EP0303539A1 - Firing circuit selection- and actuating apparatus - Google Patents

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EP0303539A1 EP88402071A EP88402071A EP0303539A1 EP 0303539 A1 EP0303539 A1 EP 0303539A1 EP 88402071 A EP88402071 A EP 88402071A EP 88402071 A EP88402071 A EP 88402071A EP 0303539 A1 EP0303539 A1 EP 0303539A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00Details of fuzes
    • F42C19/08Primers; Detonators
    • F42C19/0838Primers or igniters for the initiation or the explosive charge in a warhead
    • F42C19/0842Arrangements of a multiplicity of primers or detonators, dispersed within a warhead, for multiple mode selection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00Details of fuzes
    • F42C19/08Primers; Detonators
    • F42C19/095Arrangements of a multiplicity of primers or detonators, dispersed around a warhead, one of the primers or detonators being selected for directional detonation effects

Definitions

  • the invention relates to the selective triggering, simultaneous or sequential, of high energy detonators, not using a sensitive pyrotechnic composition, such as detonators with exploded wire or with a projected layer.
  • detonators of the exploded wire or projected layer type not requiring the interruption of the pyrotechnic chain in the initiation of explosive charges.
  • devices for switching the energy useful in this type of detonator are also known devices for switching the energy useful in this type of detonator. These are devices called spark gaps, controlled by a high voltage electrical pulse. It consists in discharging, by a control pulse delivered by a low voltage - high voltage pulse transformer, a high voltage charged capacitor.
  • the method consists in using several of these identical circuits. These different points serve, as described above, to modulate the ignition of the explosive charge.
  • This process allows the detonators to be triggered according to a given sequencing, but has certain drawbacks, which are: - the need to use several spark gap circuits, one for each point, which leads to significant increases in cost and a decrease in reliability; - the difficulty of obtaining precise synchronization of the operation of the spark gaps, allowing the simultaneity of the desired operation to be obtained with a time difference between the different triggering moments, called "gitter", of the order of a few 10 ⁇ 7 seconds; - the storage of a sufficient amount of energy for the triggering of each detonator.
  • the object of the invention is to remedy these various drawbacks by proposing a selective firing circuit, with ultra fast, simultaneous and selective triggering of a determined number of detonators.
  • the object of the invention is a device for selective selection and triggering of a detonator, comprising for each of the detonators, an electric triggering chain for communicating to each detonator an electric firing pulse, the device comprising a single energy source generating said pulse, a single switch for applying said pulse to said electrical trip chains and means for deactivating the corresponding chain implemented before the switch is switched, so as to render the detonators not to be triggered inoperative, the device being characterized in that each triggering chain comprises a capacitor making it possible to deliver to each detonator sufficient energy for their triggering.
  • the device according to the invention applies to several detonators 1, the number of which is not limited to three.
  • These detonators are of the sprayed layer type, and have the following operation. They use a metal pad placed on a flat conductive electric cable, of very low self-inductance. A short, but considerable current pulse of several thousand amperes passes through the conductor and projects the pellet at high speed in a direction perpendicular to the conductor. In this direction is placed one or more pyrotechnic compositions which can be initiated by the impact of the pellet, and which can initiate a pyrotechnic device, or an explosive charge. With this type of detonator, no prior interruption of the pyrotechnic chain is required.
  • a single energy source 6 and a single switch 2 are used.
  • the operating principle of the device is for the operator to select beforehand the detonator (s) he wishes to operate according to the circumstances of the moment. For this, it triggers the means of decommissioning 7 corresponding to the detonators not to operate, to cause sufficient degradation of the corresponding transmission chains 4.
  • strikers symbolized by arrows 30.
  • These can be mechanical impact, pyrotechnic initiator or be of the mechanical type, but pyrotechnically controlled, for example by micro -piston or micro-striker.
  • Each striker is applied to a firing chain 31 folded back on itself, between a charged capacitor 32 and the detonator 1 in order to short-circuit it.
  • the switch and the generator of the firing signal F can be produced by a spark gap 22 controlled by an electrical pulse F of very high voltage.
  • a second solution consists in using a dielectric perforator controlled pyrotechnically. The pulse is supplied by a capacitor 50, discharging through a low voltage-high voltage transformer 51.
  • a pyrotechnic perforation with rapid control allows local deterioration of the line sufficient to short-circuit the line, and to prevent the propagation of energy to the detonator.
  • This perforator can be very small and with low current consumption.
  • Other decommissioning devices are envisaged.
  • FIG. 3 proposes an electrical embodiment of the invention, the detonators being marked 10, the current generator symbolized by the current source 11, and the three capacitors being marked 14; these capacitors 14 are placed on a trigger chain 21 downstream of a switch 12 and upstream from the deactivation means 13 and detonators 10. There are also selection signals S1, S2 and S3 from the deactivation means 13. The current source 11 is applied to the capacitors 14 and maintains them loaded. The switch 12 being connected between the output of the capacitors 14 and the output of the detonators 10, these discharge when the switch is closed, supplying sufficient identical energy to each detonator, and thus operate the detonators 10.
  • the deactivation means 13 can each consist of a current source 16, a transistor 19 controlled by one of the selection signals and connected to the output of the current source 16, to apply, via of a diode 20, a sufficient amount of current to the firing chain 21 to render it inoperative by fusion.

