EP4193112B1 - Dispositif de libération des cartouches et procédé de commande dudit dispositif - Google Patents

Dispositif de libération des cartouches et procédé de commande dudit dispositif Download PDF

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EP4193112B1
EP4193112B1 EP21785965.1A EP21785965A EP4193112B1 EP 4193112 B1 EP4193112 B1 EP 4193112B1 EP 21785965 A EP21785965 A EP 21785965A EP 4193112 B1 EP4193112 B1 EP 4193112B1
Authority
EP
European Patent Office
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housing
dlc
ignition
cartridge
cartridges
Prior art date
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EP21785965.1A
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EP4193112C0 (fr
EP4193112A1 (fr
Inventor
Samuel TACITA
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Mi2lton
Original Assignee
Mi2lton
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Publication date
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Publication of EP4193112C0 publication Critical patent/EP4193112C0/fr
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Classifications

    • 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
    • F42B5/145—Cartridges, i.e. cases with charge and missile for dispensing gases, vapours, powders, particles or chemically-reactive substances
    • F42B5/15—Cartridges, i.e. cases with charge and missile for dispensing gases, vapours, powders, particles or chemically-reactive substances for creating a screening or decoy effect, e.g. using radar chaff or infrared material
    • F42B5/155—Smoke-pot projectors, e.g. arranged on vehicles
    • 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
    • F41A19/68—Electric firing mechanisms for multibarrel guns or multibarrel rocket launchers or multicanisters
    • 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
    • F41A19/69—Electric contacts or switches peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41F—APPARATUS FOR LAUNCHING PROJECTILES OR MISSILES FROM BARRELS, e.g. CANNONS; LAUNCHERS FOR ROCKETS OR TORPEDOES; HARPOON GUNS
    • F41F1/00—Launching apparatus for projecting projectiles or missiles from barrels, e.g. cannons; Harpoon guns
    • F41F1/08—Multibarrel guns, e.g. twin guns

Definitions

  • the present invention belongs to the field of devices for releasing electrically ignited cartridges.
  • the invention relates to an on-board cartridge release device allowing the controlled release of several cartridges by means of an electronic ignition system, said device comprising a charging and rapid electrical contact mechanism, as well as 'secure remote control.
  • non-lethal projectile launchers with pyrotechnic effects (tear gas, smoke, sound, flash, marking, etc.) to control a riot or to disperse a riot. crowd.
  • law enforcement officers are equipped with rifles capable of throwing grenades or cartridges. These clashes are dangerous for law enforcement forces because on the one hand they are often outnumbered, and on the other hand the projectiles risk being recovered and thrown back before they explode.
  • the American patent US 7,293, 492 B2 proposes a solution to this problem and suggests the use of a multi-launcher with electric ignition cartridges in which only the charge of the cartridge is released and the body of the cartridge remains in the multi-launcher.
  • a plurality of electric cartridges is loaded on a cassette intended to be slid into a base of said launcher comprising an electric priming mechanism.
  • the base comprises a plurality of electrical contacts which are brought into contact with each cartridge by means of a sliding mechanism making it possible to bring said case closer together.
  • the case is inserted into sliding rails fixed by means of steel rods sinking into holes in a support plate in the base of the launcher.
  • connection bar inside the base and parallel to the plate, said connection bar itself being connected to an exterior lever allowing said bar to be pulled inwards connector and the cassette towards the contacts.
  • This solution is advantageous in that it allows the launch of several cartridges simultaneously.
  • the box forming the base has a solid structure intended to be fixed or placed on a support such as a land vehicle.
  • the weight and design of the sliding mechanism of this device therefore limit the transport and applications of the launcher.
  • the device uses a priming and ignition control system typically used for pyrotechnic fire launchers, this system also being bulky and not suitable for an on-board system.
  • US 5,157,222 A discloses another relevant launcher of the prior art.
  • aerial drones are very appreciated by law enforcement forces. Indeed, intervention using a drone is very advantageous in that it allows an area to be effectively monitored without exposing law enforcement agents, and with a reduced number of personnel.
  • drones are mainly used either to obtain images using on-board cameras or to transmit audio messages to disperse a crowd. It is therefore desirable to design new devices that can be embarked on a drone and allow law enforcement to use more effective means of intervention, such as non-lethal projectiles.
  • the aim of the present invention is to propose a cartridge release device, named in the following description DLC device, capable of being embarked on an aerial drone and of being controlled remotely in a secure manner.
  • Another aim of the invention is to provide a DLC device making it possible to quickly load and unload a plurality of cartridges.
  • said DLC device be weather resistant and have a robust electronic system.
  • This ignition system is very reliable and advantageous in that it allows precise control of electrical contacts and power management, while optimizing the size and mass of the system.
  • the DLC device comprises a manual safety switch allowing the ignition system to be energized and comprising a manual safety switch accessible from outside the housing, said safety switch being placed in redundancy with a power switch integrated into said electronic card.
  • the present invention relates to an electrically ignited cartridge release device designed to be carried on an aerial drone and allow the release of a plurality of cartridges remotely in a secure manner.
  • FIG. 1 illustrates the DLC cartridge release device 1 of the invention comprising a housing 10 ( Fig. 1 ) integrating an electronic cartridge ignition system and a magazine 20 separable from said housing and having a plurality of cartridge locations 21.
  • the case is intended to be fixed to the host platform and comprises at least one power and data transfer connector 11, a manual safety switch 12, a display surface 13, and lower slides 15 for receiving said magazine .
  • the magazine 20 corresponds to a tray comprising said cartridge locations 21 in the form of circular openings provided with a peripheral seal 22 making it possible to retain a cylindrical cartridge inserted vertically in said opening.
  • the magazine loaded with cartridges is inserted into the slides 15 of the housing so as to position each cartridge at the level of at least one electrical contact inside the housing, and in particular at the level of a central electrical contact and a contact electrical device.
  • the slides 15 are located on a lower part of the housing and allow the magazine 20 to slide in a horizontal and longitudinal direction of said housing with the cartridges oriented in a vertical direction.
  • the magazine has a handle 23 making it easier to hold in the hand.
  • this handle is a rotary handle 23 whose axis of rotation is coupled to a toothed wheel 25 making it possible to activate a mechanism for bringing the cartridges of the DLC device into contact.
  • Cartridges 3 compatible with the DLC of the invention correspond to ammunition independent of the device comprising a “squib” or “igniter” 30 with electrical ignition making it possible to initiate a pyrotechnic charge of this cartridge.
  • the igniter 30 consists of two concentric electrical contacts, a peripheral pad 32 and a central pad 33 pressed to a maximum depth relative to a surface of the peripheral pad.
  • These cartridges are, for example, electric ignition cartridges sold by the company ALSETEX with a nominal diameter of 40 mm, a variable length of approximately 9 cm at least and a variable mass depending on the load of approximately 150 g at least. .
  • the architecture of the DLC device of the invention has been specially designed to provide a lightweight, robust and easy to handle device.
  • the housing 10 is composed of a so-called “fixed” part and a so-called “mobile” part which are inseparable and mechanically linked by a slide connection ensuring that the cartridges come into contact.
  • the mobile part makes it possible to position the magazine 20 in a “retracted” position inside the housing allowing the priming of the cartridges.
  • FIG. 3 illustrates an exploded view of the fixed parts of the DLC.
  • Housing 10 is the heaviest component of the device and acts as a shell to protect the ignition system inside.
  • the housing corresponds to a box of rectangular parallelepiped shape having a lower opening and grooves 14 with dorsal and lateral nuts to facilitate the fixing of the box to the host platform.
  • the housing also has inputs for power and data connectors 11, 11', such as M12 connectors, for the manual safety switch and a window 16 at the front to integrate the display surface 13.
  • internal walls of the case serve as a guide for the magazine 20, as well as as a mounting support for the cartridge ignition system.
  • the ignition system comprises an electronic card 41 integrating a microcontroller 42, a power management system and electrical contacts 40 soldered directly on said electronic card.
