FR3004530A1

FR3004530A1 - INFLAMMATOR AMORTI

Info

Publication number: FR3004530A1
Application number: FR1300896A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Caillaut; Pascal Milon
Original assignee: Nexter Munitions SA
Current assignee: Nexter Munitions SA
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2014-10-17
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: FR3004530B1

Abstract

L'invention a pour objet un inflammateur (1) comprenant un étage d'entrée pyrotechnique (2) et un étage de sortie (3) comprenant une charge de poudre d'allumage (9). Cet inflammateur est caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de combustion (12) vide interposée entre l'étage d'entrée (2) et l'étage de sortie (3), chambre de combustion qui est séparée de l'étage de sortie par une paroi (13) comportant au moins un orifice calibré (14).The invention relates to an igniter (1) comprising a pyrotechnic input stage (2) and an output stage (3) comprising a charge of ignition powder (9). This igniter is characterized in that it comprises an empty combustion chamber (12) interposed between the inlet stage (2) and the outlet stage (3), a combustion chamber which is separated from the stage of combustion. exit by a wall (13) having at least one calibrated orifice (14).

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des inflammateurs pyrotechniques. Les inflammateurs sont des composants pyrotechniques bien connus qui permettent d'engendrer une flamme à partir d'un 5 signal électrique ou mécanique. La flamme est utilisée pour assurer l'allumage d'une composition, par exemple une composition fumigène ou bien une charge propulsive d'une munition ou d'un missile. Les inflammateurs classiques comprennent un étage 10 d'entrée et un étage de sortie pyrotechniques. L'étage d'entrée comprend une composition pyrotechnique pouvant réagir à une stimulation électrique ou mécanique, par exemple une composition associant le zirconium et le perchlorate de potassium. L'étage de sortie comprend une (ou 15 plusieurs) compositions renforçatrices de flamme qui est (ou sont) initiées par l'étage d'entrée et qui assurent un régime soutenu à la flamme engendrée. Les inflammateurs classiques ont un régime de mise en combustion rapide. L'étage de sortie est pratiquement en 20 contact avec l'étage d'entrée. L'étage d'entrée fournit une pression de gaz importante qui assure l'initiation de l'étage de sortie en quelques millisecondes. Ce dernier s'enflamme rapidement et fournit une flamme de sortie pour le composant qui dure plusieurs dizaines de millisecondes. 25 Les pressions de gaz habituelles fournies par de tels inflammateurs dépassent une quinzaine de Mégapascals. Dans certains type d'utilisations, par exemple pour l'allumage de certains chargements propulsifs, il est nécessaire de réduire la pression des gaz fournis par un tel 30 inflammateur. Les solutions habituelles prévoient simplement l'adaptation de la nature et des masses des compositions pyrotechniques mises en oeuvre dans l' inflammateur. Cependant ces solutions sont limitées par le fait que les compositions pyrotechniques utilisées ont généralement un régime de combustion relativement vif. L'invention a pour but de proposer un inflammateur pouvant fournir de façon soutenue une pression de gaz qui 5 reste modérée (inférieure à une dizaine de Mégapascals). Ainsi l'invention a pour objet un inflammateur comprenant un étage d'entrée pyrotechnique et un étage de sortie comprenant une charge de poudre d'allumage, inflammateur caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de combustion 10 vide interposée entre l'étage d'entrée et l'étage de sortie, chambre de combustion qui est séparée de l'étage de sortie par une paroi comportant au moins un orifice calibré. Avantageusement l'orifice calibré pourra avoir un diamètre compris entre 1 mm et 4 mm. 15 La chambre de combustion pourra avoir un volume compris entre 100% et 500% du volume de la charge de poudre d'allumage. La poudre d'allumage pourra être constituée par une poudre propulsive. 