FR2644236A1 - Dispositif d'allumage par electro-induction - Google Patents

Abstract

Un dispositif d'activation pour élément d'allumage 10 comporte une partie mobile 22, 20, pouvant se déplacer par rapport à un élément d'allumage comprenant une amorce 26. La partie mobile 22, 20 comprend un percuteur 22 et une section 20 pouvant être soumise à l'action d'un champ magnétique, variable dans le temps, produit par un générateur de champ magnétique 16. Le champ magnétique ainsi produit induit dans la section 20 un courant de Foucault ayant pour effet d'accélérer la section 20 et le percuteur 22 qui en est solidaire en direction de l'élément d'allumage. Application à un dispositif d'allumage pour la recherche ou l'expérimentation, doté d'une fiabilité et d'une durée de vie élevées, et dont le déclenchement peut être synchronisé très précisément avec celui des appareils de mesure.

Description

L'invention a pour objet un dispositif d'acti-

vation pour éléments d'allumage comportant une partie

mobile par rapport,2 l'élément d'allumage.

Comme décrit par exemple aux pages 311 à 315 du "Waffentechnisches Taschenbuch" (manuel des techni- ques d'armement) édité par la Société Rheinmetall, la combustion d'une charge propulsive est initiée par des éléments d'allumage. Le dispositif d'activation fait

partie d'un ensemble de mise à feu comportant un percu-

teur actionné par un ressort. On sait que l'action du ressort qui est comprimé en position armée, peut être déclenchée au moyen d'un électroaimant de sorte que le percuteur qui se trouve libéré au moment de la mise à feu, est projeté vers l'avant et vient déclencher par

choc l'amorce mécanique de l'allumeur de la charge pro-

pulsive. L'ouvrage cité décrit également un mode de mise à feu' dit électromagnétique dans lequel le ressort du percuteur est remplacé par un électro-aimant qui, au moment voulu et sous l'action de la détente, est mis

sous tension et projette son noyau constituant le percu-

teur contre l'amorce de l'allumeur. Toutefois, un tel

dispositif de mise à feu électromagnétique à noyau fer-

romagnétique exige un noyau de dimensions relativement importantes ce qui fait que, compte tenu des grandes

masses à accélérer, le temps de réponse devient relati-

vement long.

Le but de l'invention est donc d'apporter des améliorations à ce type de dispositif d'activation connu 'our réaliser un dispositif d'allumage ayant des temps

de réponse nettement plus courts.

Conformément à la présente invention, ce but est atteint par un dispositif d'activation pour élément d'allumage comportant une partie mobile par rapport à l'élément d'allumage qui comprend au moins une section pouvant être soumise à l'action d'un champ magnétique,

variable dans le temps, produit par un dispositif appro-

prié induisant dans la section un courant de Foucault, sous l'effet duquel ladite partie mobile du dispositif d'activation est accélérée en direction axiale vers

l'élément d'allumage.

Dans le dispositif d'allumage par électro-

induction, conforme à l'invention, on met de ce fait à profit la loi de Lenz d'après laquelle un courant de Foucault est induit dans -la section du dispositif d'activation en étant orienté de manière-à produire une répulsion par rapport au courant qui circule dans le dispositif engendrant le champ magnétique. La section du

dispositif d'activation sert dans ce cas d'élément accé-

lérateur (par exemple sous forme d'un percuteur).

Contrairement au principe électromagnétique bien connu, o le noyau est attire, l'invention utilise le principe

de l'induction.

Etant donné que conformément à l'invention, il ne s'agit d'accélérer que de faibles masses, on peut atteindre des accélérations de l'ordre de 106 à 500 x 106 m/s2. Ceci permet de réduire considérablement les temps de réponses et d'augmenter en conséquence la cadence d'activation. Avec le principe d'attraction d'un noyau, l'accélération se trouve limitée à. moins de

104 m/s2.

En outre, en raison de l'accélération élevée que permet d'atteindre le dispositif d'activation conforme à l'invention, l'énergie à l'impact de l'élément mobile sur l'amorce de l'allumeur est très

grande et l'on peut donc utiliser des amorces relative-

ment peu sensibles, ce qui augmente notablement la sécu-

rité face aux risques d'une fausse manoeuvre.

Par ailleurs, les faibles masses à accélérer font que le dispositif d'activation conforme à l'invention comporte une partie mobile de dimensions relativement réduites et donc peu encombrant. Il peut de ce fait être monté dans un espace restreint, par exemple

dans la culasse d'une arme.

Suivant une version préférentielle de la pré- sente invention, le dispositif engendrant le champ magnétique est une bobine. Ainsi on a une possibilité pour une commande précise du dispositif d'activation, puisqu'on peut envoyer dans la bobine un courant suivant une évolution temporelle parfaitement définie. Ceci est particulièrement important pour les armes utilisées pour les besoins de la recherche ou de l'expérimentation,

puisque, grâce à la commande précise du dispositif d'ac-

tivation réalisable au moyen de la présente invention, le déclenchement de l'essai se fait en l'espace de microsecondes lors de l'emploi d'éléments mécaniques

d'allumage, par exemple d'amorces. En appliquant le cou-

rant à la bobine, on peut en même temps synchroniser de

manière précise les appareils de mesure correspondants.