  • This electronic card 41 is fixed in the housing parallel to the insertion axis of the magazine by means of the lateral supports 46 and a contact guide card 47.
  • the contacts 40 pass vertically through the electronic card 41 and have pointed tips oriented towards the lower opening of the housing and so as to allow axial contact of the tips with the igniters 30 of the cartridges.
  • the contacts 40 are preferably spring type and have a stroke of predefined length to compensate for the recess of the central stud 33 and the axial mechanical clearances of the cartridge contacting mechanism. A tip with multiple contact points would be less effective since the pressure force would be divided by the number of contact points.
  • the peripheral pad of the igniter is connected with several redundant contacts, and preferably with at least three contacts 40. The diameter of the central pad 33 and the distance between the central pad and the peripheral pads do not cannot connect several contacts, however only one central contact is sufficient. Each cartridge is therefore primed by bringing it into contact with at least three contacts with the peripheral pad and one contact for the central pad.
  • the tip is pointed by 30° and the pressure force is at least 2 N (approximately 200 g) to pass through the surface treatment layer of the igniters and optimize electrical contact (reduction of contact resistance).
  • the length of the stroke is also chosen to optimize the pressure force while ensuring that said tip does not get stuck when it comes into contact. This stroke is for example 6.3 mm.
  • the contacts 40 must maintain a straight position to ensure their good contact with the igniters 30.
  • the guide card 47 serves as a template in order to obtain precise positioning of the contacts by keeping the upper ends of the contacts fixed and serving as a connecting piece with the side supports 46.
  • the DLC device comprises a central spacer 43 and lateral spacers 44. These lateral spacers 44 correspond to low cam followers 44.
  • the housing also includes a high cam follower 48, a modular part fixed to the bottom of the housing and comprising a lower stop capable of blocking the rotation of a cam. These parts will also be described in relation to the mechanism for electrically contacting the cartridges.
  • the DLC device also includes at least one means of measuring the altitude at which the DLC box is positioned, preferably corresponding to a lidar communicating with the microcontroller of the electronic card.
  • the entire device is designed to be weather resistant.
  • the device comprises caps 60 for the connectors, groove caps 61, a protective screen 62 for the display surface, a cover 63 fixed to the shell to reinforce the seal around the actuation parts of the cartridge contact mechanism.
  • the electronic card 41 is protected by a plate 50 closing a lower part ( Fig. 4 ) of the housing and comprising holes 51 allowing the exit of the tips of the electrical contacts to electrically interface the cartridges.
  • the sealing of the ignition system is improved by the use of a perforable membrane fixed to said plate 50.
  • this membrane constitutes a barrier making it possible to close the holes 51 of the plate when It is not desired to electrically interface the cartridges, and allowing the passage of the contact tips when priming the cartridges is desired.
  • This perforable membrane is for example a sheet of silicone stacked between two perforated shims 64 and fixed to the plate by means of a shim support 65, said shims being able to allow the tips of the electrical contacts to pass through.
  • FIG 4 illustrates the elements of the mobile part of the housing forming part of the cartridge contacting mechanism.
  • the contacting mechanism of the invention makes it possible to retract the lower slides 15 supporting the magazine 20, to bring the igniters 30 of the cartridges into contact with the tips of the electrical contacts 40 following a vertical translation movement.
  • the mobile part therefore comprises said slides 15 and the plate 50 fixed on an upper part of said slides.
  • the translation movement is ensured by a camshaft 70 integrated into the housing and whose rotation makes it possible to modify the position of the slides.
  • an arch 71 makes it possible to connect the camshaft 70 to the slides 15.
  • An upper part of the arch 71 is crossed by the camshaft extending in a plane parallel to the longitudinal plane of the slides and magazine insertion.
  • the slides and the membrane plate 50 are fixed together by means of screws 66 at the lower ends of the arch 71 on each lateral side of the housing.
  • the slides, the perforated plate, the arch and the shaft thus form an assembly moving jointly when the shaft moves axially in the housing following a position of the cams 72 coupled to said shaft.
  • the shaft is of square section with a hollow center and the arch is composed of several arch sections 710 distributed along the slides and connected together by the TREE.
  • bearings 75 serve as spacers between the cams and the arches, and make it possible to adapt the pivot connection between the square shaft and the arch.
  • a pair of cams 72 are coupled to the shaft and have an irregular geometric shape capable of remaining in constant contact with a pair of low 44 and high 48 follower cams, the latter having a fixed position in the housing.
  • Each cam 72 has a first height H1 associated with a first position of the cam called “open” and a second height H2 associated with a position of the cam called “closed” in which the slides retract inside the housing (see figure 5 ).
  • the change in position of the cam thus makes it possible to move the camshaft 70 in an axial translational movement, and therefore the slides 15 connected to said shaft 70 by means of the arch 71.
  • the cam 72 has the general shape of an extruded polygon and has a substantially triangular section comprising three sides C 1 , C 2 and C 3 .
  • An upper vertex of the substantially triangular section of the cam is oriented towards the top of the housing when the electrical contact mechanism is in the “open” position (See figure 5 , illustration at top).
  • a base of the cam is defined by the lower side C3 comprising two segments C 3a , C 3b forming an obtuse angle capable of allowing rotation of the base of the cam on a rounded section 444 of the upper surface of the lower cam follower 44.
  • the shape of the high cam follower 48 makes it possible to limit the rotation of the cam and define the maximum trajectory of the “open” and “closed” position by means of an angle stop of said cam.
  • the dotted lines of the figure 5 indicate contact surfaces of the cam with the lower cam follower and the upper cam follower following a position of the cam.
  • the invention proposes to control the rotation of the camshaft 70 by means of the rotary handle 23 integrated into the magazine.
  • the axis of rotation of the handle is coupled to the toothed wheel 25 and makes it possible to engage a toothed wheel 74 coupled to the camshaft.
  • the rotation of the handle thus transmits the rotational forces of the handle to the camshaft.
  • the rotating handle 23 of the invention allows easy loading and unloading of the magazine in the housing.
  • a user simply grasps the handle in its open position and perpendicular to the plane of the magazine, and inserts the tray into the slides.
  • the rotation of the handle is unlocked when the plate is completely pushed into the slides and comes to a stop. Without releasing pressure on the handle, the user rotates the handle a quarter turn counterclockwise, which activates the cartridge contact mechanism.
  • the handle is then oriented parallel to the magazine tray. By releasing the handle, it springs back slightly, which locks its rotation and holds the magazine in the housing.
  • the magazine is removed by the reverse movement, by first pressing the handle towards the magazine to unlock it, then rotating it a quarter turn clockwise while maintaining pressure. Once the handle returns to the orthogonal position, the magazine can be released freely by pulling the handle.
  • the ignition system is designed according to the current necessary to prime the cartridges to be released by the DLC and the sizing and power constraints specific to an on-board system.
  • the DLC is designed to work with cartridges requiring a starting current of at least 2.12 A at each igniter (squib).
  • the electronic ignition system is designed to deliver a current of 3 A.
  • the invention proposes to use DC/DC converters as a main voltage regulator and as an ignition current regulator. This choice is very advantageous in that it optimizes reliability and longevity by avoiding overheating.
  • the main voltage regulator has a 12 V output and the current regulator has a 12 V output.
  • ignition has a 3 A output.
  • the ignition system includes a single current regulator, and the current is distributed to each squib via power switches such as a solid state relay based on a MOSFET transistor.
  • This choice makes it possible to limit the size of the current regulator, which is presented as a module of several cubic centimeters.
  • it is not possible to initiate several cartridges simultaneously because the intensity of the current would be divided by the number of cartridges and would therefore be insufficient.
  • FIG. 6 schematically illustrates the electrical architecture chosen for the DLC device.
  • the DLC device also integrates a secondary voltage regulator (3.3 V output) to provide low voltage power to the other electronic components of the device, such as the microcontroller, an altimeter, a display, an LED (light emitting diode) etc.
