EP0235010B1 - Dispositif d'allumage capacitif pour charge propulsive - Google Patents

Dispositif d'allumage capacitif pour charge propulsive Download PDF

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EP0235010B1
EP0235010B1 EP19870400234 EP87400234A EP0235010B1 EP 0235010 B1 EP0235010 B1 EP 0235010B1 EP 19870400234 EP19870400234 EP 19870400234 EP 87400234 A EP87400234 A EP 87400234A EP 0235010 B1 EP0235010 B1 EP 0235010B1
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EP
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weapon
ammunition
generator
ignition
armature
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EP19870400234
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German (de)
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EP0235010A1 (fr
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Thierry Bredy
Gilles Desmoulieres
Michel Hurty
Jean-Francois Vega
Claude Boutet
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Cessione giat Industries
Original Assignee
Direction General pour lArmement DGA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A19/00—Firing or trigger mechanisms; Cocking mechanisms
    • F41A19/58—Electric firing mechanisms
    • F41A19/63—Electric firing mechanisms having means for contactless transmission of electric energy, e.g. by induction, by sparking gap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F42B5/08—Cartridges, i.e. cases with charge and missile modified for electric ignition

Definitions

  • the present invention relates to an ignition device for propellant charges of ammunition or any other pyrotechnic device fired from a weapon or a launcher.
  • This device must allow the ignition of the ignition pyrotechnic substance without mechanical contact between the ammunition and the weapon, because these contacts, being subjected to significant stresses during shots in bursts, deteriorate quickly.
  • Contactless ignition devices are already known using various physical phenomena, for example acoustic (underwater charge), optical or electromagnetic.
  • a system commonly used and proposed in patent FR-A-2 438 820, especially for large caliber weapons, is a system using the magnetic field created by a coil linked to the weapon to create an induced current in a linked coil to the ammunition, coil supplying the electric initiator itself.
  • the major drawback of these induction coil devices is that they require a large number of turns in order to be able to be used with a low frequency power supply, allowing the production of a metallic heat shield.
  • the object of the present invention is to propose a contactless ignition device, easy to produce, reliable, the internal elements of which are largely combustible.
  • the subject of the invention is therefore an ignition device for propellant charge of a munition fired from a weapon, constituted by an alternating voltage generator supplying a firing circuit comprising one or more capacities and an electric initiator , characterized in that at least one of the electrical connections between the initiator and the generator is constituted by a capacity, called connection capacity, one armature of which belongs to the munition and the other armature of which is integral with the weapon, and in that the frequency of the alternating voltage delivered by the generator is the resonant frequency of the firing circuit.
  • One of the terminals of the initiator is connected to a surface deposit of conductive material applied to all or part of the external surface of the propellant charge.
  • a screen of very fine conductors connected to the mass of the weapon is interposed between the two armatures of the connection capacity.
  • the part of the ignition circuit integrated into the propellant charge of the ammunition comprises at least one inductive element.
  • the electrical connection between the generator, the movable part and the ammunition is carried out by capacities, the armature being integral with the movable breech and the armature being integrated into the weapon.
  • the electrical connection between the generator and the moving part is carried out by inductors.
  • An advantage of the device according to the invention lies in the fact that it is easily transposable from a large caliber ammunition to a medium caliber ammunition as well as to any other pyrotechnic device.
  • Figure 1 shows the block diagram of the ignition device for propellant charge according to the invention, in which the ammunition is fired using a cannon.
  • the weapon notably comprises a barrel tube 1, a closing breech 2, an ammunition 3 placed in a propulsion chamber 11.
  • the firing circuit of the ammunition comprises a capacity or capacitor 4, an electric initiator 6 powered by a generator 10 and closing on a ground 8.
  • One of the terminals 10a of the alternating voltage generator 10 is electrically connected to an armature 4a of the capacitor.
  • This frame 4a is integrated into the cylinder head 2 and embedded in a dielectric material 5 known under the name "Durestos", or another type of composite material, or even a ceramic.
  • the second armature 4b of this capacitor is integrated into the munition 3 and is connected to one of the terminals 6a of the electric initiator 6.
  • the other terminal 6b of the initiator is electrically connected to a conductive coating 7, via a connection 9. This coating covers the periphery of the munition 3.
  • the conductive coating 7 is in contact with the internal surface of the chamber 11; the electrical circuit that is thus closed by the metallic mass of the tube 1, the tube itself being electrically connected to the mass 8 of the weapon, the terminal 10b of the generator 10 also being connected to the mass of the weapon 8.