On a déjà proposé en son temps des éléments d'allumage électriques, mais souvent ceux-ci n'offrent pas les conditions de sécurité voulues face au risque d'un déclenchement inopiné, par exemple sous l'effet d'une décharge, d'une charge électrostatique ou d'un

court-circuit sur les câbles de raccordement.

Dans une autre version intéressante de l'in-

vention, la partie mobile du dispositif d'activation est conçue en forme de percuteur. Cette partie mobile peut Également se présenter sous forme d'une aiguille pour déclencher l'allumage, d'un fil ou d'un élément à

frottement; le principe de l'invention reste le même.

Lorsque la partie mobile du dispositif d'ac-

tivation et la section soumise au champ magnétique constituent une seule pièce, on peut atteindre des accélérations particulièrement élevées avec un

dispositif d'encombrement extrêmement faible.

Habituellement le rappel de la partie mobile du dispositif d'activation se fait au moyen d'un ressort qui, après l'impact sur l'élément d'allumage ramène cette partie mobile dans sa position initiale. Ceci peut, conformément à l'invention, également se faire au

moyen d'un dispositif à induction électrique, en pré-

voyant un second générateur de champ magnétique disposé, suivant la direction de déplacement de la partie mobile,

en avant du secteur soumis au premier champ magnétique.

Ce second générateur de champ magnétique sera également

constitué de préférence par une bobine.

De préférence on prévoit pour l'alimentation en courant de la première et/ou de la seconde bobine un dispositif susceptible de délivrer des impulsions de tension et d'intensité réglables. Un tel dispositif

d'alimentation permet, dans les divers cas d'utili-

sation, d'agir d'une manière très simple sur les para-

mètres pour obtenir l'accélération et l'énergie à

l'impact voulues. De preférence, le dispositif d'ali-

mentation est conçu pour régler également la forme et/ou

la durée des impulsions délivrées.

Un rappel particulièrement rapide de la partie mobile du dispositif d'activation peut être obtenu en prévoyant en outre un circuit à retardqui permet de

définir l'intervalle de temps entre l'impulsion appli-

quée à la première bobine et celle appliquée à la seconde bobine. Ainsi on peut régler cet intervalle de temps de sorte que l'impulsion destinée à la seconde bobine qui détermine le rappel de la partie mobile du dispositif d'activation, se superpose à l'impulsion appliquée à la première bobine qui assure l'activation proprement dite, ce qui a pour conséquence d'accélérer

le rappel et d'augmenter la cadence d'activation.

En outre, en faisant passer, & partir du dis-

positif d'alimentation, un courant constant dans la

- seconde bobine qui assure le rappel, on crée une possi-

bilité supplémentaire de réglage pour l'impact de la partie mobile sur l'élément d'allumage; ainsi par exemple, on peut obtenir un effet tampon réglable, dont l'amplitude dépend du courant constant appliqué à la

seconde bobine.

L'invention sera mieux comprise au moyen des exemples de réalisation qui sont représentés sur les

dessins annexes et qui font apparaître d'autres avan-

tages et particularités de cette invention.

Sur ces dessins.

- la figure 1 montre un dispositif d'allumage pàr électro-induction conforme à l'invention, comportant une bobine pour l'accélération d'une partie mobile du dispositif d'activation et une seconde bobine pour son rappel; et - les figures 2 et 3 montrent un autre mode de réalisation du bloc de fixation du dispositif d'allumage de la figure 1, respectivement en coupe axiale et en

coupe transversale.

Sur la figure 1, l'ensemble du dispositif

d'activation conforme à la présente invention est dési-

gné par la référence 10.

Dans une cavité pratiquée dans un bloc de

fixation 12 est logée, de manière concentrique par rap-

port à l'axe de symétrie indiqué en points-tirets,' une douille 14. Une première bobine 16 sert à induire un champ magnétique qui agit sur une plaque conductrice 20,

actionnant elle-même un organe 22 formant le percuteur.

Le bloc de fixation 12 peut être réalisé en acier très résistant. On peut le constituer d'une seule pièce avec

la culasse d'une arme.

La douille 14-est réalisée en un matériau non

conducteur, par exemple en matière plastique ou en céra-

mique, pour éviter l'induction de courants de Foucault périphériques risquant d'atténuer l'effet d'induction recherché suivant la direction axiale.

Lorsque, à partir d'un dispositif d'alimen-

tation (non représenté), on applique un courant à

l'électro-aimant 16, on induit dans la plaque d'acti-

vation 20 des courants de Foucault sous l'effet desquels la plaque 20 du dispositif d'activation 10 se déplace suivant la direction axiale, indiquée par la ligne en points-tirets de la figure 1; sur cette figure, la plaque 20 se déplace en coulissant dans là douille 14, de droite à gauche, de sorte que le percuteur 22, solidaire de la plaque 20, se déplace également vers la gauche et vient frapper une amorce 26 qui déclenche l'allumage.

