FR2874255A1 - Allumeur de charges propulsives - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le domaine des armes à tube utilisées pour tirer des munitions contenant une charge propulsive et a plus particulièrement pour objet un allumeur électrique de charges propulsives (10) intégré dans une cavité d'allumage (41 ) d'une charge propulsive (40) ou entouré par la charge propulsive, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un fil d'amorçage (11a, 11b) contenant du titane.
Description
i
Les armes à tube utilisées pour tirer des munitions contenant une charge propulsive possèdent un tube dont la durée de vie est nettement plus courte que sa durée de fatigue, en raison de phénomènes d'érosion.
Pour réduire l'érosion dans le tube d'arme, on sait qu'on peut utiliser des io composés de titane pour protéger le tube d'arme contre les effets des gaz de poudre chauds. L'état de l'art présente plusieurs possibilités permettant l'introduction de ces composés.
Le brevet DE 31 50 290 Cl montre que l'on peut réduire l'érosion du tube en ajoutant à la poudre propulsive des substances contenant de l'oxyde de titane. Parallèlement, pour obtenir une surface de particules de poudre propulsive lisse, peu rugueuse, on propose de recouvrir ces dernières d'une couche de composés de titane.
Dans le brevet DE 39 27 400 C2, il est indiqué qu'une douille combustible pour charge propulsive a été munie d'une proportion donnée d'un composé de titane permettant de réduire l'érosion.
Le brevet DE 39 24 986 Al concerne lui aussi une douille combustible pour charge propulsive. Dans ce brevet, on explique que la paroi interne de la douille a été munie d'un revêtement comportant de l'oxyde de titane en vue de réduire l'érosion du tube.
Le problème susmentionné, à savoir la réduction de l'érosion du tube, ne fait en aucune manière l'objet du brevet DE 42 22 223 Cl. En effet, bien plus que de fabriquer un allumeur de charges propulsives, il s'agit de créer un moyen d'allumage électrique permettant d'amorcer une charge explosive telle qu'on en utilise dans l'industrie minière. Ce document décrit un moyen d'allumage électrique muni d'un pont d'amorçage en titane vaporisé. On exploite la forte conductivité thermique du titane afin d'obtenir un bon couplage thermique entre le pont d'amorçage et une composition d'amorçage qui y est associée.
Etant donné que l'on sait (DE 31 50 290 Cl) que l'érosion de tube peut être réduite en ajoutant des composés de titane à la poudre propulsive, l'invention a pour objectif de présenter une méthode alternative visant à réduire l'érosion de tube en utilisant également des composés de titane.
io Conformément à l'invention, ce problème est résolu par la conception Allumeur électrique de charges propulsives intégré dans une cavité d'allumage d'une charge propulsive ou entouré par la charge propulsive, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un fil d'amorçage contenant du titane.
Selon une caractéristique particulière ledit au moins un fil d'amorçage contient plus 15 de 80 % en masse de titane et/ou à la forme d'une spirale.
Selon une configuration particulière, l'allumeur est apte à être intégré dans une cavité d'allumage (41) d'une charge propulsive (40) ou entouré par la charge propulsive.
Selon une caractéristique particulière permettant l'allumage de la charge propulsive, ledit au moins un fil d'amorçage (11 a, 11 b) est connecté à une source électrique apte à le volatiliser, par exemple en provoquant son explosion et sa vaporisation en fines particules.
L'invention concerne aussi un procédé d'allumage d'une charge propulsive utilisant un allumeur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à vaporiser ledit au moins un fil d'amorçage afin d'allumer la charge propulsive, cette vaporisation produisant, dans les gaz de propulsion, une proportion de composés de titane qui représente plus d'un pour mille en masse.
Un allumeur selon l'invention peut notamment être appliqué à une arme à tube de 30 calibre supérieur à 50mm.
Outre l'allumage de la charge propulsive, l'allumeur permet également de réduire l'érosion du tube lors du tir de la munition. L'explosion du ou des fils d'amorçage contribue d'abord à ce que la fonction propre de l'allumeur de charges propulsives soit remplie et que la charge propulsive soit amorcée. Le ou les fils d'amorçage contenant plus de 80 % en masse de titane, leur explosion donne également lieu à la vaporisation en fines particules de composés de titane. Le titane réagit aussi bien avec l'oxygène qu'avec l'azote. Sur le plan chimique, les particules représentent donc principalement de l'oxyde de titane et du nitrure de titane. Les fines particules de composés de titane forment une pellicule de protection sur la paroi du tube. De cette manière, l'allumeur de charges propulsives remplit également sa deuxième fonction, à savoir la diminution de l'érosion. Des études ont montré qu'une proportion de composés de titane de plus d'un pour mille dans les gaz de io propulsion contribuait à réduire l'érosion. Par conséquent, toute mesure consistant à ajouter des composés de titane à la poudre propulsive ou dans la douille combustible pour charge propulsive est inutile.
