EP0211709B1 - Dispositif hydrostatique de commande de sécurité - Google Patents

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EP0211709B1
EP0211709B1 EP19860401401 EP86401401A EP0211709B1 EP 0211709 B1 EP0211709 B1 EP 0211709B1 EP 19860401401 EP19860401401 EP 19860401401 EP 86401401 A EP86401401 A EP 86401401A EP 0211709 B1 EP0211709 B1 EP 0211709B1
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EP
European Patent Office
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hydrostatic
safety
water
locking
immersion
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EP19860401401
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German (de)
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EP0211709A1 (fr
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Patrice Chemiere
Alain Spertini
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Giat Industries SA
Original Assignee
Direction General pour lArmement DGA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C5/00—Fuzes actuated by exposure to a predetermined ambient fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C14/00—Mechanical fuzes characterised by the ammunition class or type
    • F42C14/04—Mechanical fuzes characterised by the ammunition class or type for torpedoes, marine mines or depth charges

Definitions

  • the present invention relates, according to the preamble to claim 1, to a hydrostatic safety control device applicable to submersible explosive devices, and more particularly to mines or underwater charges used by the military and installed by means of an underwater vehicle. sailor commands from the surface.
  • a firing device comprising a priming chain with interrupted pyrotechnic chain, associated electronics responsible for delivering a firing signal, a timed timing device allowing the return to the area of security of the laying vehicle, and a sterilization system operated by a watch movement, used to neutralize the priming chain in the event of non-operation or non-use of the explosive charge within a determined period, and to allow its destruction on site or its safe recovery.
  • the patent FR-A-2,512,195 describes a safety of the aforementioned type with which a hydrostatic device according to the invention is associated.
  • Associated electronics responsible in particular for delivering the firing signal.
  • This device is integrated into an explosive charge which must operate from a given immersion depth.
  • the rotor driven by its spring, pushes the hydrostatic slide whose end comes to rest on the cylindrical lateral surface of the rotor, and cannot return to its initial position, thus finding itself inoperative.
  • a reactivation of the device then requires complete disassembly in a specialized workshop due to the presence of pyrotechnic components, an operation which is difficult to envisage on board a ship.
  • Another drawback stems from the fact that the energy source used is a lithium battery and that it is necessary to renew it after prolonged storage, taking into account the loss of power caused by its aging.
  • the battery is switched on via a contact switch.
  • This switch consists of spring studs that a metal washer, integral with the hydrostatic slide, comes to contact. This results in a risk of malfunction due to a possible faulty closure of the electrical circuit.
  • the device according to the invention aims to overcome these drawbacks.
  • the assembly has been designed so as to obtain, on the one hand, a very high level of reliability and security and, on the other hand, to overcome the constraints linked to the aging of its components, in particular as regards the generation of electrical energy.
  • the subject of the invention is therefore a hydrostatic control device intended to equip devices such as explosive charges and to allow them to operate under a predetermined height of water comprising a safety means cooperating with a hydrostatic means characterized in that the means hydrostatic comprises a locking means integral with it and immobilizing the safety means until a predetermined immersion depth is reached.
  • the safety means maintained in its initial state, immobilizes a locking slide preventing movement of the control rod, and allows in case of emersion of the device a return, under the action of a spring , hydrostatic means in the locking position of said safety means.
  • the device is consisting of a housing 1, integrated into the sealed envelope of the underwater load, comprising a chamber 2, the bore 3 of which receives a hydrostatic sleeve 4 held in place by a circlip 5 and a spring 6 in support on a ring 7 secured to the housing.
  • Said sleeve is provided with a seal 8 and with a locking means constituted by a pin 9 arranged parallel to the longitudinal axis XX '.
  • a flange 10 receives, in a bore 11, a safety means constituted by a safety pin 12 connected to the laying vehicle by a cable 13: this pin has a housing 14 receiving the end of the pin 9.
  • a locking slide 15 guided at one of its ends in a bore 16 of the housing 1 and at the other in the respective bores 17 and 18 of the hydrostatic sleeve 4 and of the flange 10.
  • the seal at the bores 17 and 18 is provided by the seals 19 and 20.
