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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION
La présente invention est relative aux cartouches génératrices de gaz, brûlant lentement, qui contiennent des charges ne donnant sensiblement pas de cendres et qui se prêtent à être employées avec des dispositifs mécaniques dont le fonctionnement exige la production graduelle d'une forte pression, par exemple de plusieurs centaines d'atmosphères.
Comme exemples de dispositifs mécaniques de ce genre on peut citer: les éjecteurs de liquide à haute pression, les démar- reurs pour moteurs, les dispositifs basculeurs pour bennes Charges ou cartouches génératrices de gaz sous pression pour l'actionnement de dispositifs mécaniques.
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de camions, les vérins, presses, commandes de disjoncteurs électriques, moteurs à gaz comprimé, freins et autres dis- positifs actionnés par le mouvement d'un piston.
Les caractéristiques de combustion des compositions explosives de propulsion ordinaires contenant de la nitrocel- lulose rendue colloïdale, sont telles que les tentatives d'u- tiliser pour la production graduelle de fortes pressionsdes cartouches de cette nature, de construction ordinaire, ont jusqu'à présent manqué leurs objectifs. L'allure à laquelle l'explosif brûle dans un espace limité s'accélère si rapide- ment au fur et à mesure que la pression se développe que le temps pris par la combustion de la totalité de la charge se monte rarement à plus de 'deux secondes et se chiffre généra- lement par une fraction d'une seconde.
En outre, le rapport entre la pression maximum et la pression développée finale- ment augmente si notablement avec l'accroissement de la den- sité de charge que dans beaucoup de cas ces cartouches ne peuvent produire de fortes pressions finales sans imprimer un choc indésirable à quelque partie de l'appareil.
Pour la fabrication d'amorces de sûreté il a été proposé de donner aux matières combustibles la forme d'une baguette mince et de protéger la baguette de manière à l'obli- ger de brûler graduellement de bout en bout. Plus particuliè- rement, on a proposé d'actionner des torpilles automobiles par la pression d'un gaz produit par la combustion d'une co- lonne comprimée de disques en une matière explosive collolda- le à double base, brûlant d'elle-même, qui est vernie à sa surface longitudinale et est enfoncée sous pression dans une enveloppe métallique à emboîtement étanche.
On a aussi pro- posé d'engendrer une pression élevée dans un générateur de vapeur en projetant de l'eau dans les gaz chauds produits en
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brûlant une série de baguettes d'une composition contenant de la nitroglycérine, du fulmicoton, de la vaseline et du camphre, noyées dans un mélange de camphre et de vaseline.
Dans le brevet belge N . 413.440 on a décrit et re- vendiqué des charges et cartouches composées convenant pour engendrer de fortes pressions durant un grand nombre de se- condes sans donner lieu à des rapports exagérément grands en- tre la pression maximum et la pression finale. Les charges ou cartouches employées selon la description de ce brevet comprennent un élément de charge capable de combustion à pro- pagation spontanée lorsqu'on l'allume sensiblement à la pres- sion atmosphérique, et un ou plusieurs autres éléments de charge qui ne sont capables de s'allumer qu'à des pressions dépassant considérablement la pression atmosphérique, engen- drées par la combustion des éléments de charge précédents, y compris l'agent d'allumage.
Pour constituer les éléments de charge on évite les compositions explosives de propulsion ordinaires, leur emploi se limitant à la partie initiale du chapelet d'allumage, qui elle-même engendre une pression ne dépassant guère environ 10 atmosphères.
Dans la demande de brevet anglais N . 18.779/36 on a aussi décrit une charge composée pour cartouches destinées à des fins analogues, dans laquelle au moins un des éléments de charge est constitué d'une composition rendue compacte con- tenant de la nitroguanidine.
Bien que les charges composées et les cartouches contenant celles-ci, décrites dans ces deux brevets, satis- fassent entièrement aux fins spécifiées, leur fabrication est peu commode en ce sens que les matières citées à titre d'exem- ple sont hygroscopiques et coûteuses.