Abstract

The invention allows the selective simultaneous actuation of high-energy detonators using no appreciable pyrotechnic composition, such as exploded-wire or projected-layer detonators. …<??>The device comprises, for each of the detonators (1), an electrical actuation chain (4) comprising a capacitor making it possible to supply sufficient energy to actuate each of the detonators. It possesses a single energy source generating a pulse and a single switch (2) for applying the pulse to each electrical actuation chain (4). Means (7) for putting the corresponding chain out of action are employed before the switching of the switch, so as to make the detonators not to be actuated inoperative. …<??>The invention is used for military charges. …<IMAGE>…

Description

L'invention concerne le déclenchement sélectif, simultané ou séquentiel, de détonateurs à haute énergie, n'utilisant pas de composition pyrotechnique sensible, tels que détonateurs à fil explosé ou à couche projetée.The invention relates to the selective triggering, simultaneous or sequential, of high energy detonators, not using a sensitive pyrotechnic composition, such as detonators with exploded wire or with a projected layer.

Dans le domaine des charges militaires, on éprouve le besoin de moduler la mise à feu de la charge, en fonction de la cible, et ceci au dernier moment, en fonction de la position, de la nature et de la vitesse de déplacement de la cible à atteindre. Ceci peut être obtenu en disposant préalablement dans la charge explosive plusieurs détonateurs, et en sélectionnant au dernier moment le ou les détonateurs à déclencher en fonction du résultat à obtenir. Ce choix doit s'opérer lorsque les paramètres des trajectoires terminales sont connus, c'est-à-dire à l'instant précédant de très peu la commande de l'explosion de la charge.In the field of military charges, there is a need to modulate the firing of the charge, as a function of the target, and this at the last moment, as a function of the position, the nature and the speed of movement of the target to reach. This can be obtained by having several detonators in the explosive charge beforehand, and by selecting at the last moment the detonator or detonators to be triggered according to the result to be obtained. This choice must be made when the parameters of the terminal trajectories are known, that is to say at the instant very shortly before the command to explode the charge.

De plus, le déclenchement quasiment simultané de plusieurs détonateurs est difficile à obtenir.In addition, the almost simultaneous triggering of several detonators is difficult to obtain.

On connaît l'intérêt des détonateurs du type à fil explosé ou à couche projetée, ne nécessitant pas l'interruption de la chaîne pyrotechnique dans l'amorçage des charges explosives. On connaît en outre, des dispositifs de commutation de l'énergie utile dans ce type de détonateur. Il s'agit de dispositifs appelés éclateurs, commandés par une impulsion électrique haute tension. Il consiste à décharger, par une impulsion de commande délivrée par un transformateur d'impulsions basse tension - haute tension, un condensateur chargé à haute tension. Lorsque plusieurs points d'amorçage sont nécessaires, le procédé consiste à utiliser plusieurs de ces circuits identiques. Ces différents points servent, comme décrit précédemment, à moduler la mise à feu de la charge explosive.We know the advantage of detonators of the exploded wire or projected layer type, not requiring the interruption of the pyrotechnic chain in the initiation of explosive charges. There are also known devices for switching the energy useful in this type of detonator. These are devices called spark gaps, controlled by a high voltage electrical pulse. It consists in discharging, by a control pulse delivered by a low voltage - high voltage pulse transformer, a high voltage charged capacitor. When several starting points are necessary, the method consists in using several of these identical circuits. These different points serve, as described above, to modulate the ignition of the explosive charge.