  • a groove 21 is formed on the slide 15 and receives the end of the safety pin 12 thus allowing the immobilization of the slide during storage.
  • An axial conduit 22 opening on the one hand into a transverse conduit and on the other hand at the end of the slide 15 housed in the flange 10 allows the flooding of the chamber 2 after passage through a filter element 24 fixed on the slide 15.
  • the opposite end of the slide 15 has a bore 25 extending by a fork 26, and a flat 27 cooperating with a desiccant holder 28 to prevent rotation of the slide 15.
  • a ring 29 integral with the slide 15 is disposed substantially in its middle serves as a support for a compression spring 30, the other end of which abuts the ring
  • a control rod 31 whose axis YY 'is perpendicular to the longitudinal axis XX' slides in the housing 1 under the effect of the pressure exerted on a membrane 32 taken at its periphery on the housing 1 by means of a cap 33 and at its center by a spacer 34.
  • This rod 31 has a shoulder 31a a whose diameter is less than that of bore 25, surmounting a cylindrical part 31b whose diameter is less than the spacing of the fork 26.
  • a washer 35 fixed to the end of the rod 31 makes it possible to initialize the different sequences of the operation of the associated security and arming device not shown in the drawing.
  • the slider 15 receives a tubular stack 36 which can be primed with water, which supplies electrical energy to the security and arming device by means of wires 37 held on the slider by two elastic rings 38 and passing through the housing 1 to the using watertight piping not shown.
  • One of the particular advantages of this type of battery is that the energy source is passive as long as the device is in the safety configuration, thus eliminating the risks of untimely operation.
  • the device works as follows:
  • the hydrostatic sleeve 4 sinks into the housing, thus unlocking the safety pin 12 without, however, that it is not extracted, as can be seen in Figure 2.
  • the other parts of the device have not changed position and the water has not not penetrated, the system is reversible; that is to say whatever the immersion depth and insofar as the safety pin has remained in place, if the assembly is reassembled in the open air or between 3.5 meters and the surface, the hydrostatic sleeve 4 will return to its initial position and the pin 9 will again immobilize the safety pin 12.
  • the charge can then be stored after rinsing with fresh water the part of the system exposed to salt water or dirt, by means of holes provided for this purpose, not shown in the drawing.
  • Plate 3 gives a description of the device when the laying vehicle drops the explosive charge and rises, carrying with it the safety pin 12 to which it is connected by a cable 13.
  • the locking slide 15 then sinks into the housing under the action of the spring 30 releasing the control rod 31 through the bore 25.
  • the seal 20 comes out of the bore 18, thus allowing the passage of water.
  • the filtering of this water is ensured by the pellet 24 in sintered bronze which at the same time laminates the water jet.
  • the conjunction of this element and the baffle formed by the conduits 22 and 23 prevents destruction of the stack 36 by the jet of water, especially at great depths (therefore at high pressure) and allows progressive filling of the chamber 2.
  • the battery 35 starts, delivers its energy and transmits it to the associated security and arming device.
  • the pressure inside the housing is equal to the ambient pressure and therefore higher than that prevailing inside the underwater load envelope.
  • the diaphragm 32 and the control rod 31 are pushed back outside the housing and the washer 35 unlocks the various timer systems governing the firing operating sequences.
  • the charge arming process is then engaged.
  • the interior of the housing being in equilibrium with the ambient environment, the hydrostatic sleeve 4 returns to its initial position under the action of the spring 6.
  • This system is made of nickel-plated cupro-aluminum, which does not generate electrolytic torque in a saline environment.

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Description

  • La présente invention concerne selon le préambule de la revendication 1 un dispositif hydrostatique de commande de sécurité applicable aux engins explosifs submersibles, et plus particulièrement aux mines ou charges sous- marines utilisées par les militaires et mises en place au moyen d'un véhicule sous-marin commande depuis la surface.
  • Ces dispositifs de sécurité sont utilisés pour activer un dispositif de mise à feu comprenant une chaîne d'amorçage à interruption de chaîne pyrotechnique, une électronique associée chargée de délivrer un signal de mise à feu, un dispositif de temporisation horloger permettant le retour en zone de sécurité du véhicule poseur, et un système de stérilisation actionne par un mouvement horloger, utilisé pour neutraliser la chaîne d'amorçage en cas de non fonctionnement ou non utilisation de la charge explosive dans un délai déterminé, et de permettre sa destruction sur place ou sa récupération en toute sécurité.