  • the generator 10 includes an oscillator tuned to the elements of the electrical firing circuit so as to obtain an optimal transfer of electrical energy allowing firing without mechanical contact between the generator 10 and the electrical initiator 6.
  • the frequency of the alternating voltage delivered by this generator is equal to the resonance frequency of the firing circuit.
  • the generator 10 will advantageously be chosen so as to deliver a high frequency voltage of the order of ten megahertz. It should be noted that if the circuit can be closed by good contact between all or part of the conductive coating 7 and the propulsion chamber 11, this contact is not absolutely essential. In fact, the coating 7 and the interior surface of the chamber 11 constitute the two armatures of another capacitor with separable armatures according to the invention.
  • Another advantage of the invention is to allow the initiation of the ammunition 3 even when a deposit of impurities (grease or unburnt) comes to cover the interior surface of the chamber 11.
  • a particular embodiment of the invention in the case of application to ammunition with a combustible case, consists in obtaining the conductive coating 7, for example by vacuum metallization of the propellant charge of the ammunition or by deposition of graphite, or by applying a conductive paint to the exterior surface of the ammunition.
  • the armature 4b of the connection capacitor can be produced according to these same technologies.
  • the conductive elements of the ammunition obtained by these methods can thus be entirely combustible.
  • FIG. 2 shows an embodiment of this inductance in the form of a cylindrical helical winding of a conductive wire 12 small diameter for example a few hundredths of a mm.
  • FIG. 3 shows another embodiment of this inductor, in the form of a planar conductive spiral 13, this shape being particularly well suited to the deposition technology, already implemented for the covering 7 and the reinforcement of capacity 4b.
  • a screen 14 made up of fine wires or conductive deposits according to thin strips of the same material as the coating 7, is electrically connected to the latter, and collects the electrostatic discharges then returns them via the coating 7 to ground 8 of the weapon, without risking triggering the initiator prematurely.
  • FIG. 5 shows another embodiment of an ignition device for propellant charges according to the invention, applied to a weapon with a movable breech.
  • the device comprises a movable breech 2, moving relative to the body of the weapon 17 and to the barrel tube 1.
  • This movable breech carries the frame 4a of the connection capacitor already described in FIG. 1, and a frame 15a embedded in a dielectric material 16a electrically connected to this armature 4a.
  • the body of the weapon 17 carries another frame 15b embedded in a dielectric material 16b.
  • This armature 15b is electrically connected to the terminal 10a of the generator 10.
  • the armatures 15a and 15b constitute a capacitor allowing an electrical contactless connection between the generator and the armature 4a of the connecting capacitor only when the cylinder head is closed.
  • FIG. 6 represents another example of an ignition device for propellant charges applied to a mobile breech weapon.
  • the movable yoke 2 carries the armature 4a of the connecting capacitor. This armature is electrically connected to a terminal 18a of an inductor 18, embedded in an insulating material 21, itself housed in the movable yoke 2. A second terminal 18b of this inductor 18 is connected to the ground 8 of the weapon .
  • the body of the weapon 17 carries an inductor 19, embedded in an insulating material 20.
  • the terminals of this inductor are connected to the terminals 10a and 10b of the generator 10.
  • the two inductors 18 and 19 are opposite one another and the alternating current delivered by the generator 10 in the inductor 19 gives rise to an alternating current induced in the inductor 18 and therefore to through the link capacitor and the initiator; the induced circuit is closed by the connection of a terminal of the inductor 18 to the ground 8 of the weapon, itself connected to the conductive coating 7 and to one of the terminals of the initiator as described above.
  • the two inductors 18 and 19 therefore make it possible to produce a contactless connection between the generator and the armature 4a of the connection capacitor only when the cylinder head is closed.
  • capacitor armatures for example cylindrical, one armature being formed by the barrel tube, the other being coaxial with the first and integrated into the munition.
  • the ignition device by link capacity is not limited to weapons with a movable or fixed breech; it can be applied to the initiation of rockets, missiles or any explosive charge.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'allumage pour charges propulsives de munition ou de tout autre dispositif pyrotechnique tiré à partir d'une arme ou d'un lanceur.
  • Ce dispositif doit permettre la mise à feu de la substance pyrotechnique d'allumage sans contact mécanique entre la munition et l'arme, car ces contacts, étant soumis à des contraintes importantes lors des tirs en rafales, se détériorent rapidement.