La demanderesse a trouvé que des cartouches satis- faisant aux fins spécifiées et aptes à développer des pressions
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très considérables à une allure lente avantageuse sans donner lieu à des rapports exagérément élevés entre la pression maxi- mum et la pression finale, peuvent être préparées avantageu- sement au moyen de compositions explosives de propulsion or- dinaires ne donnant pas de cendres et de fumée et brûlant d'el- les-mêmes, à condition de les employer sous forme de bâtons massifs et de les protéger de la manière décrite ci-après contre un allumage superficiel général provoqué par leurs gaz de flamme, afin qu'elles ne brûlent que dans la direction de leurs axes longitudinaux.
Suivant la présente invention, une cartouche ou charge génératrice de gaz à combustion lente comprend une composition explosive de propulsion, ne donnant sensiblement pas de cendres et apte à brûler d'elle-même, ayant la forme d'un bâton massif qui n'est exposé à l'allumage qu'à une ex- trémité et dont la surface longitudinale est protégée en en- roulant étroitement sur le bâton, de manière à produire un recouvrement, un ruban ou une feuille d'une matière consti- tuant en combinaison avec une substance augmentant l'adhé- rence un écran étroitement adhérent qui empêche pendant la combustion du bâton le contact des gaz de flamme avec la surface protégée du bâton.
Les explosifs propulsifs employés sont de préféren- ce des agents propulsifs exempts de dissolvant, par exemple de la cordite sans dissolvant ou agents propulsifs à double base analogues. Dans certains cas, on peut employer des bâtons d'agents propulsifs dont la fabrication implique l'u- tilisation d'un dissolvant volatil.
Toutefois, la difficulté de produire des bâtons, homogènes et suffisamment exempts de dissolvant, faits d'agents propulsifs de cette nature, à base simple ou double, devient extrême quand le diamètre du
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bâton finalement produit dépasse 1 centimètre, et étant donné que les nécessités pratiques relatives au volume et à la pression de gaz requis pour actionner avec succès des dis- positifs du genre indiqué en conjugaison avec les vitesses de combustion caractéristiques des explosifs propulsifs so- lides, exigent généralement l'emploi de bâtons d'un diamè- tre supérieur à 1 centimètre, il faut préférer en pratique un agent propulsif sans dissolvant.
La matière d'enroulement enveloppante peut consis- ter en un support fibreux ou textile, par exemple en ruban tissé, papier ou matière analogue, enduit et/ou imprégné d'une matière cimenteuse augmentant l'adhérence, comme une composition thermo-plastique de dérivé de cellulose, une composition résineuse, une composition de caoutchouc ou de caoutchouc et huile oxydée, ou une composition bitumineuse.
La matière enveloppante peut aussi consister en une matière homogène telle que l'acétocellulose, la cellulose régénérée, le caoutchouc régénéré ou matière analogue, et dans ce cas la matière augmentant l'adhérence peut être un dissolvant volatil de la matière enveloppante et/ou de l'agent propul- sif lui-même.
Quand la composition augmentant l'adhérence exerce un effet dissolvant sur le bâton, il est avantageux d'appli- quer un enrobage final d'une matière de vernissage ne pro- pageant pas sa propre combustion, de manière que l'écran ne perde pas son effet de protection en s'imprégnant de la com- position propulsive dissoute.
Dans tous les cas, l'écran achevé est tel qu'il ne propage pas sa propre combustion.
Le dispositif d'allumage employé en association avec le bâton ou cylindre enveloppé peut être constitué par une capsule de percussion ou une tête d'amorce ordinaire à basse ou haute tension, en combinaison avec un dispositif d'amorçage @
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tel qu'une petite charge de poudre propulsive, une amorce- étoupille ou amorce analogue, qui est en contact avec l'ex- trémité à allumer du bâton enveloppé. De plus, on peut em- ployer comme partie du dispositif d'amorçage un bouchon ou disque d'une composition propulsive solide en vue d'assurer un allumage énergique de l'extrémité exposée du bâton envelop- pé. On peut atteindre ce but en laissant non enveloppée une courte longueur de l'extrémité d'allumage du bâton.