  • Le brevet FR-A-2 512 195 decrit une sécurité du type précité à laquelle on associe un dispositif hydrostatique selon l'invention.
  • L'état de la technique est représenté par le brevet US-A-4478 149 divulgant un mécanisme d'amorçage sous-marin utilisable pour des applications similaires.
  • Ce dispositif est constitué par :
    • - Un rotor mû par un ressort, porteur d'une amorce électrique désalignée de la chaîne pyrotechnique lorsque le dispositif est dit en position de sécurité.
    • - Un piston hydrostatique de verrouillage du rotor autorisant sa rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, vers une position de neutralisation ou dans le sens inverse vers une position d'armement.
    • - Un coulisseau hydrostatique immobilisé par une goupille de sécurité commandant la rotation du rotor en vue de l'armement du système, et rendu inopérant par ce dernier lorsque celui-ci est en position de neutralisation.
  • Une électronique associée chargée notamment de délivrer le signal de mise à feu.
    • - Un accumulateur au lithium fournissant l'énergie électrique nécessaire aux circuits électroniques lorsque le rotor est en position d'armement.
  • Ce dispositif est intégré à une charge explosive devant fonctionner à partir d'une profondeur d'immersion donnée. Dans le cas où la goupille de sécurité est retirée à une profondeur inférieure à la profondeur prédéterminée, le rotor, entraîné par son ressort, repousse le coulisseau hydrostatique dont l'extrémité vient s'appuyer sur la surface latérale cylindrique du rotor, et ne peut reprendre sa position initiale, se trouvant ainsi inopérant. Une réactivation du dispositif nécessite alors un démontage complet en atelier spécialisé en raison de la présence de composants pyrotechniques, opération difficilement envisageable à bord d'un navire.
  • Un autre inconvénient provient du fait que la source d'énergie utilisée est une pile au lithium et qu'il est nécessaire de renouveler après un stockage prolongé compte tenu de la perte de puissance engendrée par son vieillissement.
  • La mise en circuit de la pile se fait par l'intermédiaire d'un interrupteur à contacts. Cet interrupteur est constitué par des plots à ressort qu'une rondelle métallique, solidaire du coulisseau hydrostatique, vient contacter. Il en résulte un risque de mauvais fonctionnement dû à une possible fermeture défectueuse du circuit électrique.
  • Le dispositif selon l'invention vise à pallier ces inconvénients. Pour ce faire, l'ensemble a été conçu de manière à obtenir d'une part un niveau de fiabilité et de sécurité très élevé et d'autre part à s'affranchir des contraintes liées au vieillissement de ses composants notamment en ce qui concerne la génération d'énergie électrique.
  • L'invention a donc pour objet un dispositif hydrostatique de commande destiné à équiper des engins tels que des charges explosives et à permettre leur fonctionnenent sous une hauteur d'eau prédéterminée comportant un moyen de sécurité coopérant avec un moyen hydrostatique caractérisé en ce que le moyen hydrostatique comporte un moyen de verrouillage solidaire de lui et immobilisant le moyen de sécurité jusqu'à ce qu'une profondeur d'immersion prédéterminée soit atteinte.
  • Selon une autre caractéristique: le moyen de sécurité, maintenu dans son état initial, immobilise un coulisseau de verrouillage interdisant le déplacement de la tige de commande, et permet en cas d'émersion du dispositif un retour, sous l'action d'un ressort, du moyen hydrostatique dans la position de verrouillage du dit moyen de sécurité.
  • Selon un mode de réalisation particulier, le générateur d'énergie électrique est activable par immersion aqueuse à partir d'une hauteur d'eau predeterminée. Selon d'autres caractétistiques:
    • - L'immersion du générateur d'énergie électrique est effectuée lors du retrait du moyen de sécurité et du déplacement du coulisseau de verrouillage.
    • - La tige de commande est actionnée par les forces de pression engendrées par la pénétration de l'eau à l'intérieur du dispositif.
    • - Le coulisseau de verrouillage comporte un passage d'eau comprenant un organe de filtrage et un dispositif atténuateur de pression de jet.