  • On connaît déjà des dispositifs de mise à feu sans contact utilisant divers phénomènes physiques, par exemple acoustique (charge sous-marine), optique ou électro-magnétique. Un système couramment utilisé et proposé dans le brevet FR-A-2 438 820, surtout pour les armes de gros calibre, est un système utilisant le champ magnétique créé par un bobinage lié à l'arme pour créer un courant induit dans une bobine liée à la munition, bobine alimentant elle-même l'initiateur électrique. L'inconvénient majeur de ces dispositifs à bobine d'induction est de nécessiter un grand nombre de spires pour pouvoir être utilisés avec une alimentation basse fréquence, permettant la réalisation d'un bouclier thermique métallique. Ce grand nombre de spires est gênant pour plusieurs raisons: d'abord, il rend délicat la fabrication des bobines ainsi que leur enrobage ; ensuite dans le cas d'une utilisation avec une munition à douille combustible, la disparition et la combustibilité de la bobine liée à la munition n'est pas aisément assurée. De plus, la munition présente alors une grande susceptibilité aux rayonnements électromagnétiques.
  • Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de mise à feu sans contact, facile à réaliser, fiable, dont les éléments internes à la munition sont en grande partie combustibles.
  • L'invention a donc pour objet un dispositif d'allumage pour charge propulsive d'une munition tirée à partir d'une arme, constitué par un générateur de tension alternative alimentant un circuit de mise à feu comprenant une ou plusieurs capacités et un initiateur électrique, caractérisé en ce que au moins une des liaisons électriques entre l'initiateur et le générateur est constituée par une capacité, dite capacité de liaison, dont une armature appartient à la munition et dont l'autre armature est solidaire de l'arme, et en ce que la fréquence de la tension alternative délivrée par le générateur est la fréquence de résonance du circuit de mise à feu.
  • L'une des bornes de l'initiateur est reliée à un dépôt superficiel de matière conductrice appliqué sur tout ou partie de la surface externe de la charge propulsive.
  • Un écran de conducteurs très fins relié à la masse de l'arme est interposé entre les deux armatures de la capacité de liaison.
  • La partie du circuit de mise à feu intégrée dans la charge propulsive de la munition comporte au moins un élément inductif.
  • Appliqué à l'allumage de charges propulsives de munitions tirées à partir d'une arme comportant une culasse mobile, la liaison électrique entre le générateur, la pièce mobile et la munition est réalisée par des capacités, l'armature étant solidaire de la culasse mobile et l'armature étant intégrée à l'arme.
  • Appliqué à l'allumage de charges propulsives de munitions tirées à partir d'une arme comportant une pièce mobile, la liaison électrique entre le générateur et la pièce mobile est réalisée par des inductances.
  • Un avantage du dispositif selon l'invention réside dans le fait qu'il est facilement transposable d'une munition de gros calibre à une munition de moyen calibre ainsi qu'à tout autre dispositif pyrotechique.
  • D'autres avantages que procurent l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard d'un dessin qui représente, à titre illustratif, un mode d'exécution de l'invention:
    • - la figure 1 représente le schéma de principe d'un dispositif d'allumage pour charges propulsives selon l'invention,
    • - la figure 2 représente un mode de réalisation d'une inductance interne à la munition selon l'invention,
    • - la figure 3 représente un autre mode de réalisation d'une inductance interne à la munition,
    • - les figures 4a et 4b représentent un mode de réalisation de l'écran électrostatique selon l'invention,
    • - la figure 5 représente le schéma de principe d'un dispositif d'allumage pour charge propulsive de munition tirée à partir d'une arme comportant une pièce mobile ; les liaisons électriques entre le générateur, la pièce mobile et la munition étant réalisées par capacité,
    • - la figure 6 représente le schéma de principe d'un dispositif d'allumage pour charge propulsive ; les liaisons électriques entre le générateur, la pièce mobile et la munition étant réalisées par induction.
  • La figure 1 représente le schéma de principe du dispositif d'allumage pour charge propulsive selon l'invention, dans lequel la munition est tirée à l'aide d'un canon.