20 L'étage d'entrée pourra comporter un composant pyrotechnique générateur de flamme. 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 25 annexés et dans lesquels : La figure 1 montre en coupe longitudinale un inflammateur selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 montre schématiquement la pression de sortie d'un inflammateur selon l'invention en comparaison avec celle 30 d'un inflammateur selon l'art antérieur. En se reportant à la figure 1, un inflammateur 1 selon l'invention comporte un étage d'entrée pyrotechnique 2 et un étage de sortie pyrotechnique 3.The technical field of the invention is that of pyrotechnic igniters. Inflammators are well known pyrotechnic components which make it possible to generate a flame from an electrical or mechanical signal. The flame is used to ignite a composition, for example a smoke composition or a propellant charge of a munition or a missile. Conventional igniters include an input stage and a pyrotechnic output stage. The input stage comprises a pyrotechnic composition that can react to electrical or mechanical stimulation, for example a composition associating zirconium and potassium perchlorate. The output stage comprises one (or more) flame enhancer compositions which are (or are) initiated by the input stage and which provide a sustained regime to the generated flame. Conventional igniters have a fast burning regime. The output stage is substantially in contact with the input stage. The input stage provides a large gas pressure which ensures the initiation of the output stage in milliseconds. This ignites quickly and provides an exit flame for the component that lasts several tens of milliseconds. The usual gas pressures provided by such igniters exceed about fifteen megapascals. In certain types of use, for example for the ignition of certain propellant charges, it is necessary to reduce the pressure of the gases supplied by such an igniter. The usual solutions simply provide for the adaptation of the nature and the masses of the pyrotechnic compositions used in the igniter. However, these solutions are limited by the fact that the pyrotechnic compositions used generally have a relatively high combustion rate. The object of the invention is to provide an igniter which can provide a sustained gas pressure which remains moderate (less than about ten megapascals). Thus, the subject of the invention is an igniter comprising a pyrotechnic input stage and an output stage comprising a charge of ignition powder, igniter, characterized in that it comprises a vacuum combustion chamber interposed between the stage of ignition. input and output stage, combustion chamber which is separated from the output stage by a wall having at least one calibrated orifice. Advantageously, the calibrated orifice may have a diameter of between 1 mm and 4 mm. The combustion chamber may have a volume of between 100% and 500% of the volume of the powder charge. The ignition powder may be constituted by a propellant powder. The input stage may comprise a pyrotechnic flame generator component. The invention will be better understood on reading the following description of a particular embodiment, a description given with reference to the appended drawings and in which: FIG. 1 shows in longitudinal section an igniter according to an embodiment of FIG. the invention. Figure 2 schematically shows the outlet pressure of an igniter according to the invention in comparison with that of an igniter according to the prior art. Referring to FIG. 1, an igniter 1 according to the invention comprises a pyrotechnic input stage 2 and a pyrotechnic output stage 3.

