FR2690239A1 - Amorce optique de générateur pyrotechnique à plasma. - Google Patents

Abstract

Amorce optique de générateur pyrotechnique à plasma comportant dans un étui 1, une charge pyrotechnique 3, un canon 4, une plaque à projeter 5, et, un élément 6, pour la conduction d'un faisceau lumineux jusqu'à ladite plaque 5, à projeter, une couche métallique 6a, destinée à être transformée au moins partiellement en plasma sous l'effet d'une impulsion lumineuse étant interposée entre ladite plaque 5, à projeter et ledit élément de conduction 6, caractérisée en ce que la couche métallique 6a, est un dépôt réalisé sur celle des faces de l'élément de conduction 6, qui est en regard de la plaque à projeter 5.

Description

La présente invention est relative à une amorce optique de générateur pyrotechnique à plasma.

Les amorces de détonateur à couche projetée sont connues depuis longtemps.

Dans la technique la plus ancienne, ces amorces sont commandées électriquement: une impulsion électrique vient désintégrer une fine couche métallique vaporisée sur une face d'une plaque à projeter. Sous l'effet de cette désintégration, il se crée, au niveau de la surface de la plaque portant cette couche métallique, un plasma qui va exercer sur ladite plaque une pression importante. La plaque se rompt sous l'effet de cette pression. Une partie de cette plaque est projetée violemment sur une charge qu'elle fait détoner.

1l a été ensuite proposé d'initier le plasma réalisant la projection de la plaque au moyen d'impulsions lumineuses et notamment d'impulsions laser.

Le brevet FR-2617277 (THOMSON BRANT ARMEMENT) avait notamment envisagé succinctement pour une des variantes de l'inflammateur qu'il propose de réaliser la pièce enclume de l'inflammateur, qui est disposée de l'autre côté de la couche métallique par rapport à la plaque projetée, en un matériau transparent permettant de véhiculer une impulsion lumineuse d'initiation jusqu'à ladite couche métallique.

Plus récemment, les brevets US-5046423 et US-5029528 (PAISLEY) ont proposé des améliorations possibles pour cette technique d'initiation par impulsions lumineuses. Dans le premier de ces deux brevets, la plaque projetée est en un sandwich comportant entre deux couches métalliques, une couche intermédiaire diélectrique, cette structure permettant de mieux contrôler l'épaisseur projetée de la plaque après initiation; dans le deuxième, il est proposé de véhiculer l'impulsion laser qui doit générer le plasma par l'interméuiaire d'une fibre optique, ce qui permet l'utilisation de cette technique d'initiation même dans des conditions d'environnement difficiles.

La demanderesse propose quant à elle une structure d'un type nouveau d'amorce de générateur pyrotechnique à plaque projetée initiée par une impulsion lumineuse laser.

Comme son homologue commandé par impulsion électrique, l'amorce selon l'invention est capable d'initier directement des explosifs secondaires parmi ceux agréés par les normes de sécurité dans le domaine (par exemple MIL STD 1316C); mais elle présente un certain nombre d'avantages décrits ci-après.

Un premier intérêt de ladite amorce selon l'invention est son aptitude au fonctionnement sous des températures élevées allant jusqu'à + 250"C.

Un deuxième intérêt est sa très haute insensibilité aux perturbations électromagnétiques.

Un troisième intérêt est la facilité de son intégration dans un système puisque la source d'énergie n'a pas à être à proximité de l'amorce.

Enfin un quatrième intérêt est sa simplicité qui est un gage de fiabilité.

L'ensemble de ces points fait que l'amorce selon l'invention peut trouver des applications nouvelles par exemple dans le domaine de la prospection pétrolière ou dans le cadre du programme militaire MURAT de développement de MUnitions à
Risque ATténué.

La présente invention a donc pour objet une amorce optique de générateur pyrotechnique à plasma comportant dans un étui une charge pyrotechnique, un canon, une plaque à projeter et, un élément pour la conduction d'un faisceau lumineux jusqu'à ladite plaque à projeter, une couche métallique destinée à être transformée au moins partiellement en plasma sous l'effet d'une impulsion lumineuse étant interposée entre ladite plaque à projeter et ledit élément de conduction, caractérisée en ce que la couche métallique est un dépôt réalisé sur celle des faces de l'élément de conduction qui est en regard de la plaque à projeter.

Ladite amorce est avantageusement complétée par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles:
- l'élément de conduction est une fibre optique, ladite fibre étant métallisée sur sa tranche en regard de la plaque à projeter;
- l'élément de conduction est une fenêtre ou une optique de focalisation;
- une couche diélectrique est disposée en regard de la couche métallique, du côté de celle-ci opposé à l'élément de conduction;
- la plaque à projeter comporte une couche principale en un matériau choisi peu résilient;
- la couche principale est également suffisamment souple pour réaliser, entre l'élément de conduction et le canon, un joint d'étanchéité;
- la couche de matériau diélectrique est une couche de la plaque à projeter et est disposée sur la couche principale de ladite plaque;
- le canon est à arêtes vives;;
- le canon a une longueur comprise entre 0,5 et 2,5 mm;
- l'explosif secondaire est choisi pour ses bonnes propriétés de tenue en température.