  • a secondary voltage regulator 3.3 V output
  • the safety of the ignition system is ensured by the manual safety switch 12 placed in redundancy with a general power switch under the control of the microcontroller 42. There is thus a double safety preventing the priming of the cartridges requiring first deactivation manual activation of a switch of the manual safety switch 12, and then validation of an ignition command by the microcontroller authorizing the general power switch to power the main voltage regulator.
  • the switch of the manual safety switch 12 is produced in the form of a removable flag commonly used in aeronautics bearing the inscription in English "remove before flight” translated into French “remove before takeoff”. More particularly, the switch of the switch is located inside a receptacle of the housing and it is activated and deactivated by means of a tilting lever depending on the presence or absence of the removable flag in said receptacle.
  • a magnetic mechanism is used to control the position of the lever by means of two magnetic balls.
  • a first ball is located between the switch and the lever, and a second ball is located inside one end of the flag.
  • This configuration prevents the lever from tilting when the end of the magnetized flag is inside the receptacle and the lever is located between the two magnetic balls. Withdrawal of the flag allows the lever to swing to activate the switch.
  • This switch is for example an electromechanical microswitch used to cut off the power supply to the box.
  • the receptacle also has an LED light connected to the microcontroller and indicating the status of the manual safety switch (inserted or removed), as well as a brightly colored gasket for sealing and visually indicating the location of the flag .
  • the present invention also relates to a method for releasing cartridges by means of the DLC device of the invention on board an aerial drone.
  • the method of the invention makes it possible to protect the user during handling and use of the device by proposing a particular protocol for validating an ignition command ( Fig. 7 ).
  • firing sequence a particular pulse sequence comprising several successive phases characterized by taking an active or resting state during a characteristic period T. Outside this particular sequence, or outside the tolerances on frequency or pulse durations, the ignition command is canceled and the sequence reset. This mechanism is a safety feature making unintentional ignition very unlikely.
  • the DLC device is also configured to check the state of the manual safety switch and the altitude at which the DLC is positioned.
  • the manual safety switch is deactivated by removing the flag and this absence of the flag conditions the validation of an ignition command.
  • the method also proposes to validate an ignition command when the DLC on board an aerial drone is within an authorized altitude interval.
  • the ignition command is validated only when the DLC is at a height between 40 and 200 m, and preferably between 80 and 130 m. Any validation command outside this altitude interval is rejected.
  • the DLC device of the invention comprises an unlocking system authorizing use of the device by means of a unique identification code assigned to an authorized operator.
  • the system includes an RFID reader communicating with the microcontroller of the box to authorize the use of the device under presentation of an RFID chip comprising said unique identification code, said RFID chip being presented for example in the form of an RFID badge.
  • the invention also proposes to configure the microcontroller to encrypt the data saved in a memory of the DLC device and/or to encrypt the data transmitted by the microcontroller to a remote control terminal of the DLC device.
  • the data is encrypted using an encryption algorithm integrating said unique identification code of an authorized operator. It is thus possible to associate the usage data of the DLC device with a particular operator, and to prevent badge cloning.
  • the present invention thus provides a very advantageous DLC device in that it allows the release of a plurality of cartridges remotely in a secure manner.
  • the DLC device is a light but robust system, allowing its installation on an aerial drone or any type of drone.
  • the electronic ignition system is reliable, in particular in that it is not affected by accidental ignitions and the release of a cartridge is only validated after validation of a specific security protocol.
  • the DLC device is very easy to use, and allows rapid loading and unloading without the need for a special tool.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Mounting Of Printed Circuit Boards And The Like (AREA)

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • La présente invention appartient au domaine des dispositifs de libération des cartouches à ignition électrique.
  • Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de libération des cartouches embarqué permettant la libération contrôlée de plusieurs cartouches au moyen d'un système d'ignition électronique, ledit dispositif comportant un mécanisme de charge et de mise en contact électrique rapide, ainsi que d'une commande sécurisée à distance.
    • ART ANTERIEUR
  • Dans le cadre des activités de maintien de l'ordre, il est connu d'utiliser des lanceurs de projectiles non létaux à effets pyrotechniques (cartouches lacrymogènes, fumigènes, sonores, flash, marquage...) pour contrôler une émeute ou pour disperser une foule. À cette fin, les forces de l'ordre sont équipées de fusils permettant de lancer des grenades ou des cartouches. Ces affrontements sont dangereux pour les forces de maintien de l'ordre car d'une part elles sont souvent dépassées en nombre, et d'autre part les projectiles risquent d'être récupérés et lancés de retour avant leur explosion.
  • Le brevet américain US 7,293, 492 B2 propose une solution à ce problème et suggère l'utilisation d'un multi-lanceur à cartouches d'ignition électrique dont uniquement la charge de la cartouche est libérée et le corps de la cartouche reste dans le multilanceur. En particulier, une pluralité de cartouches électriques est chargée sur une cassette destinée à être glissée dans une base dudit lanceur comportant un mécanisme d'amorçage électrique. La base comporte une pluralité de contacts électriques qui sont mis en contact avec chaque cartouche au moyen d'un mécanisme coulissant permettant de rapprocher ladite casette. En particulier, la casette est insérée dans des rails de coulissement fixés au moyen des tiges en acier s'enfonçant dans des trous d'une plaque support dans la base du lanceur. À son extrémité opposée, les tiges en acier sont reliées à une barre de connexion à l'intérieur de la base et parallèle au plateau, ladite barre de connexion étant elle-même reliée à un levier extérieur permettant de tirer vers l'intérieur ladite barre de connexion et la cassette vers les contacts. Cette solution est avantageuse en ce qu'elle permet le lancement de plusieurs cartouches simultanément. Néanmoins, le caisson formant la base possède une structure solide destinée à être fixée ou posée sur un support tel qu'un véhicule terrestre. Le poids et la conception du mécanisme coulissant de ce dispositif limitent donc le transport et les applications du lanceur. D'autre part, le dispositif utilise un système d'amorçage et de contrôle d'ignition typiquement utilisé pour les lanceurs des feux pyrotechniques, ce système étant aussi encombrant et pas adapté pour un système embarqué. Le document US 5 157 222 A divulgue un autre lanceur pertinent de l'art antérieur.
  • D'un point vu pratique, l'utilisation des drones aériens est très appréciée par les forces de maintien de l'ordre. En effet, l'intervention au moyen d'un drone est très avantageuse en ce qu'elle permet de surveiller efficacement une zone sans exposer les agents des forces de l'ordre, et avec un nombre d'effectifs réduit. Aujourd'hui les drones sont essentiellement utilisés soit pour obtenir des images au moyen de caméras embarquées, soit pour transmettre des messages sonores pour la dispersion d'une foule. Il est donc souhaitable de concevoir des nouveaux dispositifs pouvant être embarqués sur un drone et permettant aux forces de l'ordre d'utiliser des moyens d'intervention plus efficaces, tel que des projectiles non létaux.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de libération des cartouches, nommé dans la suite de la description dispositif DLC, apte à être embarqué sur un drone aérien et à être commandé à distance de manière sécurisée.
  • Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif DLC permettant de charger et décharger rapidement une pluralité de cartouches.
  • Il est également souhaité que ledit dispositif DLC soit résistant aux intempéries et présente un système électronique robuste.
  • À ces fins l'invention propose un dispositif de libération de cartouches DLC destiné à être embarqué sur un drone, et comprenant un boîtier comportant un système d'ignition pourvu des contacts électriques pour l'amorce des cartouches à ignition électrique, un magasin amovible comportant un plateau présentant une pluralité d'emplacements de cartouches, dans lequel dispositif le magasin est introduit dans des glissières dudit boîtier pour positionner les emplacements de cartouches à niveau desdits contacts. Ledit dispositif étant particulier en ce que :
    • le système d'ignition comporte une carte électronique fixée à plat dans ledit boîtier et comportant un microcontrôleur, un système de gestion d'alimentation et les contacts électriques fixés sur ladite carte électronique,
    • et dans lequel les contacts électriques traversent dans un axe orthogonal ladite carte électronique, une extrémité inférieure desdits contacts étant destinée à la mise en contact des cartouches, et une extrémité supérieure desdits contacts étant fixée directement ou indirectement au boîtier pour maintenir une position droite desdits contacts.