  • L'arme comprend notamment un tube de canon 1, une culasse de fermeture 2, une munition 3 placée dans une chambre de propulsion 11. Le circuit de mise à feu de la munition comprend une capacité ou condensateur 4, un initiateur élecrique 6 alimenté par un générateur 10 et se refermant sur une masse 8. Une des bornes 10a du générateur 10 de tension alternative est reliée électriquement à une armature 4a du condensateur. Cette armature 4a est intégrée dans la culasse 2 et noyée dans un matériau diéletrique 5 connu sous la dénomination "Durestos", ou un autre type de matériau composite, ou encore une céramique. La deuxième armature 4b de ce condensateur est intégrée à la munition 3 et est reliée à une des bornes 6a de l'initiateur électrique 6.
  • L'autre borne 6b de l'initiateur est reliée électriquement à un revêtement conducteur 7, par l'intermédiaire d'une liaison 9. Ce revêtement recouvre la périphérie de la munition 3.
  • Lorsque la munition 3 est introduite dans l'arme, le revêtement conducteur 7 est en contact avec la surface interne de la chambre 11 ; le circuit électrique se referme ainsi par la masse métallique du tube 1, le tube étant lui-même relié électriquement à la masse 8 de l'arme, la borne 10b du générateur 10 étant également reliée à la masse de l'arme 8.
  • Le générateur 10 comporte un oscillateur accordé sur les éléments du circuit électrique de mise à feu de façon à obtenir un transfert optimal de l'énergie électrique permettant une mise à feu sans contact mécanique entre le générateur 10 et l'initiateur électrique 6. Autrement dit, la fréquence de la tension alternative délivrée par ce générateur est égale à la fréquence de résonance du circuit de mise à feu.
  • Le générateur 10 sera avantageusement choisi de manière à délivrer une tension à haute fréquence de l'ordre de la dizaine de Mégahertz. Il est à noter que si la fermeture du circuit peut se réaliser par un bon contact entre tout ou partie du revêtement conducteur 7 et de la chambre de propulsion 11, ce contact n'est pas absolument indispensable. En effet, le revêtement 7 et la surface intérieure de la chambre 11 constituent les deux armatures d'un autre condensateur à armatures séparables selon l'invention.
  • On voit ici un autre avantage de l'invention, qui est de permettre l'initiation de la munition 3 même lorsqu'un dépôt d'impuretés (graisse ou imbrûlés) vient recouvrir la surface intérieure de la chambre 11.
  • Un mode particulier de réalisation de l'invention, dans le cas de l'application à une munition à douille combustible, consiste à obtenir le revêtement conducteur 7, par exemple par métallisation sous vide du chargement propulsif de la munition ou par dépôt de graphite, ou encore par l'application d'une peinture conductrice sur la surface extérieure de la munition. L'armature 4b du condensateur de liaison peut être réalisée suivant ces mêmes technologies. Les éléments conducteurs de la munition obtenus par ces procédés peuvent ainsi être entièrement combustibles.
  • Pour éviter une trop grande susceptibilité du dispositif à un environnement électromagnétique perturbateur, il est possible d'adjoindre des composants passifs, tels que des inductances, dans la partie du circuit de mise à feu comprise dans la munition. On peut, par exemple, intercaler une inductance entre la borne 6b de l'initiateur et le revêtement conducteur 7. La figure 2 montre un mode de réalisation de cette inductance sous la forme d'un enroulement en hélice cylindrique d'un fil conducteur 12 de faible diamètre par exemple quelques centièmes de mm.
  • La figure 3 montre un autre mode de réalisation de cette inductance, sous la forme d'une spirale conductrice plane 13, cette forme se trouvant particulièrement bien adaptée à la technologie de dépôt, déjà mise en oeuvre pour le revêtement 7 et l'armature de capacité 4b.
  • Pour éviter les risques d'allumage de la charge propulsive par une décharge électrostatique reprise par l'armature 4b du condensateur de liaison, il est avantageux de prévoir sur la munition un écran qui se situera entre les deux armatures 4a et 4b du condensateur de liaison. Cet écran est schématisé sur les figures 4a et 4b. Un écran 14, consitué de fils fins ou de dépôts conducteurs selon de fines bandelettes du même matériau que le revêtement 7, est relié électriquement à ce dernier, et collecte les décharges électrostatiques puis les renvoie par l'intermédiaire du revêtement 7 vers la masse 8 de l'arme, sans risquer de déclencher prématurément l'initiateur.
  • La figure 5 représente un autre exemple de réalisation d'un dispositif d'allumage pour charges propulsives selon l'invention, appliqué à une arme à culasse mobile.