La description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels:
La Figure 1 est une vue en coupe d'une amorce de détonateur pyrotechnique conforme à un mode de réalisation possible pour l'invention;
La Figure 2 est une vue en coupe semblable à la Figure 1 de la même amorce, la projection ayant été initiée, l'explosif dont est munie ladite amorce n'ayant pas été encore sollicité;
La Figure 3 est une vue éclatée de l'amorce de la Figure 1;
La Figure 4 est une vue en coupe semblable à la Figure I d'une amorce conforme à un deuxième mode de réalisation possible pour l'invention.

L'amorce qui a été plus particulièrement représentée sur les Figures 1 à 3 comprend principalement un étui 1 ouvert à l'une de ses extrémités et fermé à son autre extrémité par un fond 2, ainsi qu'un explosif secondaire 3, un canon 4, une plaque ou couche à projeter 5 et une fibre optique 6 disposés les uns derrière les autres dans l'étui 1 du fond 2 jusqu'à l'extrémité ouverte dudit étui 1 au niveau de laquelle est insérée une extrémité de la fibre 6.

La fibre optique 6 est de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur de l'étui 1 dans lequel elle est emboîtée. Cette fibre 6 sert à véhiculer l'impulsion de faisceau laser qui est envoyée sur l'amorce par une source lumineuse extérieure non représentée.

Ainsi qu'on peut le voir plus particulièrement sur la Figure 3, cette fibre 6 est métallisée sur la tranche au niveau de son extrémité disposée dans l'étui 1. La couche 6a de métal déposée sur la tranche de la fibre 6 est celle qui sera transformée en plasma sous l'effet de l'impulsion lumineuse. Le métal choisi à cet effet est un métal dont la température de vaporisation et la capacité calorifique sont aussi faibles que possible pour faciliter la formation du plasma.

La métallisation peut être réalisée de façon classique à l'aide d'un métalliseur sous vide. L'épaisseur du dépôt est choisie de façon à ce que l'ensemble de la couche métallique 6a soit transformé en plasma par l'impulsion lumineuse sans qu'il ne reste une surépaisseur de métal qui, ne se transformant pas en plasma, jouerait le rôle néfaste d'un puits de chaleur. Ce dépôt métallique a de bonnes propriétés de tenue au vieillissement et une bonne stabilité chimique.

L'aluminium, par exemple, répond bien aux exigences énumérées ci-avant.

Puisque la couche de métal 6a est directement déposée sur la tranche de la fibre 6, le faisceau laser ne sera véhiculé que par un seul milieu (celui de la fibre 6) avant de frapper cette couche métallique 6a. Le rendement énergétique en est par conséquent amélioré par rapport aux dispositifs dans lesquels les faisceaux laser d'initiation traversent un milieu intermédiaire tel qu'une lame d'air avant de frapper la couche métallique à transformer en plasma. Un tel milieu intermédiaire est en effet à l'origine d'une certaine déperdition d'énergie.

La plaque 5 à projeter est constituée principalement d'une couche 7 en un matériau qui est choisi d'une part peu résilient, pour ne pas se déformer sous l'effet de la pression du plasma et à casser de façon nette. D'autre part, il doit être suffisamment souple pour que, inséré dans l'étui entre le canon 4 et la fibre 6, il assure entre ces deux pièces une fonction de joint d'étanchéité. Un tel matériau est par exemple le matériau commercialisé sous la dénomination KAPTON (marque déposée désignant un polyimide isolant et résistant à des températures élevées).

La plaque à projeter 5 a une épaisseur par exemple de l'ordre de plusieurs dizaines de micromètres.

La couche à projeter 7 de la plaque 5 est complétée par une couche isolante 8 faisant face à la couche métallique 6a déposée sur la tranche de la fibre optique 6.

Cette couche isolante est destinée à réaliser un confinement de l'énergie de l'impulsion lumineuse pour éviter qu'une partie de l'énergie de l'impulsion laser soit absorbée calorifiquement par le matériau à projeter. Ce matériau isolant 8 est de façon classique un matériau diélectrique. Dans le cas où la plaque de matériau à projeter n'est pas réalisée par moulage, mais par découpe, on pourra avantageusement réaliser le matériau composite de la plaque à projeter avec des feuilles de grandes dimensions découpées.