  • Ce système d'ignition est très fiable et avantageux en ce qu'il permet un contrôle précis des contacts électriques et de la gestion de l'alimentation, tout en optimisant l'encombrement et la masse du système.
  • Dans un mode de réalisation, le système de gestion d'alimentation comporte un régulateur de tension principal alimentant un régulateur de courant d'ignition et une pluralité des commutateurs d'ignition, ledit système comportant une configuration dans laquelle :
    • un commutateur d'ignition est attribué à chaque emplacement de cartouche pour distribuer un courant d'ignition auxdits emplacements, et ;
    • ledit régulateur de courant d'ignition est sous commande du contrôleur et alimente individuellement chacune desdites cartouches dans une séquence prédéfinie.
  • Dans un mode de réalisation, le dispositif DLC comporte un commutateur de sécurité manuel permettant une mise en tension du système d'ignition et comportant un interrupteur de sécurité manuel accessible depuis l'extérieur du boîtier, ledit commutateur de sécurité étant placé en redondance avec un commutateur d'alimentation intégré dans ladite carte électronique.
  • Le boîtier du dispositif comporte également un mécanisme de mise en contact des cartouches configuré pour rétracter les glissières à l'intérieur du boîtier et permettre une mise en contact des cartouches destinés à être libérées par ledit dispositif DLC avec les contacts électriques du système d'ignition, dans lequel dispositif :
    • le mécanisme de mise en contact comporte un arbre à cames s'étendant dans un sens longitudinal des glissières et étant relié auxdites glissières pour leur impartir un mouvement de translation axial ; et
    • ledit arbre est intégré de manière mobile dans ledit boîtier et comporte au moins une came de forme irrégulière apte à rester en contact constant d'une contre-came haute et d'une contre-came basse ayant une position fixe dans ledit boîtier, ladite came présentant au moins deux hauteurs différentes et définissant, suivant une orientation de la came, le positionnement de l'arbre dans ledit boîtier ; et
    • la rotation de l'arbre à cames permet de rétracter ou ressortir lesdites glissières. Suivant un mode de réalisation souhaité, le dispositif DLC comporte l'une des caractéristiques suivantes ou toute combinaison techniquement opérable :
    • les glissières sont intégrées sur un côté inférieur du boîtier, notamment suivant un axe longitudinal dudit boîtier ;
    • la contre-came haute est une pièce fixée sur une surface supérieure interne du boîtier, et comporte une butée d'angle permettant de bloquer la rotation de la came dans une position dite « fermée » dans laquelle les glissières sont rétractées à l'intérieur du boîtier ;
    • la contre-came base est une pièce comportant un côté inférieur fixé sur la surface supérieure de la carte électronique et un côté supérieur présentant une surface arrondie et de contact avec ladite came ;
    • l'arbre à cames est couplé à une roue dentée intégrée à l'intérieur du boitier ;
    • le plateau du magasin comporte une poignée rotative comportant un axe de rotation couplé à une deuxième roue dentée apte à transmettre l'effort de rotation de ladite poignée à la roue dentée du boîtier, la poignée étant configurée pour engrener l'arbre à cames et contrôler la position des glissières en fonction d'un angle de rotation de ladite poignée.
  • Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif DLC peut également comporter les caractéristiques techniques suivantes dans toute combinaison techniquement opérable :
    • la carte électronique est fixée au boîtier au moyen des supports latéraux, lesdits supports latéraux étant reliés à une carte guide contact central s'étendant parallèlement à la carte électronique et agissant comme gabarit pour maintenir dans une position droite et fixe les extrémités supérieures des contacts électriques, et dans lequel la carte électronique est fixée à ladite carte guide au moyen d'une ou plusieurs pièces entretoises ;
    • la carte électronique est protégée de l'environnement extérieur au boîtier par une plaque ajourée fixée sur les glissières dudit boîtier, ladite plaque fermant une partie inférieure du dispositif et comportant des trous permettant la sortie des contacts électriques pour interfacer électriquement les cartouches, et étant pourvue d'une membrane d'étanchéité perforable recouvrant lesdits trous,
    • les contacts comportent une longueur de course de 6.3 mm, un embout pointu de 30° et une force de pression d'au moins 2 N, et/ou dans lequel le système d'ignition comporte, pour chaque emplacement de cartouche du magasin, un contact électrique central destiné à interfacer un plot central d'une cartouche à libérer, et trois contacts électriques périphériques redondants destinés à interfacer un plot périphérique de ladite cartouche,
    • les contacts sont des contacts à ressort ;
    • le magasin comporte au moins trois emplacements de cartouches, et de préférence dix emplacements ;
    • un système de déverrouillage par badge au moyen d'un code d'identification unique associé de manière exclusive à un opérateur autorisé et étant intégré dans une puce RFID dudit badge, et dans lequel le microcontrôleur est configuré pour mettre en oeuvre un algorithme de cryptage de données intégrant ledit code d'identification unique pour sauvegarder ou transmettre lesdites données ;
    • le dispositif DLC comporte des moyens de mesurer l'altitude à laquelle se trouve positionné le boîtier du DLC, ledit altimètre communicant avec le microcontrôleur de la carte électronique. Par exemple, un altimètre barométrique ou radar, soit un détecteur de distance tel qu'un détecteur par laser ou lidar.
    • un signal de commande du dispositif DLC est un signal MLI « Modulation de Largeur d'impulsions » et comporte une impulsion haute présentant au moins deux durées d'impulsion Ton différentes, une première durée Ton1 définissant un état de repos du signal, et une deuxième durée Ton2 définissant un état actif du signal ;
    • un signal d'ignition dudit dispositif DLC comporte une séquence de tir comportant plusieurs phases successives, chaque phase comportant ledit état de repos ou état actif du signal pendant une période T prédéfinie.
  • L'invention concerne également un procédé de libération de cartouches à ignition électrique à distance, ledit procédé étant mis en oeuvre au moyen du dispositif de libération de cartouches DLC de l'invention, ledit dispositif DLC étant destiné à être fixé sur un véhicule aérien sans pilote et comportant un commutateur de sécurité manuel et des moyens de mesure d'une altitude à laquelle se trouve positionné le boîtier, et ledit procédé comportant une étape de validation d'une commande d'ignition dans laquelle sont réalisées les actions suivantes :
    • réception d'un signal de commande valide comportant une fréquence prédéfinie (Par exemple un signal MLW de 50 Hz) ;
    • vérification d'un état désactivé du commutateur manuel de sécurité ;
    • validation d'un intervalle d'altitude prédéfinie dans lequel le dispositif doit se trouver positionné ;
    • réception d'un signal d'ignition comportant une séquence dite de tir comportant une séquence d'impulsions prédéfinie.
  • Dans un mode de réalisation, un magasin dudit dispositif DLC est chargé des cartouches présentant un corps comportant un allumeur et une charge à libérer, et ledit procédé comporte une étape de libération des cartouches dans laquelle sont effectuées les actions suivantes :
    • sélection d'une cartouche à libérer en fonction d'un ordre prédéfini des emplacements de cartouches,
    • mesure de la résistance électrique d'un allumeur de ladite cartouche sélectionnée et vérification de sa disponibilité en fonction d'une résistance minimale mesurée.
    • libération de la charge de la première cartouche disponible dans l'ordre prédéfini des emplacements de cartouches.
  • D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés.
    • PRESENTATION DES DESSINS
    • Figure 1 Un exemple d'un dispositif de libération de cartouches DLC de l'invention comportant un boîtier et un magasin de cartouches.
    • Figure 2 Un exemple d'une cartouche à ignition électrique compatible avec le dispositif DLC. À GAUCHE : une vue latérale. À DROITE, une vue en perspective.