Ce procédé permet le déclenchement des détonateurs selon un séquencement donné, mais présente certains inconvénients, qui sont :
- la nécessité d'utiliser plusieurs circuits éclateurs, un pour chaque point, ce qui conduit à des augmentations importantes de coût et une diminution de la fiabilité ;
- la difficulté d'obtenir la synchronisation précise du fonctionnement des éclateurs, permettant l'obtention de la simultanéité du fonctionnement désiré avec un écart de temps entre les différents moments de déclenchement, appelé "gitter", de l'ordre de quelques 10⁻⁷ secondes ;
- le stockage d'une quantité suffisante d'énergie pour le déclenchement de chaque détonateur.
This process allows the detonators to be triggered according to a given sequencing, but has certain drawbacks, which are:
- the need to use several spark gap circuits, one for each point, which leads to significant increases in cost and a decrease in reliability;
- the difficulty of obtaining precise synchronization of the operation of the spark gaps, allowing the simultaneity of the desired operation to be obtained with a time difference between the different triggering moments, called "gitter", of the order of a few 10⁻⁷ seconds;
- the storage of a sufficient amount of energy for the triggering of each detonator.

Le but de l'invention est de remédier à ces différents inconvénients, en proposant un circuit de mise à feu sélectif, avec déclenchement ultra rapide, simultané et sélectif d'un nombre déterminé de détonateurs.The object of the invention is to remedy these various drawbacks by proposing a selective firing circuit, with ultra fast, simultaneous and selective triggering of a determined number of detonators.

En conséquence, l'objet de l'invention est un dispositif de sélection et de déclenchement sélectif de détonateur, comprenant pour chacun des détonateurs, une chaîne de déclenchement électrique pour communiquer à chaque détonateur une impulsion électrique de mise à feu, le dispositif comportant une source d'énergie unique génératrice de la dite impulsion, un unique interrupteur pour appliquer la dite impulsion aux dites chaînes de déclenchement électrique et des moyens de mise hors service de la chaîne correspondante mis en oeuvre avant la commutation de l'interrupteur, de manière à rendre inopérante les détonateurs à ne pas déclencher, le dispositif étant caractérisé en ce que chaque chaîne de déclenchement comporte un condensateur permettant de délivrer à chaque détonateur une énergie suffisante pour leur déclenchement.Consequently, the object of the invention is a device for selective selection and triggering of a detonator, comprising for each of the detonators, an electric triggering chain for communicating to each detonator an electric firing pulse, the device comprising a single energy source generating said pulse, a single switch for applying said pulse to said electrical trip chains and means for deactivating the corresponding chain implemented before the switch is switched, so as to render the detonators not to be triggered inoperative, the device being characterized in that each triggering chain comprises a capacitor making it possible to deliver to each detonator sufficient energy for their triggering.

L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit, et qui est annexée des figures représentant respectivement :

  • - Fig.1, un schéma relatif au principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention ;
  • - Fig.2, un schéma du dispositif selon l'invention, avec des moyens mécaniques de mise hors services ;
  • - Fig.3, un schéma électrique d'une réalisation du dispositif selon l'invention, avec des moyens électriques de mise hors service des chaînes de mise à feu.
The invention and its characteristics will be better understood on reading the description which follows, and which is annexed to the figures representing respectively:
  • - Fig.1, a diagram relating to the operating principle of the device according to the invention;
  • - Fig.2, a diagram of the device according to the invention, with mechanical means of decommissioning;
  • - Fig.3, an electrical diagram of an embodiment of the device according to the invention, with electrical means for decommissioning the firing chains.

En référence à la figure 1, le dispositif selon l'invention s'applique à plusieurs détonateurs 1, dont le nombre n'est pas limité à trois. Ces détonateurs sont du type à couche projetée, et ont le fonctionnement suivant. Ils utilisent une pastille métallique posée sur un câble électrique conducteur plat, de très faible self-inductance. Une impulsion de courant de courte durée, mais d'une intensité considérable, de plusieurs milliers d'ampères, traverse le conducteur et projette à grande vitesse la pastille dans une direction perpendiculaire au conducteur. Dans cette direction est placée une ou plusieurs compositions pyrotechniques pouvant être initiées par le choc de la pastille, et pouvant initier un dispositif pyrotechnique, ou une charge explosive. Avec ce type de détonateur, aucune interruption préalable de la chaîne pyrotechnique n'est exigée.With reference to FIG. 1, the device according to the invention applies to several detonators 1, the number of which is not limited to three. These detonators are of the sprayed layer type, and have the following operation. They use a metal pad placed on a flat conductive electric cable, of very low self-inductance. A short, but considerable current pulse of several thousand amperes passes through the conductor and projects the pellet at high speed in a direction perpendicular to the conductor. In this direction is placed one or more pyrotechnic compositions which can be initiated by the impact of the pellet, and which can initiate a pyrotechnic device, or an explosive charge. With this type of detonator, no prior interruption of the pyrotechnic chain is required.