L'étage d'entrée 2 est constitué par un composant pyrotechnique 4 générateur de flamme qui comprend une alvéole 5 renfermant une composition inflammatrice 6, par exemple une composition associant zirconium (45% en masse) et perchlorate de potassium (55% en masse). De telles compositions sont bien connues de l'Homme du Métier. L'alvéole 5 est fixée (par soudage ou collage) dans un logement d'une embase 7. Des moyens de connexion électrique 8 (fils ou broches) permettent de relier le composant 10 pyrotechnique 4 à un générateur électrique (non représenté). L'étage de sortie pyrotechnique 3 comporte une charge d'une poudre d'allumage 9, qui est par exemple une poudre simple base ou double base utilisée dans les munitions de petit calibre (calibre inférieur ou égal à 15mm) ou moyen 15 calibre (calibre compris entre 15 mm et 50 mm), par exemple une poudre à grains sphériques de 1 mm de diamètre. La charge de poudre 9 est placée dans un logement cylindrique 11 d'un godet 10 cylindrique d'axe 20 qui est fixé à l'embase 7 par exemple par soudure. Le godet 10 20 délimite également une chambre de combustion 12, qui est vide et qui est interposée entre l'étage d'entrée 2 et l'étage de sortie 3. La chambre de combustion 12 est séparée de l'étage de sortie 3 par une paroi 13 comportant au moins un orifice 25 calibré 14. L'étage de sortie 3 est relié à l'extérieur par un perçage axial 15. Ce dernier est obturé par une feuille métallique mince 16 qui est détruite lors de l'initiation. Cette feuille 16 assure l'étanchéité du composant 1 ainsi que le confinement nécessaire à la charge de poudre 9 pour un bon 30 régime de combustion. La chambre de combustion 12 constitue un volume à l'intérieur duquel les gaz engendrés par le composant 4 se détendent avant de passer au travers de l'orifice 14.The input stage 2 is constituted by a pyrotechnic component 4 flame generator which comprises a cell 5 enclosing an inflammatory composition 6, for example a composition associating zirconium (45% by weight) and potassium perchlorate (55% by weight) . Such compositions are well known to those skilled in the art. The cell 5 is fixed (by welding or gluing) in a housing of a base 7. Electrical connection means 8 (wires or pins) make it possible to connect the pyrotechnic component 4 to an electric generator (not shown). The pyrotechnic output stage 3 comprises a charge of an ignition powder 9, which is for example a single base or double base powder used in small caliber ammunition (caliber less than or equal to 15 mm) or medium caliber ammunition ( gauge between 15 mm and 50 mm), for example a powder with spherical grains 1 mm in diameter. The powder charge 9 is placed in a cylindrical housing 11 of a cylindrical bucket 10 having an axis 20 which is fixed to the base 7, for example by welding. The bucket 10 also delimits a combustion chamber 12, which is empty and which is interposed between the inlet stage 2 and the outlet stage 3. The combustion chamber 12 is separated from the outlet stage 3 by a wall 13 having at least one calibrated orifice 14. The output stage 3 is connected to the outside by an axial bore 15. The latter is closed by a thin metal sheet 16 which is destroyed during the initiation. This sheet 16 seals the component 1 as well as the confinement necessary for the powder charge 9 for a good combustion regime. The combustion chamber 12 constitutes a volume inside which the gases generated by the component 4 relax before passing through the orifice 14.