    • Figure 3 Une vue éclatée d'un exemple de boîtier DLC et les éléments fixés de manière non mobile dans ledit boîtier.
    • Figure 4 Une vue éclatée d'un exemple du mécanisme de charge des cartouches illustrant les éléments du boîtier intégrés de manière mobile dans ledit boîtier.
    • Figure 5 Une représentation schématique du mécanisme de charge de cartouches. EN HAUT, en position « initiale » ou « ouverte », EN BAS, en position rétractée permettant la mise en contact de cartouches pour leur amorce.
    • Figure 6 Une représentation schématique de l'architecture électrique du dispositif DLC.
    • Figure 7 Une représentation schématique du procédé de libération de cartouches à distance.
    DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION DE L'INVENTION
  • La présente invention concerne un dispositif de libération de cartouches à ignition électrique conçu pour être embarqué sur un drone aérien et permettre la libération d'une pluralité de cartouches à distance de manière sécurisée.
  • La Fig. 1 illustre le dispositif de libération de cartouches DLC 1 de l'invention comportant un boîtier 10 (Fig. 1) intégrant un système d'ignition électronique de cartouches et un magasin 20 séparable dudit boîtier et présentant une pluralité d'emplacements 21 de cartouches. Le boîtier est destiné à être fixé à la plateforme hôte et comporte au moins un connecteur 11 d'alimentation et de transfert des données, un commutateur de sécurité manuel 12, une surface d'affichage 13, et des glissières 15 inférieures pour recevoir ledit magasin.
  • Le magasin 20 correspond à un plateau comportant lesdits emplacements 21 de cartouches sous la forme d'ouvertures circulaires pourvues d'un joint 22 périphérique permettant de retenir une cartouche cylindrique insérée verticalement dans ladite ouverture. Le magasin chargé des cartouches est inséré dans les glissières 15 du boîtier de sorte à positionner chaque cartouche à niveau d'au moins un contact électrique à l'intérieur du boîtier, et notamment au niveau d'un contact électrique central et d'un contact électrique périphérique. Dans un mode de réalisation préféré, les glissières 15 sont situées sur une partie inférieure du boîtier et permettent de glisser le magasin 20 dans un sens horizontal et longitudinal dudit boîtier avec les cartouches orientées dans un sens vertical. Afin de faciliter l'insertion du plateau, le magasin comporte une poignée 23 permettant de faciliter sa tenue en main. Dans un mode de réalisation préféré, cette poignée est une poignée 23 rotative dont un axe de rotation est couplé à une roue dentée 25 permettant d'actionner un mécanisme de mise en contact des cartouches du dispositif DLC.
  • Les cartouches 3 compatibles avec le DLC de l'invention (Fig. 2) correspondent à des munitions indépendantes du dispositif comportant un « squib » ou « allumeur » 30 à ignition électrique permettant d'amorcer une charge pyrotechnique de cette cartouche. L'allumeur 30 est constitué de deux contacts électriques concentriques, un plot périphérique 32 et un plot central 33 enfoncé jusqu'à une profondeur maximale par rapport à une surface du plot périphérique. Ces cartouches, sont par exemple les cartouches à ignition électrique commercialisés par la société ALSETEX avec un diamètre nominal de 40 mm, une longueur variable d'environ 9 cm au minimum et une masse variable en fonction de la charge d'environ 150 g au minimum.
  • L'architecture du dispositif DLC de l'invention a été spécialement conçue pour fournir un dispositif léger, robuste et facile à manipuler. Le boîtier 10 est composé d'une partie dite « fixe » et d'une partie dite « mobile » qui sont inséparables et liées mécaniquement par une liaison glissière assurant la mise en contact de cartouches. En particulier, la partie mobile permet de positionner le magasin 20 dans une position « rétractée » à l'intérieur du boîtier permettant l'amorcement des cartouches.
  • La figure 3 illustre une vue éclatée des parties fixes du DLC. Le boîtier 10 est le composant le plus lourd du dispositif et fait office de coque pour protéger le système d'ignition à son intérieur. Selon le mode de réalisation illustré, le boîtier correspond à un caisson de forme parallélépipédique rectangle comportant une ouverture inférieure et des rainures 14 à écrous dorsales et latérales pour faciliter la fixation du caisson à la plateforme hôte. Le boîtier comporte également des entrées pour des connecteurs 11, 11' d'alimentation et des données, tel que des connecteurs M12, pour le commutateur de sécurité manuel et une fenêtre 16 à l'avant pour intégrer la surface d'affichage 13. Des parois internes du boîtier servent de guidage pour le magasin 20, ainsi que comme support de fixation pour le système d'ignition de cartouches.
  • De manière avantageuse, le système d'ignition comporte une carte électronique 41 intégrant un microcontrôleur 42, un système de gestion d'alimentation et des contacts 40 électriques soudés directement sur ladite carte électronique. Cette carte électronique 41 est fixée dans le boîtier parallèle à l'axe d'insertion du magasin au moyen des supports latéraux 46 et d'une carte guide 47 de contacts.
  • Les contacts 40 traversent verticalement la carte électronique 41 et comportent des embouts pointus orientés vers l'ouverture inférieure du boîtier et de sorte à permettre un contact axial des embouts avec les allumeurs 30 des cartouches. Les contacts 40 sont de préférence de type ressort et comportent une course de longueur prédéfinie pour compenser le renfoncement du plot central 33 et les jeux mécaniques axiaux du mécanisme de mise en contact des cartouches. Un embout à points de contact multiples serait moins efficace puisque la force de pression serait divisée par le nombre de points de contact. Pour cette même raison de fiabilité, le plot périphérique de l'allumeur est connecté avec plusieurs contacts redondants, et de préférence avec au moins trois contacts 40. Le diamètre du plot central 33 et l'écart entre le plot central et les plots périphériques ne permettent pas de connecter plusieurs contacts, cependant un seul contact central est suffisant. Chaque cartouche est donc amorcé par sa mise en contact avec au moins trois contacts avec le plot périphérique et un contact pour le plot central.
  • Dans un mode de réalisation préféré, l'embout est pointu de 30° et la force de pression est d'au moins 2 N (environ 200 g) pour traverser la couche de traitement de surface des allumeurs et optimiser le contact électrique (réduction de la résistance de contact). La longueur de la course est également choisie pour optimiser la force de pression tout en veillant que ladite pointe ne reste pas coincée lors de la mise en contact. Cette course est par exemple de 6.3 mm.
  • Les contacts 40 doivent conserver une position droite pour assurer leur bonne mise en contact avec les allumeurs 30. La carte guide 47 sert de gabarit afin d'obtenir un positionnement précis des contacts en maintenant fixes les extrémités supérieures des contacts et servant de pièce de liaison avec les supports latéraux 46.
  • De même, il est souhaité de conserver la carte électronique 41 à plat pour son bon fonctionnement. À cette fin une ou plusieurs entretoises, sont pourvues entre la surface supérieure de la carte électronique 41 et la carte guide 47. Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif DLC comporte une entretoise centrale 43 et des entretoises latérales 44. Ces entretoises latérales 44 correspondent à des contre-cames basses 44. Le boîtier comporte également une contre-came haute 48, une pièce modulable fixée au fond du boîtier et comportant une butée inférieure apte à bloquer la rotation d'une came. Ces pièces seront également décrites en relation au mécanisme de mise en contact électrique des cartouches.
  • Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif DLC comporte également au moins un moyen de mesurer l'altitude à laquelle se trouve positionné le boîtier du DLC, correspondant de préférence à un lidar communicant avec le microcontrôleur de la carte électronique.
  • L'ensemble du dispositif est conçu pour être résistante aux intempéries. À cette fin le dispositif comporte des capuchons 60 pour les connecteurs, des bouchons 61 de rainures, un écran de protection 62 pour la surface d'affichage, un cache 63 fixé à la coque pour renforcer l'étanchéité autour des pièces d'actionnement du mécanisme de mise en contact des cartouches. La carte électronique 41 est protégée par une plaque 50 fermant une partie inférieure (Fig. 4) du boîtier et comportant des trous 51 permettant la sortie des embouts des contacts électriques pour interfacer électriquement les cartouches.