La douille de la cartouche peut être faite en une matière relativement peu résistante telle que le papier, et les matières employées pour la fabrication de douilles en pa- pier de cartouches de fusil conviennent pour exécuter la présente invention.
En service on peut associer les cartouches à une cage de support métallique laissant non supportée en un cer- tain endroit voulu une partie de la paroi de la cartouche, de manière qu'un évent pour les gaz de combustion se forme sous la pression produite par la combustion du dispositif d'amorça- ge ou de la partie initiale de la charge, Lorsque les cartou- ches sont amorcées par une capsule de percussion de forme usu- elle, elles peuvent être agencées pour laisser fuser les gaz près du culot, et lorsqu'elles sont amorcées au moyen d'un'' . dispositif électrique, elles peuvent avantageusement être agencées pour laisser fuser les gaz à l'extrémité avant ou près de celle-ci, et dans ce cas l'emploi d'une cage de support métallique n'est pas nécessaire.
En employant comme charge pour des cartouches géné- ratrices de gaz, conformément à la présente invention, des bâtons d'explosif propulsif solide enveloppés, on procure l'a- vantage que la vitesse de combustion ne varie pas irrégulière- ment et incontrôlablement par suite de la destruction ou du déplacement de l'écran aux abords de la partie en combustion du bâton de manière que les gaz de flamme traversent l'écran
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ou pénètrent entre lui et le bâton au-delà du point de com- bustion en déjouant ainsi l'intention dans laquelle on emploie l'écran.
Par suite, on peut employer des charges conformes à l'invention sans recourir à une douille indestructible à em- boitement étanche comme on en utilisait jusqu'à présent, et on peut éventuellement les employer avec succès sans autre protection extérieure que celle assurée par l'enveloppe enrou- lée.
Il est clair que l'extrémité éloignée ainsi que la surface cylindrique du bâton doivent être protégés contre un allumage prématuré, et que lorsqu'on emploie le cylindre en- veloppé conjointement avec une douille de cartouche, on peut faire en sorte que le cylindre enveloppé s'emboîte dans la douille de manière étanche aux gaz afin de protéger l'extré- mité éloignée contre une fuite de gaz de flamme entre l'enve- loppe enroulée et la douille. Toutefois, on préfère appliquer sur la surface de l'extrémité éloignée une protection positive de manière qu'un emboîtement étanche de la cartouche envelop- pée enfoncée dans la douille ne soit pas nécessaire.
On décrira l'invention ci-après à l'aide des exemples suivants en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
Figs. 1 et 2 représentent des cartouches laissant fuser les gaz près du culot, destinées à être allumées par percussion, et
Fig. 3 montre une cartouche agencée pour l'allumage par devant à l'aide d'une tête d'amorçage électrique.
EXEMPLE 1.
La cartouche chargée suivant cet exemple est repré- sentée sur la Fig. 1.
Un emploie une douille de.cartouche 1 en papier non doublé comportant deux évents de 8 millimètres de diamètre disposés à 16 millimètres du culot métallique 2. Les diamètres
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extérieur et intérieur de la douille correspondent à ceux d'une douille ordinaire de calibre 12, savoir respectivement à 19,9 et 18,6 millimètres, mais la longueur est un peu plus grande.
Les dispositifs d'allumage sont placés près du culot de la cartouche et comprennent la capsule de percussion 3, une charge d'amorçage 4 de 0,4 gramme de poudre à canon Schul- tze et de 25 millimètres d'étoupille 5 et un disque 6 de 1 gramme de cordite Ardeer sans dissolvant ayant un diamètre de 15,2 millimètres et ayant comme composition 29% de nitrogly- cérine, 65% de nitrocellulose et 6% de diéthyl-diphényl-urée.