L'orifice calibré 14 a un diamètre compris par exemple entre 1 mm et 4 mm pour une chambre 12 dont le volume est compris entre 100% et 500% du volume de la charge de poudre d'allumage 9. Le volume de la chambre 12 et le calibre de l'orifice 14 sont choisis en fonction de la détente recherchée pour les gaz engendrés par le composant générateur de flamme 4. Avec une chambre 12 de volume important il sera possible de donner à l'orifice 14 un diamètre plus important.The calibrated orifice 14 has a diameter of, for example, between 1 mm and 4 mm for a chamber 12 whose volume is between 100% and 500% of the volume of the charge of ignition powder 9. The volume of the chamber 12 and the caliber of the orifice 14 are chosen as a function of the relaxation desired for the gases generated by the flame generator component 4. With a chamber 12 of large volume it will be possible to give the orifice 14 a larger diameter.

A titre d'exemple on a ainsi réalisé un inflammateur associant un étage d'entrée 2 comprenant 50 à 80 milligrammes de composition pyrotechnique primaire Zirconium / Perchlorate de potassium et un étage de sortie 3 de 100 à 200 grammes de poudre d'allumage double base à grains sphériques de lmm de diamètre. Lorsque ce composant est réalisé selon l'art antérieur, c'est à dire avec un contact pratiquement direct entre l'étage d'entrée 2 et l'étage de sortie 3, la pression de sortie de l'étage d'entrée 2 a tendance à expulser hors de son logement la poudre d'allumage 9 avant même de l'avoir initiée. Ceci pose un problème de régularité et de pic de pression en sortie de l'inflammateur 1. La figure 2 montre (repère 17) une courbe schématisant la pression de sortie d'un tel inflammateur selon l'art antérieur. La valeur du pic de pression 19 dépend de la quantité de matériaux pyrotechniques mis en oeuvre. Elle peut atteindre plusieurs dizaines de Méga Pascals. Lorsqu'on réalise un inflammateur conforme à l'invention et comprenant les mêmes compositions pyrotechniques (en nature et en masse) mais pour lequel les étages d'entrée 2 et de sortie 3 sont séparés par une chambre de combustion 12 ayant un volume de 500 à 2500 mm3 (soit entre 100% et 500% du volume de la charge de poudre d'allumage 9), chambre 12 délimitée par une cloison 13 ayant un orifice 14 de 1 à 4 mm de diamètre, on obtient une courbe de pression du type de celle désignée par le repère 18. La pression de sortie de l'inflammateur est alors fortement réduite grâce au volume de la chambre 12. Le niveau du pic de pression de sortie peut être pratiquement réduit de 50% pour une pression de fonctionnement stabilisée Ps qui reste sensiblement du même ordre de celle obtenue avec l'initiateur selon l'art antérieur. La valeur du pic de pression réduit dépendra du volume de la chambre 12. La diminution maximale est obtenue avec un volume de cette chambre égal à cinq fois celui de la charge d'allumage 9. Diverses variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est en particulier possible de remplacer l'orifice 15 unique 14 par plusieurs orifices de plus petit diamètre régulièrement répartis angulairement autour de l'axe 20 de l'initiateur 1.By way of example, an igniter comprising an input stage 2 comprising 50 to 80 milligrams of primary pyrotechnic composition Zirconium / potassium perchlorate and an output stage 3 of 100 to 200 grams of dual base ignition powder has thus been realized. spherical grains lmm in diameter. When this component is produced according to the prior art, ie with a substantially direct contact between the input stage 2 and the output stage 3, the output pressure of the input stage 2 a tendency to expel from its housing the ignition powder 9 even before initiating it. This poses a problem of regularity and peak pressure at the output of the igniter 1. FIG. 2 shows (reference 17) a curve schematizing the output pressure of such an igniter according to the prior art. The value of the pressure peak 19 depends on the quantity of pyrotechnic materials used. It can reach several tens of Mega Pascals. When producing an igniter according to the invention and comprising the same pyrotechnic compositions (in nature and in bulk) but for which the inlet 2 and outlet 3 stages are separated by a combustion chamber 12 having a volume of 500 at 2500 mm 3 (ie between 100% and 500% of the volume of the charge of ignition powder 9), chamber 12 delimited by a partition 13 having an orifice 14 of 1 to 4 mm in diameter, a pressure curve of The output pressure of the igniter is then greatly reduced by the volume of the chamber 12. The level of the output pressure peak can be practically reduced by 50% for a stabilized operating pressure. Ps which remains substantially of the same order as that obtained with the initiator according to the prior art. The value of the reduced peak pressure will depend on the volume of the chamber 12. The maximum decrease is obtained with a volume of this chamber equal to five times that of the ignition charge 9. Various variants are possible without departing from the scope of the invention. It is in particular possible to replace the single orifice 14 by several orifices of smaller diameter uniformly angularly distributed about the axis 20 of the initiator 1.

Claims

CLAIMS1- Inflammator (1) comprising a pyrotechnic input stage (2) and an output stage (3) comprising a charge of ignition powder (9), igniter characterized in that it comprises a combustion chamber (12) ) vacuum interposed between the input stage (2) and the output stage (3), combustion chamber (12) which is separated from the output stage (3) by a wall (13) comprising at least a calibrated orifice (14).

2- Inflammator according to claim 1, characterized in that the calibrated orifice (14) has a diameter of between 1 mm and 4 mm.

3. Inflammator according to one of claims 1 or 2, characterized in that the combustion chamber (12) has a volume between 100% and 500% of the volume of the ignition powder charge (9).

4. Inflammator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ignition powder (9) is constituted by a propellant powder.

5. Inflammator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the input stage (2) comprises a pyrotechnic component (4) flame generator.