  • Dans un mode de réalisation préféré, l'étanchéité du système d'ignition est améliorée par l'utilisation d'une membrane perforable fixée à ladite plaque 50. Avantageusement, cette membrane constitue une barrière permettant d'obturer les trous 51 de la plaque lorsqu'il n'est pas souhaité d'interfacer électriquement les cartouches, et permettant le passage des embouts des contacts lorsque l'amorce des cartouches est souhaitée. Cette membrane perforable est par exemple une feuille de silicone empilée entre deux cales 64 perforées et fixées à la plaque au moyen d'un support de cale 65, lesdites cales étant aptes à permettre le passage des embouts des contacts électriques.
  • La figure 4 illustre les éléments de la partie mobile du boîtier formant partie du mécanisme de de mise en contact des cartouches. En particulier, le mécanisme de mise en contact de l'invention permet de rétracter les glissières 15 inférieures supportant le magasin 20, pour mettre en contact les allumeurs 30 des cartouches avec les embouts des contacts 40 électriques suivant un mouvement de translation vertical. La partie mobile comporte donc lesdites glissières 15 et la plaque 50 fixée sur une partie supérieure desdites glissières. Le mouvement de translation est assuré par un arbre à cames 70 intégré dans le boîtier et dont la rotation permet de modifier la position des glissières.
  • Dans le mode de réalisation illustré, un arceau 71 permet de relier l'arbre à cames 70 aux glissières 15. Une partie supérieure de l'arceau 71 est traversée par l'arbre à cames s'étendant dans un plan parallèle au plan longitudinal des glissières et d'insertion du magasin. Les glissières, et la plaque 50 à membrane sont fixées ensemble au moyen des vis 66 aux extrémités inférieures de l'arceau 71 de chaque côté latéral du boîtier. Les glissières, la plaque ajourée, l'arceau et l'arbre forment ainsi un ensemble se déplaçant conjointement lorsque l'arbre se déplace axialement dans le boîtier suivant une position des cames 72 couplés audit arbre. Dans un mode de réalisation préféré, pour améliorer la légèreté du dispositif, l'arbre est de section carrée avec un centre évidé et l'arceau est composé de plusieurs sections d'arceau 710 distribuées le long des glissières et reliées entre elles par l'arbre. Dans ce mode de réalisation, des coussinets 75 servent d'entretoise entre les cames et les arceaux, et permettent d'adapter la liaison pivot entre l'arbre carré et l'arceau.
  • Une paire de cames 72 sont couplées à l'arbre et comportent une forme géométrique irrégulière apte à rester en contact constant d'une paire de contre-cames basses 44 et hautes 48, ces dernières ayant une position fixe dans le boîtier. Chaque came 72 comporte une première hauteur H1 associée à une première position de la came dite « ouverte » et une deuxième hauteur H2 associée à une position de la came dite « fermée » dans laquelle les glissières se rétractent à l'intérieur du boîtier (voir figure 5). Le changement de position de la came permet ainsi de déplacer dans un mouvement de translation axial l'arbre à cames 70, et donc les glissières 15 reliées audit arbre 70 au moyen de l'arceau 71.
  • Dans le mode de réalisation illustré, la came 72 présente une forme générale de polygone extrudé et comporte une section sensiblement triangulaire comportant trois côtés C1, C2 et C3. Un sommet supérieur de la section sensiblement triangulaire de la came est orienté vers le haut du boîtier lorsque le mécanisme de mise en contact électrique se trouve en position « ouverte » (Voir figure 5, illustration en haut). Une base de la came est définie par le côté inférieur C3 comportant deux segments C3a, C3b formant un angle obtus apte à permettre la rotation de la base de la came sur une section arrondie 444 de la surface supérieure de la contre-came basse 44. La forme de la contre-came haute 48 permet de limiter la rotation de la came et définir la trajectoire maximale de la position « ouverte » et « fermée » au moyen d'une butée d'angle de ladite came. Les lignes pointillées de la figure 5 signalent des surfaces de contact de la came avec la contre-came basse et la contre-came haute suivant une position de la came.
  • De manière avantageuse, l'invention propose de contrôler la rotation de l'arbre à cames 70 au moyen de la poignée 23 rotative intégrée au magasin. Dans ce mode de réalisation, l'axe de rotation de la poignée est couplé à la roue dentée 25 et permet d'engrener une roue dentée 74 couplée à l'arbre à cames. La rotation de la poignée transmet ainsi les efforts de rotation de la poignée à l'arbre cames.
  • Dans un mode de réalisation préférée, la poignée présente une forme en « C » et la position « ouverte » et « fermée » sont définies par une rotation de la poignée entre deux positions angulaires séparées de 90° :
    • la position « ouverte » dans laquelle la poignée est orthogonale au plateau et le magasin est libre de coulisser dans les glissières ;
    • la position « fermée » dans laquelle la poignée est parallèle au plateau et si le magasin est à l'intérieur du boîtier, la mise en contact électrique des cartouches est effectuée.
  • La poignée peut également prendre deux positions linéaires séparées de quelques millimètres :
    • une position appuyée vers le plateau et dans laquelle la poignée est libre de tourner entre ses deux positions angulaires ; et
    • une position relâchée dans laquelle la rotation du mécanisme est verrouillée au moyen d'un ressort de compression intégré entre le plateau et la roue dentée suivant l'axe de rotation de la poignée. Par exemple, le ressort de compression est intégré sur une vis de fixation de la roue dentée au plateau.
  • La poignée 23 rotative de l'invention permet un chargement et un déchargement aisé du magasin dans le boîtier. Il suffit à un utilisateur de saisir la poignée dans sa position ouverte et perpendiculaire au plan du magasin, et d'insérer le plateau dans les glissières. La rotation de la poignée est déverrouillée lorsque le plateau est enfoncé complètement dans les glissières et arrive en butée. Sans relâcher l'appui sur la poignée, l'utilisateur pivote la poignée d'un quart de tour dans le sens anti-horaire, ce qui actionne le mécanisme de mise en contact des cartouches.
  • La poignée est alors orientée parallèlement au plateau du magasin. En relâchant la poignée, celle-ci ressort légèrement, ce qui verrouille sa rotation et maintien le magasin dans le boîtier.
  • Le magasin se retire par le mouvement inverse, en appuyant d'abord sur la poignée vers le magasin pour la déverrouiller, puis en la pivotant d'un quart de tour dans le sens horaire tout en maintenant l'appui. Une fois la poignée revenue en position orthogonale, le magasin peut sortir librement en tirant la poignée.
    • Architecture électrique
  • Le système d'ignition est conçu en fonction du courant nécessaire pour amorcer les cartouches à libérer par le DLC et des contraintes de dimensionnement et d'alimentation propres à un système embarqué. Dans un mode de réalisation, le DLC est conçu pour fonctionner avec des cartouches requérant un courant d'amorçage d'au moins 2.12 A à chaque allumeur (squib). En considérant une marge de sécurité, le système d'ignition électronique est conçu pour délivrer le courant de 3 A.
  • En pratique, il existe une résistance de contact, notamment due à la mauvaise conductivité de surface de l'allumeur. Cette résistance, inconnue et variable, n'est pas négligeable face à la faible résistance de l'allumeur 30. Cela nécessite de délivrer la tension la plus élevée possible afin d'obtenir le courant minimal voulu, tout en limitant ce courant à une valeur maximale acceptable. Pour ce faire, un régulateur de courant est donc nécessaire.
  • L'invention propose d'utiliser des convertisseurs DC/DC comme régulateur de tension principale et comme régulateur d'ignition de courant d'ignition. Ce choix est très avantageux en ce qu'il permet d'optimiser la fiabilité et la longévité en évitant les échauffements.
