la longueur d'onde du laser. Avantageusement, la plaque métallique est en un métal choisi parmi le platine, l'or, le tungstène ou en un alliage d'au moins deux de ces métaux. Plus généralement, on choisira des métaux lourds pour lesquels la chaleur massique et la masse volumique présentent un avantage pour réchauffement de la cible et pour lesquels l'absorptivité des rayonnements est plus favorable que pour les autres métaux, notamment dans l'UV. C'est la raison pour laquelle on préférera éviter d'utiliser le fer et l'aluminium, car ils ne présentent pas de bonnes caractéristiques d'absorptivité. Avantageusement, l'initiateur optique comprend en outre une optique de focalisation du rayonnement laser, qui est intercalée entre une première extrémité de la fibre optique et le moyen d'allumage, l'autre extrémité de la fibre optique étant raccordée à la source de rayonnement laser, cette optique de focalisation étant choisie parmi une lentille sphérique et une lentille cylindrique (barreau). En améliorant la focalisation du faisceau laser sur la plaque métallique, on améliore l'efficacité de l'initiation pyrotechnique.
De préférence, la plaque a une épaisseur comprise entre 0,02 mm et 0,1 mm, la finesse de la plaque permettant de diminuer la masse de métal à chauffer et donc d'obtenir une variation de température plus rapide. De préférence, la plaque a un diamètre de l'ordre de trois millimètres correspondant à peu près à la taille de l'étoupille d'explosif primaire.
Selon un mode de réalisation envisagé, la plaque est recouverte d'un revêtement dichroïque. Cela permet d'améliorer l'absorption du rayonnement laser par la plaque en maximisant l'absorptivité de la plaque métallique au rayonnement laser de la source laser et en limitant la réflectivité de la plaque métallique, ce qui permet au final d'augmenter le rendement du transfert énergétique de la source laser à la plaque métallique, et de la plaque métallique à la charge pyrotechnique. Le revêtement dichroïque de la plaque métallique peut être obtenu par dépôt en phase vapeur d'un ou plusieurs métaux idoines sur la partie de la plaque exposée au faisceau laser (par exemple des métaux ayant un coefficient d'absorption du rayonnement laser supérieur à celui de la plaque métallique).
La source laser et la fibre optique sont les mêmes que celles utilisées couramment dans les initiateurs optiques de l'art antérieur. La source laser peut être une diode laser, ce type de source ayant l'avantage d'être très compact. La source laser peut émettre dans l'infrarouge (c'est-à-dire dans la gamme allant de 1000 μιη à 700 nm), mais on préférera utiliser une source laser émettant un rayonnement ultra-violet (c'est-à-dire dans la gamme allant de 400 nm à 200 nm), les rayonnements UV étant généralement mieux absorbés par les métaux que les rayonnements IR. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un initiateur optique selon l'invention ;
- la figure 2 représente une vue de face d'une plaque multi-perforée, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; et
- la figure 3 représente une vue de face d'une plaque multi-perforée, selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
En référence à la figure 1, il est représenté un initiateur 1 qui comporte un corps 2 muni d'une cavité 3, dans laquelle sont disposées une charge pyrotechnique 4 et une plaque métallique 5, placée en contact de la charge.
Une fibre optique 6 permet de guider un faisceau laser d'une source laser (non représentée) vers la plaque métallique 5.
De façon connue, un embout 7 sert de support à la fibre optique 6 et permet ainsi de venir placer une extrémité 8 de la fibre optique au contact de la plaque métallique 5, l'autre extrémité 9 étant raccordée à la source laser. L'embout présente ici un filetage facilitant son raccordement avec le corps 2.
Il est également possible d'améliorer la focalisation du faisceau laser sur la plaque métallique et d'accroître ainsi l'efficacité de l'initiation opto-pyrotechnique en plaçant une optique de focalisation (non représentée) entre l'extrémité 8 de la fibre optique et la plaque métallique 5.
De façon connue, l'initiateur peut servir à former une chaîne pyrotechnique, le corps de l'initiateur formant alors le premier étage de la chaîne, les second, troisième, etc.. étages de la chaîne pyrotechnique comprenant des charges pyrotechniques de moins en moins sensibles et de plus en plus énergétiques que la charge de l'initiateur.
Un faisceau laser étant un faisceau cohérent et formant un spot laser de faible diamètre, la plaque métallique n'a pas besoin d'être de grandes dimensions. En fait, il est préférable que la plaque soit de faibles dimensions afin d'accélérer son chauffage par le faisceau laser. Il est cependant préférable que la taille de la plaque soit suffisamment grande pour que l'alignement du faisceau laser sur la plaque soit aisé. De même, plus l'épaisseur de la plaque est fine, plus cette épaisseur est rapidement chauffée par le faisceau laser et moins cette plaque est facilement manipulable. Au final, le choix des dimensions de la plaque métallique est un compromis entre la rapidité de chauffage de la plaque métallique, la facilité d'alignement du faisceau laser et la facilité de manipulation de la plaque métallique. Par exemple, pour un faisceau laser ayant un spot laser de 1 mm de diamètre, on pourra choisir une plaque métallique ayant la forme d'une pastille d'environ 3 mm de diamètre et une épaisseur d'environ quatre-vingt centièmes de millimètre.
Il est à noter que l'épaisseur de la plaque métallique dépend également de la puissance de la source laser qui est utilisée.