Selon une forme d'exécution de l'invention, l'allumeur de charges propulsives comporte au moins trois fils d'amorçage qui, une fois l'allumeur de charges propulsives monté, sont disposés de manière à être répartis en fonction de la charge propulsive. Cette mesure doit permettre d'obtenir un allumage surfacique uniforme de la charge propulsive.
Ci-après, l'invention est décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans une seule figure.
La figure présente la partie arrière d'une munition de grand calibre munie d'un allumeur de charges propulsives 10, d'une enveloppe 20, d'une douille combustible pour charge propulsive 30 et d'une charge propulsive 40. L'allumeur de charges propulsives 10 est conçu comme un allumeur électrique. L'allumeur de charges propulsives 10 est conçu sous forme allongée et introduit dans une cavité d'allumage 41 d'une charge propulsive 40. Contrairement à ce qui est représenté dans l'exemple de réalisation, l'allumeur de charges propulsives 10 peut également être conçu de manière à être entouré par une charge propulsive. Dans ce cas, la charge propulsive peut être constituée d'une poudre en vrac.
L'allumeur de charges propulsives 10 comporte au moins un fil d'amorçage dont la composition présente plus de 80 % en masse de titane. Dans l'exemple de 35 réalisation, cela est illustré par la présence des fils d'amorçage 11 a et 11 b.
Les fils d'amorçage 11 a et 11 b peuvent être reliés à une source de courant par leurs extrémités. L'allumeur de charges propulsives 10 est conçu de manière que la quantité d'énergie d'amorçage transmissible aux fils d'amorçage 11 a et 11 b soit telle qu'elle provoque leur explosion et leur vaporisation en fines particules. En raison de leur masse, les fils d'amorçage 11 a et 11 b devant être vaporisés produisent dans les gaz de propulsion une proportion de composés de titane qui représente plus d'un pour mille en masse. Cette proportion de composés de titane est suffisante pour io obtenir la réduction de l'érosion souhaitée.
L'allumeur de charges propulsives 10 sert principalement à amorcer la charge propulsive 40. En outre, l'allumeur de charges propulsives 10 permet d'obtenir une réduction de l'érosion du tube grâce aux fines particules de composés de titane qui protègent la paroi du tube.
L'allumeur de charges propulsives 10 comporte plusieurs fils d'amorçage 11 a et 11 b qui, une fois l'allumeur de charges propulsives monté, sont disposés de manière à être répartis en fonction de la charge propulsive 40. Ainsi, on obtient un allumage de la charge propulsive 40 uniforme et de grande surface.
De par sa structure allongée et sa forme extérieure, l'allumeur de charges propulsives 10 constitue essentiellement un corps cylindrique. L'allumeur de charges propulsives 10 étant un allumeur électrique, il comprend des composants conducteurs et des composants non-conducteurs. Lorsque le dispositif est relié à une source de courant électrique, les éléments conducteurs transmettent le courant aux fils d'amorçage 11 a et 11 b.
La source de courant électrique est raccordée par un premier branchement électrique 130 et un deuxième branchement électrique 120. Pour ce faire, on peut utiliser des pointes métalliques, par exemple, afin de garantir la connexion électrique. Le premier branchement électrique 130 est situé à l'extrémité d'un axe conducteur interne 13.
Le deuxième branchement électrique 120 se trouve sur une partie du filetage extérieur 12. Lorsque le circuit électrique est fermé, le courant circule dans les fils d'amorçage 11 a et 11 b et les fait exploser.
Dans le détail, le circuit est constitué des composants conducteurs suivants: le premier branchement électrique 130 l'axe interne 13 un écrou 14 un raccord pour fil d'amorçage sur l'écrou 14 io le fil d'amorçage 11a un raccord pour fil d'amorçage sur une douille 17 la douille 17 un autre raccord pour un autre fil d'amorçage sur la douille 17 l'autre fil d'amorçage 11 b un raccord pour fil d'amorçage sur une longue douille 18 la longue douille 18 la partie du filetage extérieur 12 le deuxième branchement électrique sur la partie du filetage extérieur 12.
L'isolation est assurée par les composants suivants: - une longue gaine d'isolation 15 comportant une extrémité isolante deux gaines d'isolation courtes 16a et 16b.
Essai préliminaire: Des essais préliminaires visant uniquement, dans un premier temps, à démontrer qu'un allumeur de charges propulsives composé de fils d'amorçage en titane permettait d'allumer une charge propulsive de manière sûre et sans problème, ont été réalisés. Lors d'un premier essai, on a utilisé, dans un souci de simplification, des fils d'amorçage de masse faible par rapport à celle de la charge propulsive. En effet, l'essai avait pour objectif de démontrer que l'explosion de fils d'amorçage permettait d'amorcer une plus grande masse de charge propulsive, et non pas de prouver que la proportion de composés de titane produite dans les gaz de propulsion était assez forte pour réduire notablement l'érosion du tube.
Ainsi, cet essai préliminaire présentait les caractéristiques suivantes: Poids de la charge propulsive: 8 000 g.
s - Type de charge propulsive: type JA2, cylindrique, à 7 ou 19 trous, poudre en vrac dont la composition chimique présente de la nitrocellulose (60 %), du diglycoldinitrate (24 %), de la nitroglycérine (15 %) et des additifs, fabriquée par: Nitrochemie Aschau GmbH.