  • Dans un mode de réalisation dans lequel le DLC est conçu pour libérer 10 cartouches, requérant chacun un courant d'amorçage d'au moins 2,2 A, le régulateur de tension principale comporte une sortie de 12 V et le régulateur de courant d'ignition comporte une sortie de 3 A. L'utilisation de ces régulateurs permet d'optimiser la consommation du dispositif et le dimensionnement des autres composants, câblages et connecteurs. La tension d'ignition est suffisamment élevée pour optimiser l'ignition tout en gardant un courant constant et acceptable.
  • Dans un mode de réalisation préféré, le système d'ignition comporte un seul régulateur de courant, et le courant est distribué à chaque squib via des commutateurs de puissance tel qu'un relais statique à base de transistor MOSFET. Ce choix permet de limiter l'encombrement du régulateur de courant se présentant comme un module de plusieurs centimètres cubes. D'autre part, il n'est pas possible d'initier plusieurs cartouches simultanément car l'intensité du courant serait divisée par le nombre de cartouches et serait donc insuffisante. Cependant, il est possible d'initier plusieurs cartouches successivement sur un intervalle de temps réduit. La figure 6 illustre schématiquement l'architecture électrique choisie pour le dispositif DLC.
  • Le dispositif DLC intègre également un régulateur de tension secondaire (sortie 3.3 V) pour fournir l'alimentation basse tension aux autres composants électroniques du dispositif, tel que le microcontrôleur, un altimètre, un afficheur, une DEL (diode électroluminescente) etc.
  • La sécurité du système d'ignition est assurée par le commutateur de sécurité manuel 12 placé en redondance avec un commutateur d'alimentation général sous contrôle du microcontrôleur 42. Il existe ainsi une double sécurité prévenant l'amorcement des cartouches requérant d'abord la désactivation manuelle d'un interrupteur du commutateur de sécurité manuel 12, et ensuite une validation d'une commande d'ignition par le microcontrôleur autorisant au commutateur d'alimentation général d'alimenter le régulateur de tension principal.
  • Dans un mode de réalisation préféré et tel qu'illustré sur les figures, l'interrupteur du commutateur de sécurité manuel 12 est réalisé sous forme d'un drapeau amovible communément utilisé en aéronautique portant l'inscription en anglais « remove before flight » traduit en français « retirer avant le décollage ». Plus particulièrement, l'interrupteur du commutateur se situe à l'intérieur d'un réceptacle du boîtier et il est activé et désactivé au moyen d'un levier basculant en fonction de la présence ou l'absence du drapeau amovible dans ledit réceptacle.
  • De préférence, un mécanisme magnétique est utilisé pour contrôler la position du levier au moyen de deux billes aimantées. Une première bille se situe entre l'interrupteur et le levier, et une deuxième bille se situe à l'intérieur d'une extrémité du drapeau. Cette configuration empêche le basculement du levier lorsque l'extrémité du drapeau aimantée est à l'intérieur du réceptacle et le levier se situe entre les deux billes aimantées. Le retrait du drapeau permet au levier de basculer pour actionner l'interrupteur. Cet interrupteur est par exemple un microrupteur électromécanique utilisé pour couper l'alimentation en puissance du boîtier.
  • Le réceptacle est pourvu également d'une lumière DEL connectée au microcontrôleur et indiquant l'état du commutateur de sécurité manuel (inséré ou retiré), ainsi que d'un joint de couleur vive faisant l'étanchéité et indiquant visuellement l'emplacement du drapeau.
    • Procédé de libération de cartouches
  • La présente invention concerne également un procédé de libération de cartouches au moyen du dispositif DLC de l'invention embarqué sur un drone aérien. Le procédé de l'invention permet de protéger l'utilisateur pendant la manipulation et l'utilisation du dispositif en proposant un protocole particulier de validation d'une commande d'ignition (Fig. 7).
  • En particulier, la validation de la commande d'ignition par le DLC, et notamment par le microcontrôleur, est soumise à plusieurs conditions :
    • la réception et la validation d'un signal d'ignition ;
    • l'état du commutateur de sécurité manuel 12 ;
    • l'altitude à laquelle se trouve positionné le DLC.
  • L'invention propose d'utiliser un signal MLI « Modulation de largeur d'impulsion » ou PWM en anglais « Pulse Wide Modulation » comme signal de commande. Ce signal de commande comporte une fréquence prédéfinie et une impulsion haute présentant au moins deux durées d'impulsion Ton différentes :
    • une première durée Ton1 définissant un état de repos du signal, par exemple de 1 ms ; et
    • une deuxième durée Ton2 définissant un état actif du signal, par exemple de 2 ms.
  • Ces états sont ensuite utilisés pour créer une séquence d'impulsion particulière (dite séquence de tir) comportant plusieurs phases successives caractérisées par la prise d'un état actif ou de repos pendant une période T caractéristique. En dehors de cette séquence particulière, ou en dehors des tolérances sur la fréquence ou les durées d'impulsions, la commande d'ignition est annulée et la séquence réinitialisée. Ce mécanisme est une sécurité rendant très peu probable une ignition involontaire.
  • Le dispositif DLC est configuré également pour vérifier l'état du commutateur manuel de sécurité et l'altitude à laquelle se trouve positionné le DLC. Dans un mode de réalisation préféré, le commutateur manuel de sécurité est désactivé par le retrait du drapeau et cette absence du drapeau conditionne la validation d'une commande d'ignition.
  • Le procédé propose également de valider une commande d'ignition lorsque le DLC embarqué sur un drone aérien se trouve dans un intervalle d'altitude autorisé. Par exemple, la commande d'ignition est validée uniquement lorsque le DLC se trouve à une hauteur comprise entre 40 et 200 m, et préférentiellement entre 80 et 130 m. Toute commande de validation en dehors de cet intervalle d'altitude est rejetée.
  • Dans un mode de réalisation, le dispositif DLC de l'invention comporte un système de déverrouillage autorisant l'utilisation du dispositif au moyen d'un code d'identification unique assigné à un opérateur autorisé. Par exemple le système comporte un lecteur RFID communicant avec le microcontrôleur du boîtier pour autoriser l'utilisation du dispositif sous présentation d'une puce RFID comportant ledit code d'identification unique, ladite puce RFID se présentant par exemple sous la forme d'un badge RFID.
  • L'invention propose également de configurer le microcontrôleur pour crypter les données sauvegardées dans une mémoire du dispositif DLC et/ou pour crypter les données transmises par le microcontrôleur vers un terminal de commande à distance du dispositif DLC. Dans un mode de réalisation préféré, les données sont cryptées un mettant un oeuvre un algorithme de cryptage intégrant ledit code d'identification unique d'un opérateur autorisé. Il est ainsi possible d'associer les données d'utilisation du dispositif DLC à un opérateur particulier, et de prévenir le clonage de badges.
  • La présente invention fournie ainsi un dispositif DLC très avantageux en ce qu'il permet la libération d'une pluralité des cartouches à distance de manière sécurisée. Le dispositif DLC est un système léger mais robuste, permettant son installation sur un drone aérien ou tout type de drone. Le système d'ignition électronique est fiable, notamment en ce qu'il n'est pas affecté par des ignitions intempestives et la libération d'une cartouche n'est validée qu'après validation d'un protocole de sécurité spécifique. Le dispositif DLC est très facile à utiliser, et permet un chargement et déchargement rapide et sans besoin d'un outil particulier.