Selon l'invention, on utilise une seule source d'énergie 6 et un seul interrupteur 2.According to the invention, a single energy source 6 and a single switch 2 are used.

La sélection du ou des détonateurs à faire fonctionner au même moment, s'effectue à l'aide de moyens de mise hors service 7, symbolisés par des paires de ciseaux, et placés chacun sur une chaîne de mise à feu 4, en aval du condensateur et en amont du détonateur à inhiber. Le principe de fonctionnement du dispositif consiste pour l'opérateur à sélectionner au préalable le ou les détonateurs qu'il désire faire fonctionner en fonction des circonstances du moment. Pour cela, il déclenche les moyens de mise hors service 7 correspondant aux détonateurs à ne pas faire fonctionner, pour provoquer une dégradation suffisante des chaînes de transmission 4 correspondantes.The selection of the detonator or detonators to be operated at the same time is carried out using deactivation means 7, symbolized by pairs of scissors, and each placed on a firing chain 4, downstream of the capacitor and upstream of the detonator to be inhibited. The operating principle of the device is for the operator to select beforehand the detonator (s) he wishes to operate according to the circumstances of the moment. For this, it triggers the means of decommissioning 7 corresponding to the detonators not to operate, to cause sufficient degradation of the corresponding transmission chains 4.

Ensuite, au moment désiré, il envoie le signal F d'ordre de mise à feu, pour fermer l'interrupteur 2, se trouvant en temps normal ouvert. L'impulsion produite par le générateur de courant 6 atteint les détonateurs, sélectionnés auparavant, au même moment, ceux-ci agissant simultanément sur la charge explosive.Then, at the desired time, it sends the firing order signal F, to close the switch 2, which is normally open. The pulse produced by the current generator 6 reaches the detonators, previously selected, at the same time, these acting simultaneously on the explosive charge.

Sur la figure 2, sont représentés les moyens de mise hors service sous la forme de percuteurs symbolisés par des flèches 30. Ceux-ci peuvent être à impact mécanique, à amorce pyrotechnique ou être du type mécanique, mais commandé pyrotechniquement, par exemple par micro-piston ou un micro-percuteur. Chaque percuteur est appliqué sur une chaîne de mise à feu 31 repliée sur elle-même, entre un condensateur chargé 32 et le détonateur 1 dans le but de la court-circuiter.In Figure 2, the means of decommissioning are shown in the form of strikers symbolized by arrows 30. These can be mechanical impact, pyrotechnic initiator or be of the mechanical type, but pyrotechnically controlled, for example by micro -piston or micro-striker. Each striker is applied to a firing chain 31 folded back on itself, between a charged capacitor 32 and the detonator 1 in order to short-circuit it.

L'interrupteur et le générateur du signal de mise à feu F peuvent être réalisés par un éclateur 22 commandé par une impulsion électrique F de très haute tension. Une deuxième solution consiste à utiliser un perforateur diélectrique commandé pyrotechniquement. L'impulsion est fournie par un condensateur 50, se déchargeant au travers d'un transformateur 51 basse tension-haute tension.The switch and the generator of the firing signal F can be produced by a spark gap 22 controlled by an electrical pulse F of very high voltage. A second solution consists in using a dielectric perforator controlled pyrotechnically. The pulse is supplied by a capacitor 50, discharging through a low voltage-high voltage transformer 51.

Une perforation pyrotechnique à commande rapide, permet une détérioration locale de la ligne suffisante pour courtcircuiter la ligne, et pour interdire la propagation d'énergie au détonateur. Ce perforateur peut être de très petites dimensions et à faible consommation de courant. D'autres dispositifs de mise hors service sont envisagés.A pyrotechnic perforation with rapid control, allows local deterioration of the line sufficient to short-circuit the line, and to prevent the propagation of energy to the detonator. This perforator can be very small and with low current consumption. Other decommissioning devices are envisaged.