Le canon 4 et la fibre 6 sont ajustés à l'intérieur de l'étui pour assurer le bon alignement de 4 et 6. Le canon 4 a une longueur de l'ordre de quelques millimètres. ll est d'arêtes vives, de façon à ce que le centre de la plaque à projeter 5 se découpe nettement sous la pression du plasma, sans que ladite plaque ne se déforme avant cassure. Ainsi, la partie centrale détachée de la plaque 5 arrive sur la pastille d'explosif 3 avec une énergie cinétique maximum. Pour obtenir les rayons de courbure satisfaisants au niveau de ses arêtes, ce canon 4 sera préférentiellement moulé. ll pourra notamment être réalisé en des matériaux céramiques.

L'explosif secondaire 3 est choisi parmi les matériaux classiquement utilisés en la matière, de façon à être compactable, pour pouvoir être présenté sous forme de comprimés réalisés par exemple par des pastilleuses de grande cadence et pouvoir fonctionner à des températures extrêmes (par exemple - 60"C, + 250"C pour 1'HNS) et accepter sans détérioration des chocs thermiques de grande amplitude.

Le fonctionnement d'une telle amorce est le suivant. Un faisceau optique est envoyé dans la fibre optique 6 par une source laser à son extrémité opposée à l'amorce, sur la couche métallique 6a. Cette couche métallisée 6a se volatilise en formant un plasma. La pression de ce plasma génère la découpe de la plaque 5 et notamment de sa couche 7 en Kapton, dont la partie centrale se trouve propulsée dans le canon 4 (voir Figure 2). L'impact de la matière projetée sur l'explosif secondaire 3 confère une onde de choc sur ce dernier et amorce sa détonation.

Une autre variante de l'invention a encore été représentée sur la Figure 3.

On a repris, pour les éléments la variante de la Figure 1 qui se retrouvent sur cette variante, la même numérotation de référence augmentée de 10.

L'amorce comporte un étui 11 ouvert à une de ses extrémités et fermé à son autre extrémité par un fond 12. Dans cet étui il sont disposés une pastille d'explosif 13, un canon 14 et une plaque de projection 15 similaires respectivement à la pastille 3, au canon 4 et à la plaque de projection 5 de la variante représentée sur les figures précédentes. La fibre optique 6 a quant à elle été remplacée par une optique 20.

Cette optique 20 est métallisée à son extrémité en regard de la plaque 15 et notamment de sa couche isolante, le dépôt métallique 20a dont elle est munie étant destiné à être transformé en plasma sous l'effet d'une impulsion laser véhiculée jusqu'à lui par cette optique 20. Une telle amorce sera plus particulièrement utilisée dans les cas où il sera possible de mettre en place des cheminements laser fixes et où des conductions par fibres optiques ne seraient pas souhaitables, par exemple pour des raisons d'encombrement.

I1 est à noter que l'ensemble de l'amorce est parfaitement hermétique, ce qui assure une bonne conservation des éléments sensibles.

Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Amorce optique de générateur pyrotechnique à plasma comportant dans un étui (1, 11) une charge pyrotechnique (3, 13), un canon (4, 14), une plaque à projeter (5, 15) et, un élément (6, 20) pour la conduction d'un faisceau lumineux jusqu'à ladite plaque (5, 15) à projeter, une couche métallique (6a, 20a) destinée à être transformée au moins partiellement en plasma sous l'effet d'une impulsion lumineuse étant interposée entre ladite plaque (5, 15) à projeter et ledit élément de conduction (6, 20), caractérisée en ce que la couche métallique (6a, 20a) est un dépôt réalisé sur celle des faces de l'élément de conduction (6, 20) qui est en regard de la plaque à projeter (5, 15).

2. Amorce selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de conduction est une fibre optique (6), ladite fibre (6) étant métallisée sur sa tranche (6a) en regard de la plaque à projeter (5).

3. Amorce selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de conduction est une fenêtre ou une optique de focalisation (20).

4. Amorce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une couche diélectrique (8) est disposée en regard de la couche métallique (6a), du côté de celle-ci opposé à l'élément de conduction (6, 20).

5. Amorce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque à projeter (5, 15) comporte une couche principale (7) en un matériau choisi peu résilient.

6. Amorce selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite couche principale (7) est également suffisamment souple pour réaliser, entre l'élément de conduction (6, 20) et le canon (4, 14), un joint d'étanchéité.

7. Amorce selon la revendication 4 prise en combinaison avec l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que la couche de matériau diélectrique (8) est une couche de la plaque à projeter (5, 15) et est disposée sur la couche principale (7) de ladite plaque (5, 15).

8. Amorce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le canon (4, 14) est à arêtes vives.

9. Amorce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le canon (4, 14) a une longueur comprise entre 0,5 et 2,5 mm.

10. Amorce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'explosif secondaire (3, 13) est choisi pour ses bonnes propriétés de tenue en température.

11. Amorce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le type d'association des constituants la rend hermétique.