La plaque d'activation est constituée de pré-

férence par un matériau bon conducteur de l'électricité, par exemple de l'argent, du cuivre, de l'aluminium ou

d'autres matériaux de ce genre, car la force d'accé-

lération dépend essentiellement de l'intensité du courant induit et donc de la résistance électrique que représente la plaque d'activation 20. L'accélération

étant proportionnelle au rapport conductance/masse volu-

mique, l'aluminium est un matériau particulièrement avantageux.

Si, au lieu d'être en acier, le bloc de fixa-

tion 12 est constitué par un matériau non conducteur, on peut se passer de la douille 14. Comme matériaux non conducteurs, on peut prendre des matériaux comme les céramiques, des composites résine/fibre de yerre ou d'autres composites, dans la mesure o les contraintes

admissibles ne sont pas dépassées.

- La référence 18 désigne une pièce interca-

laire, constituée de préférence en un matériau- non conducteur de résistance mécanique suffisante. La pièce intercalaire 18 est percée de trous pour le passage des câbles d'alimentation. Une seconde bobine 24 comporte un trou au

centre, à travers lequel le percuteur 22 peut se dépla-

cer sur une certaine distance en direction axiale. Cette seconde bobine 24 sert au rappel de la partie mobile du <dispositif d'activation, constituée par le percuteur 22

et la plaque 20. Si, à partir d'un dispositif d'ali-

mentation'(non représenté), on applique un courant à la seconde-bobine 24, le champ magnétique produit par cette bobine 24 induit des courants de Foucault dans la plaque 20, qui ont pour effet de ramener la plaque 20 et le percuteur 22 qui en est solidaire, dans leur position

initiale représentée sur la figure 1.

Les bobines électriques 16 et 24 peuvent être soit des bobines plates, soit des bobines cylindriques, -avec ou sans ouverture centrale. Les spires peuvent avoir une section circulaire ou rectangulaire (fils plats). Les figures 2 et 3 représentent -une version avantageuse d'un bloc de fixation 12', réalisé en acier à haute résistance mécanique. La figure 2 est une coupe axiale et la figure 3 est une coupe transversale. Afin d'éviter que l'induction recherchée en direction axiale ne soit pas atténuée par des courants de Foucault périphériques, le bloc de fixation 12' comporte, à titre d'exemple, douze rainures, décalées de 30 sur la circonférence. De ces rainures, cinq sont désignées sur

la figure par les références 28, 30, 32, 34, 36.

Au lieu d'être effectué par une seconde bobine 24, le rappel du percuteur 22 peut aussi se faire au moyen d'un ressort. Mais, compte tenu des fréquences élevées auxquelles doit fonctionner un tel dispositif d'activation 10, ce ressort serait soumis à des contraintes alternées élevées; la bobine 24 par contre, comme d'ailleurs la bobine 16, ne comporte aucune pièce soumise à une usure mécanique. De ce fait, le dispositif

d'activation conforme à l'invention, présente une fiabi-

lité de fonctionnement et une durée de vie exceptionnel-

lement élevées.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'activation pour éléments d'allumage comportant une partie mobile par rapport à l'élément d'allumage, caractérisé par le fait que la partie mobile du dispositif d'activation (22, 20) comprend au moins une section (20) pouvant être soumise à l'action d'un champ magnétique, variable dans le temps, qui est produit par un dispositif générateur de champ magnétique (16) et qui induit, dans la section (20) un courant de Foucault ayant pour effet d'accélérer la section (20) et la partie du dispositif d'activation

(22) en direction de l'élément d'allumage (26).

2. Dispositif d'activation conforme à la

revendication 1, caractérisé par le fait que le disposi-

tif produisant le champ magnétique est une bobine (16).

3. Dispositif d'activation conforme à l'une

des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que

sa partie mobile constitue un percuteur (22).

4. Dispositif d'activation conforme à l'une

des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que sa

partie mobile (22) et la section soumise à l'action du

champ magnétique (20) forment une seule pièce.

5. Dispositif d'activation conforme à l'une

des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que

devant la section (20) de la partie mobile (22) se trouve un second dispositif (24) susceptible de produire

un champ magnétique dans le dispositif d'activation.

6. Dispositif d'activation conforme à la revendication 5, caractérisé par le fait que le second dispositif:produisant un champ magnétique est une bobine (24).

7. Dispositif d'activation conforme à la revendication 6, caractérisé par le fait que, pour l'alimentation de la première et/ou de la seconde bobine (16, 24) il est prévu un dispositif d'alimentation

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susceptible de délivrer à la (ou aux) bobines desimpul-

sions de tension et d'intensité réglables.

8. Dispositif d'activation conforme à la revendication 7, caractérisé par le fait que la forme et/ou la durée des impulsions sont réglables.

9. Dispositif conforme à l'une des revendica-

tions 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'il est prévu un circuit à retard permettant de régler l'intervalle de temps entre l'impulsion appliquée à la première bobine

(16) et celle appliquée à la seconde bobine (24).

10. Dispositif d'activation conforme à l'une

des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que le

dispositif d'alimentation peut appliquer à la seconde

bobine (24) un courant d'intensité constante.