Dans les modes de réalisations préférés de l'invention, la plaque métallique comporte de multiples perforations agencées de manière périodique. Deux exemples de possibles géométries des perforations sont illustrés dans les figures 2 et 3.
En référence à la figure 2, la plaque métallique 5 est une pastille de forme circulaire, les perforations 10 sont circulaires et identiques, et sont situées aux sommets d'hexagones contigus formant une structure en nids d'abeilles. On obtient ainsi des éléments 11 identiques reliés entre eux par des pontets 12 ou ligaments de matière. La tache centrale 13 représente une tache focale circulaire, qui peut par exemple être obtenue en utilisant une lentille sphérique.
Une autre architecture possible des perforations est représentée dans la figure 3, dans laquelle, à la différence de la figure 2, les perforations 10 ont une forme résultant de l'intersection de trois branches, chaque branche suivant la direction d'une paroi d'hexagone. La barre centrale 14 représente la zone d'impact du laser sur la plaque, qui est ici une tache focale rectangulaire pouvant être obtenue en faisant passer le faisceau laser à travers une lentille cylindrique, par exemple.
Les perforations peuvent être obtenues en procédant à un usinage par laser ou par photogravure de la plaque métallique. Il est à noter que la forme circulaire des perforations dans la figure 2 est plus facile à réaliser que les perforations de la figure 3.
L'objectif de la perforation de la plaque est de diminuer la surface de la plaque que le faisceau laser doit chauffer en isolant des éléments 11 entre lesquels la conduction thermique est minimisée par des pontets 12 dont le rôle est d'assurer la structuration et la cohésion de l'ensemble des éléments 11 en une seule plaque 5. L'intérêt des éléments 11 ainsi obtenus dans la plaque 5 est de diminuer la masse métallique à chauffer et, par conséquent, de diminuer le temps de chauffage et donc d'augmenter la dynamique de mise à feu de la charge pyrotechnique en contact avec la plaque 5. La multiplicité des éléments 11 qui sont chauffés augmente également le nombre de grains de la poudre, qui constitue la charge pyrotechnique, qui sont portés à la température d'allumage, c'est-à-dire la température à laquelle ils réagissent. L'initiation pyrotechnique de la charge pyrotechnique est ainsi moins ponctuelle et plus homogène, ce qui accroît la fiabilité d'amorçage et diminue les risques de long feu.
Un autre avantage de la multi-perforation périodique est que, comme les motifs de perforation se répètent sur toute la surface de la plaque, les éléments 11 et les pontets 12 sont tous identiques. Par conséquent, un désalignement de la tache focale n'influe par significativement sur le transfert thermique. Par exemple, dans la figure 2, sept éléments 11 ou sous-cibles sont éclairés par la tache focale du faisceau laser (les éléments 11 non éclairés n'étant pas chauffés, du fait de la présence des pontets 12 qui limite la conduction thermique). Un désalignement de cette tache focale ferait que celle- ci illuminerait encore l'équivalent de sept sous-cibles. Ainsi, même en cas de désalignement optique, la composition pyrotechnique serait échauffée de la même manière. Dans la figure 3, on a huit éléments qui sont éclairés et, même en cas de désalignement axial ou angulaire du faisceau laser, huit sous-cibles restent toujours illuminées. REFERENCES CITEES
[1] EP 2508838 Al
[2] EP 1742009 Al
[3] FR 2831659 Al

Claims

REVENDICATIONS
1. I nitiateur optique (1) d'une charge pyrotechnique (4), comprend :
- un corps (2) présentant une cavité (3), dans laquelle est située la charge pyrotechnique (4), ainsi qu'un moyen d'allumage de cette charge par absorption d'un rayonnement laser, ledit moyen d'allumage étant placé au contact de la charge (4) ;
- une source de rayonnement laser ;
- une fibre optique (6) pour guider un rayonnement laser de la source vers le moyen d'allumage ;
et caractérisé en ce que le moyen d'allumage est une plaque métallique (5), la plaque métallique et la source de rayonnement laser étant adaptées pour qu'un rayonnement laser issu de la source de rayonnement laser soit absorbé par la plaque métallique et converti en énergie thermique, de sorte que la conduction thermique de cette énergie thermique de la plaque métallique à la charge pyrotechnique provoque l'allumage de la charge pyrotechnique.
2. I nitiateur optique selon la revendication 1, dans lequel la plaque présente une pluralité de perforations (10).
3. I nitiateur optique selon la revendication 2, dans lequel les perforations (10) sont agencées de manière périodique, pour définir, dans la plaque métallique, une pluralité d'éléments (11) identiques reliés entre eux par des pontets (12).
4. I nitiateur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la plaque métallique (5) est en un métal choisi parmi le platine, l'or, le tungstène ou en un alliage d'au moins deux de ces métaux.
5. I nitiateur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre une optique de focalisation du rayonnement laser, qui est intercalée entre une première extrémité (8) de la fibre optique et le moyen d'allumage, l'autre extrémité (9) de la fibre optique étant raccordée à la source de rayonnement laser, cette optique de focalisation étant choisie parmi une lentille sphérique et une lentille cylindrique.
6. Initiateur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la plaque (5) a une épaisseur comprise entre 0,02 mm et 0,1 mm.
7. Initiateur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la plaque (5) est recouverte d'un revêtement dichroïque.
8. Initiateur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la source laser émet un rayonnement ultra-violet.
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