Claims (14)

  1. Dispositif de libération de cartouches DLC (1) destiné à être embarqué sur un drone, et comprenant un boîtier (10) comportant un système d'ignition pourvu des contacts (40) électriques pour l'amorce des cartouches (3) à ignition électrique, un magasin (20) amovible comportant un plateau présentant une pluralité d'emplacements (21) de cartouches, dans lequel dispositif (1) le magasin est introduit dans des glissières (15) dudit boîtier pour positionner les emplacements de cartouches à niveau desdits contacts, le système d'ignition comportant une carte électronique (41) fixée dans ledit boîtier et comportant un microcontrôleur (42), un système de gestion d'alimentation et les contacts (40) électriques fixés sur ladite carte électronique, et dans lequel les contacts (40) électriques traversent dans un axe orthogonal ladite carte électronique (41), une extrémité inférieure desdits contacts étant destinée à la mise en contact des cartouches, et une extrémité supérieure desdits contacts étant fixée directement ou indirectement au boîtier (10) pour maintenir une position droite desdits contacts.
  2. Dispositif DLC suivant la revendication 1, le système de gestion d'alimentation comporte un régulateur de tension principal alimentant un régulateur de courant d'ignition et une pluralité des commutateurs d'ignition, ledit système comportant une configuration dans laquelle :
    - un commutateur d'ignition est attribué à chaque emplacement (21) de cartouche pour distribuer un courant d'ignition auxdits emplacements, et ;
    - ledit régulateur de courant d'ignition est sous commande du microcontrôleur (42) et alimente individuellement chacun desdits emplacements (21) de cartouches dans une séquence prédéfinie.
  3. Dispositif DLC suivant l'une des revendications précédentes, ledit dispositif DLC comporte un commutateur de sécurité manuel (12) permettant une mise en tension du système d'ignition et comportant un interrupteur accessible depuis l'extérieur du boîtier, ledit commutateur de sécurité manuel étant placé en redondance avec un commutateur d'alimentation intégré dans ladite carte électronique (41).
  4. Dispositif DLC suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (10) comporte un mécanisme de mise en contact des cartouches configuré pour rétracter les glissières (15) à l'intérieur du boîtier et permettre une mise en contact des cartouches (3) destinées à être libérées par ledit dispositif DLC avec les contacts électriques du système d'ignition, dans lequel dispositif :
    - le mécanisme de mise en contact comporte un arbre à cames (70) s'étendant dans un sens longitudinal des glissières (15) et étant relié auxdites glissières pour leur impartir un mouvement de translation axial ; et
    - ledit arbre à cames (70) est intégré de manière mobile dans le boîtier et comporte au moins une came (72) de forme irrégulière apte à rester en contact constant d'une contre-came haute (48) et d'une contre-came basse (48) ayant une position fixe dans ledit boîtier, ladite came (72) présentant au moins deux hauteurs (H1, H2) différentes et définissant, suivant une orientation de la came, le positionnement de l'arbre à cames (70) dans ledit boîtier ; et
    - dans lequel la rotation de l'arbre à cames permet de rétracter ou de ressortir lesdites glissières (15).
  5. Dispositif DLC suivant la revendication 4, dans lequel les glissières (15) sont intégrées sur un côté inférieur du boîtier (10), et dans lequel dispositif :
    - la contre-came haute (48) est une pièce fixée sur une surface supérieure interne du boîtier, et comporte une butée d'angle permettant de bloquer la rotation de la came (72) dans une position dite « fermée » dans laquelle les glissières sont rétractées à l'intérieur du boîtier, et
    - la contre-came basse (44) est une pièce comportant un côté inférieur fixé sur la surface supérieure de la carte électronique (41) et un côté supérieur présentant une surface arrondie et de contact avec ladite came (72).
  6. Dispositif DLC suivant l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel :
    - l'arbre à cames (70) est couplé à une première roue dentée (74) intégrée à l'intérieur du boîtier, et
    - le plateau du magasin (20) comporte une poignée rotative (23) comportant un axe de rotation couplé à une deuxième roue dentée (25) apte à transmettre l'effort de rotation de ladite poignée à la roue dentée (74) du boîtier, la poignée étant configurée pour engrener l'arbre à cames (70) et contrôler la position des glissières (15) en fonction d'un angle de rotation de ladite poignée.
  7. Dispositif DLC suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la carte électronique (41) est fixée au boîtier au moyen des supports latéraux (46), lesdits supports latéraux étant reliés à une carte guide (47) contact central s'étendant parallèlement à la carte électronique et agissant comme gabarit pour maintenir dans une position droite et fixe les extrémités supérieures des contacts électriques, et dans laquelle la carte électronique est fixée à ladite carte guide (47) au moyen d'une ou plusieurs pièces entretoises (43, 44).
  8. Dispositif DLC suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la carte électronique (41) est protégée de l'environnement extérieur au boîtier par une plaque (50) ajourée fixée sur les glissières (15) dudit boîtier, ladite plaque fermant une partie inférieure du dispositif DLC et comportant des trous (51) permettant la sortie des contacts (40) électriques pour interfacer électriquement les cartouches, et étant pourvue d'une membrane d'étanchéité perforable recouvrant lesdits trous (51).
  9. Dispositif DLC suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel les contacts (40) comportent une longueur de course de 6.3 mm, un embout pointu de 30° et une force de pression d'au moins 2 N, et/ou dans lequel le système d'ignition comporte, pour chaque emplacement (21) de cartouche du magasin (20), un contact (40) électrique central destiné à interfacer un plot central (33) d'une cartouche à libérer, et trois contacts (40) électriques périphériques redondants destinés à interfacer un plot périphérique (32) de ladite cartouche.
  10. Dispositif DLC suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel un signal de commande du dispositif DLC est un signal MLI « Modulation de largeur d'impulsions » et comporte une impulsion haute présentant au moins deux durées d'impulsion Ton différentes :
    - une première durée Ton1 définissant un état de repos du signal ; et
    - une deuxième durée Ton2 définissant un état actif du signal,
    et dans lequel un signal d'ignition dudit dispositif DLC comporte une séquence de tir comportant plusieurs phases successives, chaque phase comportant ledit état de repos ou état actif du signal pendant une période T prédéfinie.
  11. Dispositif DLC suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comporte un système de déverrouillage par badge au moyen d'un code d'identification unique associé de manière exclusive à un opérateur autorisé et étant intégré dans une puce RFID dudit badge, et dans lequel le microcontrôleur est configuré pour mettre en oeuvre un algorithme de cryptage des données intégrant ledit code d'identification unique pour sauvegarder ou transmettre lesdites données.
  12. Dispositif DLC suivant l'une des revendications précédentes comportant au moins un moyen de mesurer une altitude à laquelle se trouve positionné ledit dispositif choisi parmi un lidar, un radar ou un altimètre barométrique.
  13. Procédé de libération de cartouches à ignition électrique à distance, ledit procédé étant mis en oeuvre au moyen d'un dispositif de libération DLC suivant l'une des revendications 1 à 12, ledit dispositif DLC étant destiné à être fixé sur un véhicule aérien sans pilote et comportant un commutateur de sécurité manuel (12) et des moyens de mesure d'une altitude à laquelle se trouve positionné ledit dispositif, et ledit procédé comportant une étape de validation d'une commande d'ignition dans laquelle sont réalisées les actions suivantes :
    - réception d'un signal de commande valide comportant une fréquence prédéfinie ;
    - vérification d'un état désactivé du commutateur manuel de sécurité ;
    - validation d'un intervalle d'altitude prédéfinie dans lequel le dispositif doit se trouver positionné ;
    - réception d'un signal d'ignition comportant une séquence dite de tir comportant une séquence d'impulsions prédéfinie.
  14. Procédé de libération de cartouches à ignition électrique à distance suivant la revendication 13, dans lequel un magasin (20) du dispositif DLC est chargé des cartouches (3) présentant un corps comportant un allumeur (30) et une charge à libérer, ledit procédé comportant une étape de libération de la charge des cartouches dans laquelle sont effectuées les actions suivantes ;
    - sélection d'une cartouche à libérer en fonction d'un ordre prédéfini des emplacements (21) de cartouches,
    - mesure de la résistance électrique d'un allumeur (30) de ladite cartouche sélectionnée et vérification de sa disponibilité en fonction d'une résistance minimale mesurée.
    - libération de la charge de la première cartouche disponible dans l'ordre prédéfini des emplacements de cartouches.
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