La charge principale 7 se compose d'un bâton de 37 grammes de cordite Ardeer sans dissolvant, de la même composition, ayant une longueur de 127 millimètres et un diamètre de 15,2 milli- mètres et étroitement enveloppé, depuis l'extrémité d'allumage, d'un ruban adhésif 8 d'isolation électrique de 1700 millimètres de longueur et 13 millimètres de largeur, pesant 8,85 grammes par mètre. Un disque 9 de "plasticine" est serré sur une extrémité du bâton et maintenu en position par l'extrémité saillante du ruban. On insère dans la douille de cartouche le bâton enveloppé, avec l'extrémité exposée en contact avec le disque de cordite Ardeer, et on ferme la cartouche au moyen d'un disque de carton et d'une sertissure 11.
Lorsqu'on la munit d'une cage à emboîtement étanche comportant des évents qui coincident avec ceux de la douille de cartouche et qu'on la soumet à un essai d'allumage dans un récipient clos d'une capacité de 1050 centimètres cubes, la cartouche développe une pression maximum de 53 atmosphères en environ 40 secondes, la pression finale étant d'environ 46 atmosphères.
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EXEMPLE 2.
La cartouche suivant cet exemple est représentée sur la fig. 2.
On emploie une douille de cartouche 1 en papier non. doublé comportant un culot métallique 2 à capsule de percussion 3 de 0,25 gramme. Les diamètres extérieur et in- térieur de la douille de papier correspondent à ceux d'une 'douille ordinaire de calibre 12, savoir respectivement à 19,9 et 18,6 millimètres, mais la longueur est un peu plus grande. Le dispositif d'allumage comprend une capsule de percussion, une charge d'amorçage 4 de 0,1 gramme de poudre à canon Schultze., une étoupille 5 ayant 150 millimètres de longueur et un bouchon 6 de 5,5 grammes de cordite Ardeer sans dissolvant, ayant un diamètre de 15,3 millimètres et une longueur de 20 millimètres, tous ces éléments étant chargés dans le culot de la douille.
La cordite Ardeer a comme composition: 38,5 % de nitroglycérine, 47,5 % de ni- trocellulose et 14 % d'agents modérateurs. Un disque de caout- chouc blanc 12 ayant un diamètre extérieur légèrement plus grand que celui de la douille et une épaisseur de 3 milli- mètres est placé entre le dispositif d'allumage et la charge principale 7, ce disque étant percé d'une perforation cen- trale d'un diamètre de 7 millimètres.
La charge principale est constituée par un bâton de 120 millimètres de longueur de la même composition de cordite Ardeer, pesant 33,5 gram- mes, qui est enveloppé en hélice, à recouvrement, en com- mençant par l'extrémité d'allumage, d'un ruban adhésif 8 d'isolation électrique ayant une longueur de 1100 millimètres et une largeur de 13 millimètres et pesant 8,85 grammes par mètre. L'extrémité de la charge, opposée au dispositif d'allumage, est protégéer par un prolongement de l'enveloppe hélicoïdale,m rabattu et serré contre la surface d'extrémité.
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On insère dans la douille de cartouche le bâton enveloppé, avec son extrémité exposée en contact avec le disque de caoutchouc blanc qui protège contre les gaz de combustion engendrés par le dispositif d'allumage la surface longitu- dinale enveloppée, tandis qu'on laisse en contact avec ces gaz, de manière qu'ils produisent l'allumage à travers le trou central, la surface d'extrémité de la charge. La douille est fermée par un disque de carton 10 de 1,6 millimètre fixé par une sertissure Il de douille de cartouche à fusil du type usuel. Lorsqu'on l'essaie de la manière décrite à l'Exemple 1 dans un récipient clos d'une capacité de 570 centimètres cubes, la cartouche développe graduellement en 25 secondes une pression maximum d'environ 123 atmosphères, la pression finale étant d'environ 102 atmosphères.
EXEMPLE¯3.
Dans cet exemple la douille de cartouche, le dis- positif d'allumage et le disque de caoutchouc blanc sont les mêmes que ceux décrits ci-dessus à l'Exemple 2. La charge principale comprend une longueur de 130 millimètres de la même cordite Ardeer que celle employée à l'Exemple 2, pesant 36,2 grammes et enveloppée de deux couches hélicoïdales de ruban adhésif chirurgical, la longueur employée étant de 2000 millimètres et la largeur du ruban étant de 12 milli- mètres. Le ruban pèse 2,1 grammes par mètre. Une extrémité de la charge est protégée en repliant un prolongement de l'enveloppe hélicoïdale et en le serrant contre la surface d'extrémité. On introduit la charge dans la douille et on ferme la douille comme c'est décrit ci-dessus à l'Exemple 2.