- Conception de l'allumeur de charges propulsives: sous forme allongée, lo analogue à celle présentée sur la figure.
- L'allumeur de charges propulsives était entouré par la charge propulsive pulvérulente.
- L'allumeur de charges propulsives comportait 4 fils d'amorçage en titane.
- Chaque fil d'amorçage présentait un diamètre de 0,125 mm et une longueur de 50 mm.
- La masse totale des 4 fils d'amorçage représentait 4 fois 2,8 mg, soit environ 10 mg.
Sur le plan purement mathématique, l'énergie destinée à la vaporisation 20 représente 30 J par fil.
- L'énergie d'amorçage électrique dégagée s'élevait au moins à 27 kJ. Cette valeur est largement supérieure à celle de l'énergie nécessaire à la vaporisation, ce qui garantit un allumage par explosion de fils d'amorçage.
Cet essai a montré l'obtention d'un allumage fiable de la charge propulsive de 8 000 g.
Afin d'obtenir une diminution notable de l'érosion du tube, la masse du fil d'amorçage à vaporiser doit produire dans les gaz de propulsion une proportion de composés de titane qui représente plus d'un pour mille en masse. Cela signifie que la masse de titane utilisée lors de l'essai préliminaire est beaucoup trop faible par rapport à celle de la charge propulsive.
En vue de dépasser le seuil d'un pour mille indiqué précédemment, il est suffisant d'avoir recours à un fil de 8 g pour une charge propulsive de 8000 g par exemple. En effet, une masse donnée de titane donne lieu à la formation d'une masse plus importante de composés de titane (stoechiométrie).
Si l'on considère le fil d'une masse de 8 g et que l'on fixe un diamètre de 0,5 mm (resp. 1 mm), on obtient par le calcul une longueur de fil de 9 m (resp. 2,2 m).
On peut citer, à titre d'exemple, quelques dispositions possibles des fils de titane: Tout d'abord, il est possible de ne pas fractionner le fil susmentionné.
io Dans ce cas, la disposition prend, préférablement, la forme d'une spirale.
- Si l'on fractionne le fil en une multitude de fils différents, ceux-ci peuvent chacun présenter la forme d 'une spirale, les spirales étant ou non disposées les unes derrière les autres.
On peut également choisir une disposition telle qu'elle est représentée sur la figure unique. En raison de la grande longueur du fil dans l'exemple présenté, et afin d'obtenir une bonne transmission à la charge propulsive environnante, il est intéressant d'exploiter, dans la mesure du possible, la longueur de l'allumeur de charges propulsives dans la zone entourée par la charge propulsive pour répartir les fils.
Lors de l'explosion de fil, les composés de titane (TiO2, ...), formés sous l'effet du plasma chaud, sont accélérés dans le sens radial par rapport à la paroi du tube.
Liste des références 1 Munition Allumeur de charges propulsives 11 a Fil d'amorçage 11 b Fil d'amorçage 12 Partie du filetage extérieur Deuxième branchement électrique 13 Axe intérieur Premier branchement électrique 14 Ecrou 15 Longue gaine d'isolation 16a Gaine d'isolation courte 16b Gaine d'isolation courte 17 Douille 18 Douille Enveloppe Douille combustible pour charge propulsive Charge propulsive 41 Cavité d'allumage
Claims (9)
1. Allumeur électrique de charges propulsives (10) intégré dans une cavité d'allumage (41) d'une charge propulsive (40) ou entouré par la charge propulsive, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un fil d'amorçage (11 a, 11 b) contenant io du titane.
2. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un fil d'amorçage (11 a, 11 b) contient plus de 80 % en masse de titane.
3. Allumeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit au moins un fil d'amorçage (11 a, 11 b) à la forme d'une spirale.
4. Allumeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'allumeur est apte à être intégré dans une cavité d'allumage (41) d'une charge 20 propulsive (40) ou entouré par la charge propulsive.
5. Allumeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un fil d'amorçage (11 a, 11 b) est connecté à une source électrique apte à le volatiliser.
6. Allumeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite source électrique est apte à provoquer l'explosion et une vaporisation en fines particules dudit au moins un fil d'amorçage (11 a, 11 b).
3o
7. Allumeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois fils d'amorçage.
8. Procédé d'allumage d'une charge propulsive utilisant un allumeur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à vaporiser ledit au moins un fil d'amorçage (11 a, 11 b) afin d'allumer la charge propulsive, cette vaporisation produisant, dans les gaz de propulsion, une proportion de composés de titane qui représente plus d'un pour mille en masse. io
9. Application d'un allumeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, à une arme à tube de calibre supérieur à 50mm.
1O.Allumeur de charges propulsives (10) selon la revendication 1, qui comporte au moins 3 fils d'amorçage (11a, 11b) qui, une fois l'allumeur de charges propulsives io (10) monté, sont disposés de manière à être répartis en fonction de la charge propulsive.
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