    • Un mode de réalisation particulier sera maintenant décrit à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels
    • - La figure 1 représente une coupe longitudinale du dispositif à l'état de stockage.
    • - La figure 2 représente le dispositif après immersion.
    • - La figure 3 représente le dispositif après fonctionnement.
  • Comme le montre la figure 1, le dispositif est constitué par un boîtier 1, intégré à l'enveloppe étanche de la charge sous-marine, comportant une chambre 2 dont l'alésage 3 reçoit un manchon hydrostatique 4 maintenu à l'aide d'un circlip 5 et d'un ressort 6 en appui sur une bague 7 solidaire du boîtier. Ledit manchon est pourvu d'un joint d'étanchéité 8 et d'un moyen de verrouillage constitué par un pion 9 disposé parallèlement par rapport à l'axe longitudinal XX'.
  • Un flasque 10 reçoit, dans un alésage 11, un moyen de sécurjté constitué par une goupille de sécurité 12 reliée au véhicule poseur par un cable 13: cette goupille présente un logement 14 recevant l'extrémité du pion 9.
  • Un coulisseau de verrouillage 15 guidé à une de ses extrémités dans un alésage 16 du boitier 1 et à l'autre dans les alésages respectifs 17 et 18 du manchon hydrostatique 4 et du flasque 10. L'étanchéité au niveau des alésages 17 et 18 est assurée par les joints 19 et 20. Par contre, le passage 16 du coulisseau 15 au travers du boîtier n'est pas étanche.
  • Une gorge 21 est ménagée sur le coulisseau 15 et reçoit l'extrémité de la goupille de sécurité 12 permettant ainsi l'immobilisation du coulisseau pendant le stockage. Un conduit axial 22 débouchant d'une part dans un conduit transversal et d'autre part à l'extrémité du coulisseau 15 logé dans le flasque 10 permet le noyage de la chambre 2 après passage au travers d'un élément filtrant 24 fixé sur le coulisseau 15.
  • L'extrémité opposée du coulisseau 15 présente un alésage 25 se prolongeant par une fourchette 26, et un méplat 27 coopérant avec un porte pastille dessiccante 28 pour empêcher la rotation du coulisseau 15.
  • Une bague 29 solidaire du coulisseau 15 est disposée sensiblement en son milieu sert d'appui à un ressort de compression 30 dont l'autre extrémité vient buter sur la bague
  • Une tige de commande 31 dont l'axe YY' est perpendiculaire à l'axe longitudinal XX' coulisse dans le boîtier 1 sous l'effet de la pression exercée sur une membrane 32 prise à sa périphérie sur le boîtier 1 au moyen d'un chapeau 33 et en son centre par une entretoise 34. Cette tige 31 présente un épaulement 31a a dont le diamètre est inférieur à celui de l'alésage 25, surmontant une partie cylindrique 31 b dont le diamètre est inferieur à l'écartement de la fourchette 26. Une rondelle 35 fixée à l'extrémité de la tige 31, permet d'initialiser les différentes séquences du fonctionnement du dispositif de sécurité et d'armement associés non représenté sur le dessin.
  • Le coulisseau 15 reçoit une pile tubulaire 36 amorçable à l'eau, qui fournit l'énergie électrique au dispositif de sécurité et d'armement par l'intermédiaire de fils 37 maintenus sur le coulisseau par deux bagues élastiques 38 et traversant le boîtier 1 au moyen de passefils étanches non représentés.
  • Un des avantages particuliers de ce type de pile réside en ce que la source d'énergie est passive tant que le dispositif est en configuration de sécurité, éliminant ainsi les risques de fonctionnement intempestifs.