Lorsqu'on essaie la cartouche de la manière décrite à l'Exem- ple 1 dans un récipient clos d'une capacité de 1050 centi- mètres cubes, elle développe en 36 secondes une pression ma- ximum d'environ 68 atmosphères, la pression finale étant
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d'environ 61 atmosphères.
EXEMPLE 4.
Dans cet exemple, la douille de cartouche, la capsule et le disque de caoutchouc blanc sont les mêmes que ceux décrits ci-dessus à l'Exemple 2. En plus de la capsule de percussion, le dispositif d'amorçage comprend 0,4 gramme de poudre,à canon Schultze, une étoupille de 150 millimètres de longueur et 12,5 millimètres de la.rgeur de cordite Ardeer ayant un diamètre de 15,2 millimètres et pesant 3,7 grammes.
Cette cordite Ardeer a comme composition: 30 % de nitrngly- cérine, 64 % de nitrocellulose et 6 % de diéthyl-diphényl-urée.
La charge principale se compose de 127 millimètres de la même cordite Ardeer enveloppée en hélice d'un ruban de caoutchouc gris adhésif ayant 500 millimètres de longueur, 19,3 milli- mètres de largeur et 0,8 millimètre d'épaisseur et pesant 27,7 grammes par mètre. Une extrémité de la charge est pro- tégée en repliant un prolongement de l'enveloppe hélicoïdale et en le serrant contre la surface d'extrémité. On introduit cette charge dans la douille et on ferme la douille de la manière décrite aux exemples précédents. Lorsqu'on essaie la cartouche de la manière décrite à l'Exemple 1 dans un réci- pient clos d'une capacité de 1050 centimètres cubes, elle développe en 33 secondes une pression maximum d'environ 59 atmosphères, la pression finale étant de 48 atmosphères.
EXEMPLE 50
Dans cet exemple la douille de cartouche, le dispo- sitif d'allumage et le disque de caoutchouc blanc sont les mêmes que ceux employés à l'Exemple 2. La charge principale se compose de 76 millimètres de la même cordite Ardeer que celle employée à l'Exemple 2 et pèse 21,2 grammes. Elle est enveloppée hélicoïdalement de 620 millimètres d'un ruban de papier masquant, large de 25 millimètres et pesant 4,9 grammes-
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par mètre, qui est garni d'un enduit adhésif thermoplastique.
On introduit cette charge dans la douille et on ferme celle- ci de la manière décrite à l'Exemple 2. Lorsqu'on essaie la cartouche comme à l'Exemple 1 dans un récipient clos d'une capacité de 1260 centimètres cubes, elle développe en 33 secondes une pression maximum d'environ 29 atmosphères, la pression finale étant d'environ 27 atmosphères.
EXEMPLE 6.
La douille de cartouche est la même qu'à l'Exemple 2 et l'allumage se transmet de la capsule de percussion par 0,45 gramme de poudre à canon Schultze et par une étou- pille de 250 millimètres à un disque de 4 grammes d'une cor- dite Ardeer ayant comme composition 29 % de nitroglycérine, 65 % de nitrocellulose et 6 % de diéthyl-diphényl-urée. La charge principale est constituée par un bâton de cordite Ardeer d'une composition différente, savoir de la composi- tion employée selon l'Exemple 2, le bâton ayant un diamètre de 15,3 millimètres et une longueur de 76 millimètres et pesant 21 grammes non enveloppé.
On protège le bâton en l'immergeant dans de l'acétone et en l'enveloppant étroite- ment d'une bande d'acétocellulose soluble dans l'acétone, qui a 96 millimètres de large et 0,22 millimètres d'épaisseur et qui est un peu plus longue que le bâton, le recouvrement étant scellé à l'aide d'acétone.