La figure 3 propose une réalisation électrique de l'invention, les détonateurs étant repérés 10, le générateur de courant symbolisé par la source de courant 11, et les trois condensateurs étant repérés 14 ; ces condensateurs 14 sont placés sur une chaîne de déclenchement 21 en aval d'un interrupteur 12 et en amont des moyens de mise hors service 13 et des détonateurs 10. On trouve également des signaux de sélection S₁, S₂ et S₃ des moyens de mise hors service 13. La source de courant 11 est appliquée aux condensateurs 14 et les maintient chargés. L'interrupteur 12 étant connecté entre la sortie des condensateurs 14 et la sortie des détonateurs 10, ceux-ci se déchargent à la fermeture de l'interrupteur fournissant une énergie identique suffisante à chaque détonateur, et font ainsi fonctionner les détonateurs 10.FIG. 3 proposes an electrical embodiment of the invention, the detonators being marked 10, the current generator symbolized by the current source 11, and the three capacitors being marked 14; these capacitors 14 are placed on a trigger chain 21 downstream of a switch 12 and upstream from the deactivation means 13 and detonators 10. There are also selection signals S₁, S₂ and S₃ from the deactivation means 13. The current source 11 is applied to the capacitors 14 and maintains them loaded. The switch 12 being connected between the output of the capacitors 14 and the output of the detonators 10, these discharge when the switch is closed, supplying sufficient identical energy to each detonator, and thus operate the detonators 10.

Les moyens de mise hors service 13 peuvent se composer chacun d'une source de courant 16, d'un transistor 19 commandé par un des signaux de sélection et connecté à la sortie de la source de courant 16, pour appliquer, par l'intermédiaire d'une diode 20, une quantité de courant suffisante à la chaîne de mise à feu 21 pour la rendre inopérante par fusion.The deactivation means 13 can each consist of a current source 16, a transistor 19 controlled by one of the selection signals and connected to the output of the current source 16, to apply, via of a diode 20, a sufficient amount of current to the firing chain 21 to render it inoperative by fusion.

Claims (7)

1. Dispositif de sélection et de déclenchement sélectif de détonateur (1, 10,), comprenant pour chacun des détonateurs, une chaîne de déclenchement électrique (4,21,31) pour communiquer à chaque détonateur une impulsion électrique de mise à feu, le dispositif comportant une source d'énergie unique (6) génératrice de la dite impulsion, un unique interrupteur (2, 12, 22) pour appliquer la dite impulsion aux dites chaînes de déclenchement électrique et des moyens de mise hors service (7, 13, 30) de la chaîne correspondante mis en oeuvre avant la commutation de l'interrupteur, de manière à rendre inopérants les détonateurs à ne pas déclencher, le dispositif étant caractérisé en ce que chaque chaîne de déclenchement (4, 21, 31) comporte un condensateur (14, 32) permettant de délivrer, à chaque détonateur une énergie suffisante pour leur déclenchement.1. Device for selective selection and triggering of a detonator (1, 10,), comprising for each of the detonators, an electric triggering chain (4,21,31) for communicating to each detonator an electric firing pulse, the device comprising a single energy source (6) generating said pulse, a single switch (2, 12, 22) for applying said pulse to said electric trip chains and means of deactivation (7, 13, 30) of the corresponding chain implemented before the switching of the switch, so as to render inoperative the detonators not to be triggered, the device being characterized in that each triggering chain (4, 21, 31) comprises a capacitor (14, 32) for delivering sufficient energy to each detonator to trigger them. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateurs (14) est placé en aval de l'interrupteur (12) et en amont des moyens de mise hors service (13) et des détonateur (10).2. Device according to claim 1, characterized in that the capacitors (14) is placed downstream of the switch (12) and upstream of the deactivation means (13) and of the detonator (10). 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'énergie délivrée à chaque détonateur par les condensateurs (14, 32), est identique.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy delivered to each detonator by the capacitors (14, 32) is identical. 4. Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les détonateurs (1, 10, 41) sont du type à couche projetée.4. Device according to the preceding claims, characterized in that the detonators (1, 10, 41) are of the sprayed layer type. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de mise hors service (7, 13) sont des circuits électriques générateurs d'impulsions de courant pour fondre la chaîne correspondante (21).5. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the deactivation means (7, 13) are electrical circuits generating current pulses to melt the corresponding chain (21). 6. Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mise hors service (7, 30) sont du type à impact mécanique pour court-circuiter la chaîne correspondante (21).6. Device according to the preceding claims, characterized in that the deactivation means (7, 30) are of the mechanical impact type for short-circuiting the corresponding chain (21). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteur est un éclateur (22) commandé par une impulsion électrique haute tension (F).7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the switch is a spark gap (22) controlled by a high voltage electric pulse (F).
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