  • Le dispositif fonctionne de la manière suivante:
  • Lors de l'immersion, à partir de 3,5 mètres et dans 100 % des cas à 7,5 mètres, sous l'effet de l'augmentation de pression, le manchon hydrostatique 4 s'enfonce dans le boîtier, déverrouillant'ainsi la goupille de sécurité 12 sans cependant que celle-ci ne soit extraite, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2. A ce stade, les autres pièces du dispositif n'ayant pas changé de position et l'eau n'ayant pas pénétré, le système est réversible; c'est-à-dire que quelle que soit la profondeur d'immersion et dans la mesure où la goupille de sécurité est restée en place, si l'on remonte l'ensemble à l'air libre ou entre 3,5 mètres et la surface, le manchon hydrostatique 4 va revenir à sa position initiale et le pion 9 immobilisera à nouveau la goupille de sécurité 12. On peut alors stocker la charge après rinçage à l'eau douce de la partie du système exposée à l'eau salée ou aux salissures, ce au moyen de trous ménagés à cet effet, non représentés sur le dessin.
  • La planche 3 donne une description du dispositif lorsque le véhicule poseur largue la charge explosive et remonte, entrainant avec lui la goupille de sécurité 12 auquel il est relié par un câble 13.
  • Le coulisseau de verrouillage 15 s'enfonce alors dans le boîtier sous l'action du ressort 30 liberant la tige de commande 31 par le biais de l'alésage 25.
  • Par ailleurs, le joint 20 sort de l'alésage 18, permettant ainsi le passage de l'eau. Le filtrage de cette eau est assuré par la pastille 24 en bronze fritté qui en même temps lamine le jet d'eau. La conjonction de cet élément et de la chicane constituée par les conduits 22 et 23 évite la destruction de la pile 36 par le jet d'eau, surtout à grande profondeur (donc à haute pression) et permet un remplissage progressif de la chambre 2. La pile 35 s'amorce, délivre son énergie et la transmet au dispositif de sécurité et d'armement associé.
  • A ce moment, la pression à l'intérieur du boîtier est égale à la pression ambiante et donc supérieure à celle régnant à l'intérieur de l'enveloppe de charge sous-marine. La membrane 32 et la tige de commande 31 sont repoussées à l'extérieur du boîtier et la rondelle 35 déverrouille les différents systèmes temporisateurs régissant les séquences de fonctionnement de la mise à feu. Le processus d'armement de la charge est alors enclenché L'intérieur du boîtier étant en équipression avec le milieu ambiant, le manchon hydrostatique 4 revient à sa position initiale sous l'action du ressort 6.
  • Une des particularités de ce système est qu'il est réalisé en cupro-aluminium nickelé, n'engendrant pas de couple électrolytique en milieu salin.
  • Une autre particularité du système réside dans la réduction des frottements et des phénomènes de gommage grâce à un revêtement anti- adhérent des pièces concernées.

Claims (7)

1. Dispositif hydrostatique de commande destiné à équiper des engins tels que des charges explosives et à permettre leur fonctionnement sous une hauteur d'eau prédéterminée comportant un moyen de sécurité (12) coopérant avec un moyen hydrostatique (4), caractérisé en ce que le moyen hydrostatique (4) comporte un moyen de verrouillage (9) solidaire de lui et immobilisant le moyen de sécurité (9) jusqu'à ce qu'une profondeur d'immersion prédéterminée soit atteinte.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de sécurité (12) est constitué par une goupille munie d'un logement (14), le moyen hydrostatique par un manchon cylindrique engagé dans un corps support (1), soumis à la pression hydrostatique et le moyen de verrouillage (9) par un pion solidaire du manchon et engagé, en position de sécurité, dans le logement (14).
3. Dispositif, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de sécurité (12), maintenu dans son état initial, immobilise un coulisseau de verrouillage (15) interdisant le déplacement d'une tige de commande (31), et permet en cas d'émersion du dispositif un retour, sous l'action d'un ressort (6), du moyen hydrostatique (4) dans la position de verrouillage du dit moyen de sécurité (12).
4. Dispositif, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur d'énergie électrique (36) activable par immersion aqueuse à partir d'une hauteur d'eau prédéterminée.
5. Dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'immersion du générateur d'énergie électrique (36) est effectuée lors du retrait du moyen de sécurité (12) et du déplacement du coulisseau de verrouillage (15).
6. Dispositif, selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tige de commande (31) est actionnée par les forces de pression engendrées par la pénétration de l'eau à l'intérieur du dispositif.
7. Dispositif, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le coulisseau de verrouillage (15) comporte un passage d'eau comprenant un organe de filtrage (24) et un dispositif atténuateur de pression de jet (22) et (23).
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