  • Le dispositif comprend une culasse mobile 2, se déplaçant par rapport au corps de l'arme 17 et au tube de canon 1. Cette culasse mobile porte l'armature 4a du condensateur de liaison déjà décrit figure 1, et une armature 15a noyée dans un matériau diélectrique 16a reliée électriquement à cette armature 4a.
  • Le corps de l'arme 17 porte une autre armature 15b noyée dans un matériau diélectrique 16b. Cette armature 15b est reliée électriquement à la borne 10a du générateur 10.
  • Les armatures 15a et 15b constituent un condensateur permettant une liaison électrique sans contact entre le générateur et l'armature 4a du condensateur de liaison uniquement quand la culasse est fermée.
  • La figure 6 représente un autre exemple d'un dispositif d'allumage pour charges propulsives appliqué à une arme à culasse mobile.
  • La culasse mobile 2 porte l'armature 4a du condensateur de liaison. Cette armature est reliée électriquement à une borne 18a d'une inductance 18, noyée dans un matériau isolant 21, lui-même logé dans la culasse mobile 2. Une deuxième borne 18b de cet inductance 18 est reliée à la masse 8 de l'arme.
  • Le corps de l'arme 17 porte une inductance 19, noyée dans un matériau isolant 20. Les bornes de cette inductance sont reliées aux bornes 10a et 10b du générateur 10.
  • Quand la culasse est fermée, les deux inductances 18 et 19 sont en regard l'une de l'autre et le courant alternatif débité par le générateur 10 dans l'inductance 19 fait naître un courant alternatif induit dans l'inductance 18 et donc à travers le condensateur de liaison et l'initiateur ; le circuit induit est refermé par la liaison d'une borne de l'inductance 18 à la masse 8 de l'arme, elle-même reliée au revêtement conducteur 7 et à une des bornes de l'initiateur comme décrit précédemment.
  • Les deux inductances 18 et 19 permettent donc de réaliser une liaison sans contact entre le générateur et l'armature 4a du condensateur de liaison uniquement quand la culasse est fermée.
  • Il est bien entendu que les modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont pas limitatifs de l'invention ; un tel dispositif d'allumage capacitif pouvant être réalisé avec des armatures de condensateur par exemple cylindriques, une armature étant constituée par le tube du canon, l'autre étant coaxiale à la première et intégrée à la munition.
  • Le dispositif d'allumage par capacité de liaison n'est pas limité aux armes à culasse mobile ou fixe ; il peut être appliqué à l'initiation de roquettes, de missiles ou de toute charge explosive.

Claims (6)

1 - Dispositif d'allumage pour charge propulsive d'une munition (3) tirée à partir d'une arme (1 ), constitué par un générateur de tension alternative (10) alimentant un circuit de mise à feu comprenant une ou plusieurs capacités et un initiateur électrique (6), caractérisé en ce que au moins une des liaisons électriques entre l'initiateur et le générateur est constituée par une capacité (4), dite capacité de liaison, dont une armature (4b) appartient à la munition (3) et dont l'autre armature (4a) est solidaire de l'arme (1), et en ce que la fréquence de la tension alternative délivrée par le générateur (10) est la fréquence de résonance du circuit de mise à feu.
2 - Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des bornes de l'initiateur est reliée à un dépôt superficiel de matière conductrice (7) apliqué sur tout ou partie de la surface externe de la charge propulsive.
3 - Dispositif d'allumage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un écran de conducteurs très fins (14) relié à la masse de l'arme (8) est interposé entre les deux armatures (4a, 4b) de la capacité de liaison.
4 - Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie du circuit de mise à feu intégrée dans la charge propulsive de la munition comporte au moins un élément inductif (12, 13).
5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, appliqué à l'allumage de charges propulsives de munitions tirées à partir d'une arme comportant une culasse mobile (2), caractérisé en ce que la liaison électrique entre le générateur (10), la pièce mobile (2) et la munition (3) est réalisée par des capacités (15a, 15b), l'armature (15a) étant solidaire de la culasse mobile (2) et l'armature (15b) étant intégrée à l'arme.
6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, appliqué à l'allumage de charges propulsives de munitions tirées à partir d'une arme comportant une pièce mobile, caractérisé en ce que la liaison électrique entre le générateur (10) et la pièce mobile (2) est réalisée par des inductances (18, 19).
EP19870400234 1986-02-03 1987-02-03 Dispositif d'allumage capacitif pour charge propulsive Expired - Lifetime EP0235010B1 (fr)

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