On scelle à la "plasticine" une extrémité du bâton enveloppé et on insère le bâton avec son extrémité exposée en contact avec le disque de 4 grammes. Essayée de la manière décrite à l'Exemple 1, la cartouche produit en 32 secondes et demie une pression maximum de 28,5 atmosphè- res, la pression finale étant de 27,2 atmosphères.
EXEMPLE 7.
Cet exemple décrit une cartouche agencée pour
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l'allumage par devant et représentée sur la fig. 3.
La charge est constituée par un cylindre homogène solide 7 de cordite sans dissolvant, ayant 108 millimètres de longueur et 23 millimètres de diamètre et pesant 67 grammes, qui se compose de 33,5 % de nitroglycérine, 51 % de nitrocellulose, 5 % de diéthyl-diphényl-urée, 7 % de diamyl-phtalate et 1,5 % de nitrate de potassium. Un ruban 8 ayant 1400 millimètres de longueur et 13 millimètres de large, imprégné d'une composition adhésive d'huile de ricin, . est enroulé étroitement sur le bâton en hélice à recouvre- ment,de manière qu'à une extrémité du bâton 10 millimètres restent non couverts, l'autre extrémité étant scellée par un disque de ruban adhésif analogue sur lequel est rabattue la partie saillante de l'enveloppe.
On insère le cylindre en- veloppé, son extrémité scellée en avant, dans une douille de cartouche à fusil 1 en papier, qui a un diamètre extérieur de 26 millimètres, un diamètre intérieur de 24,5 millimètres et une longueur de 130 millimètres. La douille est garnie d'une bague de laiton 2 comportant une électrode centrale isolée 14. Le dispositif d'allumage est constitué par une tête d'amorce électrique ordinaire 17 à basse tension, dont les fils isolés 13 sont connectés respectivement au culot de laiton et à l'électrode centrale et sont amenés en avant entre la douille et le cylindre enveloppé, de manière que la tête d'amorce soit en contact avec l'extrémité exposée du bâton.
On introduit aussi en contact avec l'extrémité ex- posée du bâton une amorce-étoupille 5 de 33 millimètres de longueur, pesant 0,22 gramme, de 0,1 gramme de poudre à canon
Schultze 4, et on ferme la douille au moyen d'un disque de celluloïd 10, ayant un diamètre de 24,5 millimètres et une épaisseur de 0,5 millimètre, et par une sertissure de douille de fusil 11 du type u suel.
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Lorsque on charge la cartouche directement dans la culasse d'un récipient d'essai d'une capacité d'environ 1330 centimètres cubes et qu'on met à feu la tête d'amorce en y envoyant un courant d'allumage approprié, une pression maximum d'environ 89 atmosphères se développe graduellement en environ 25 secondes, la pression finale étant d'environ 59 atmosphères.
EXEMPLE 8.
Cet exemple illustre l'emploi d'une charge envelop- pée non enfermée.
On enveloppe d'un ruban adhésif de matière textile de 730 millimètres, enroulé en hélice double à recouvrement, comme décrit à l'Exemple 4, une tige de 280 millimètres sur 7 millimètres de diamètres, constituée de cordite sans dissol- vant, d'un poids de 19,3 grammes, et se composant de 41 % de nitroglycérine, 52 % de nitrocellulose et 7 % de diéthyl- diphényl-urée. On laisse à nu à une extrémité 25 millimètres du bâton et on protège l'autre extrémité en repliant la partie saillante du ruban adhésif. On attache à l'extrémité exposée du bâton, au moyen de fil de coton, 50 millimètres de ruban- étoupille large de 6 millimètres, ainsi qu'une tête d'amorce électrique à basse tension, et on connecte les fils isolés de la tête d'amorce aux bornes d'allumage d'un récipient d'eszai d'une capacité d'un litre.
Allumée à l'intérieur du récipient, la charge pro- duit une élévation de pression très graduelle jusqu'à un maximum de 54 atmosphères en environ 72 secondes, la pression finale étant d'environ 51 atmosphères.
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