NO172515B - Fotopyroteknisk tenninnretning omfattende en mikrolinse innfattet i et hukommelsesmateriale og pyroteknisk kjede som benytter innretningen, samt en fremgangsmaate til aa montere mikrolinsen - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en miniatyrisert fotopyroteknisk tenninnretning med en hul hoveddel lukket ved en ende og innrettet til å motta et pyroteknisk stoff. Oppfinnelsen angår også en funksjonell pyroteknisk kjede i henhold til innledningen av krav 12 og en fremgangsmåte til å montere en stiv mikrolinse i henhold til innledningen av krav 13.

Den pyrotekniske tenninnretning i henhold til oppfinnelsen er

i alle tilfeller egnet til å erstatte og optimere de klassiske pyrotekniske blandinger som benyttes i dag i alle pyrotekniske anvendelser, spesielt med høy energi.

Den pyroteknisk kjede i henhold til oppfinnelsen er hovedsakelig utviklet for ballistiske anvendelser, hvilket medfører problemer med volum og masse med hensyn til antall pyrotekniske funksjoner som skal realiseres.

En funksjonell pyroteknisk kjede benytter lysenergien fra en laserkilde som stimulerer initieringen av de pyrotekniske stoffer som kan plasseres i et ballistisk missil og er sammensatt av tre hovedelementer, en "lasersentral", en optisk kabel for å overføre lysenergien og en fotopyroteknisk blanding av detonatortypen eller tennsatstypen forbundet til den optiske kabel. "Lasersentralen" omfatter hovedsakelig en laserkilde, optiske svitsjer og en logisk styring. Laserkilden kan arbeide i triggemode eller pulsmode.

Med "optisk kabel" skal det dessuten forstås en optisk fiber såvel som en optisk fiberbunt.

Med pyrotekniske stoffer skal man forstå primærsprengstoffer som nitroforbindelser, fulminater, tetrazener etc, sekundærsprengstoffer (såsom PETN, RDX, HNS, etc.) og pyrotekniske blandinger som tennsatser, lyssatser, sporsatser, røksatser etc.

Kvalifikasjonen "høy energi" medfører utelukkende bruk av sekundaersprengstof f er eller pyrotekniske blandinger hvor følsomhetsnivået ved forskjellige sikkerhetstester er lik eller mindre til det for heksogen.

En fotopyroteknisk sprenghette er en innretning ladet med primærsprengstoffer og/eller sekundærsprengstoffer som kan initieres ved virkningen av en laserstråle og tillater å skaffe en sjokkbølge som er tilstrekkelig til å tenne en annen pyroteknisk blanding ladet med et sekundærsprengstoff. En sprenghette virker virker ved detonasjon. Hva angår pyrotekniske tennsatser, er de innretninger som inneholder et pyroteknisk stoff som er i stand til å antennes når det mottar en tilstrekkelig varmemengde, f.eks. i form av en laserstråle, slik at flammen kan føre til antennelse av en annen pyroteknisk blanding. Tennsessats virker ved forbrenning eller deflagra-s jon.

Den pyrotekniske innretning i henhold til oppfinnelsen omfatter såvel en sprenghette som en pyroteknisk tennsats.

Størstedelen av fotopyrotekniske tenninnretninger som virkelig er kjent, har en dårlig tetthet og/eller hermetisitet vis a vis utsiden, hvilket medfører to ulemper. For det første er et pyroteknisk tennmiddel dårlig beskyttet mot ytre påvirkninger (fuktighet eller en mer eller mindre korrosiv atmosfære), hvilket kan være skadelig for dens virkning. Dessuten risikerer man under tenningen av den pyrotekniske sats å tape den ytelse man skulle hatt på grunn av at gassen som utvikles av den pyrotekniske ladning under detonasjonen unnslipper, likeledes som det has risiko for forurensning av omgivende utstyr og spesielt av 11 laser sentralen" .

Man har helt nylig i publikasjonen FR-A-2 615 609 vist en fotopyroteknisk anordning som omfatter et hult legeme innrettet til å motta en pyroteknisk ladning som initieres av en laserstråle hvor fokuseringen sikres ved hjelp av optikk i form av en kjegleformet safir som er anordnet i innretningens hoveddel, idet montasjen av denne optikk med en tett sammenføy-ning blant annet sikrer beskyttelsen av den pyrotekniske ladning mot ytre påvirkninger. Sammensetningen av denne optikk, som forøvrig er i stand til å motstå de mekaniske effekter som frembringes når ladningen er operativ, sikrer likeledes mot den eventuelle unnslipning av gassen gjennom passasjen som er laget for laserstrålen.

Skjønt denne innretningen løser et visst antall av problemene med hensyn til kjente innretninger, frembyr den dog en meget viktig ulempe med tanke på dens bruk i ballistiske missiler. Spesielt er den kjegleformede optikk forbundet med én eller to andre linser som er anordnet på avstand som er relativt viktig for denne optikken og frembyr relativt store diametre. Dessuten er tettheten og/eller hermetisiteten til denne anordning fortsatt utilstrekkelig.

En hensikt med oppfinnelsen er derfor å skaffe en miniatyrisert fotopyroteknisk tennanordning som gir bedre tetthet og/eller hermetisitet sammenlignet med den for fotopyrotekniske innretninger i henhold til kjent teknikk.

Det er forøvrig fra publikasjon FR-A-2 311 952 kjent å sikre anordningen av en linse i et hult legeme ved hjelp av et termobevegelig plastrør- eller hylster. Et slikt termobevegelig hylster kan på ingen måte benyttes innen pyroteknikken. Det består i realiteten en kjemisk inkompabilitet mellom plast-hylsteret og eksplosjonsproduktene (den intramolekulære migrasjon kan medføre en "flegmatisering" av sprengstoffet som kan føre til at detonasjonen eller deflagrasjonen ikke finner sted). Innen det pyrotekniske felt er et flegmatiseringsstoff et stoff som reduserer følsomheten av sprengstoffet overfor sjokk eller friksjon.

Dertil er tykkelsen av et termobevegelig hylster meget liten og frembyr et problem med å motstå den mekaniske påkjenning på legemet, samt et problem med hensyn til tetthet og hermetisitet som den ikke er i stand til å sikre (uregelmessighet i sylinderformen til hylsteret, eldning av plasten i spesielle omgivelser ved bruk, samt at hylsteret kan forskyve seg på grunn av vibrasjonene).

Endelig nødvendiggjør anbringelsen av et termobevegelig hylster det nødvendig å holde en temperatur på 125°C.

De ovennevnte problemer og ulemper løses eller bøtes i henhold til den foreliggende oppfinnelse med en tenninnretning kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken til krav 1.

Anvendelsen av en mikrolinse, dvs. en linse med små dimensjoner for å fokusere en lysstråle på det pyrotekniske stoff, medfører en betydelig reduksjon i volumet av den fotopyrotekniske innretning, såvel med hensyn til diameter som lengde. Denne mikrolinse skal i det følgende kalles hovedmikrolinsen.

For å sikre feste av hovedmikrolinsen i innretningens hoveddel, har man forestilt seg liming. Allikevel vil klebeteknikken medføre et visst antall ulemper slik som inkompatibilitet mellom de benyttede lim og de pyrotekniske stoffer, hvilket kan medføre tap av innretningens ytelse samt en utilstrekkelig tetthet og/eller hermetisitet i de mekaniske forbindelser mellom mikrolinsen og innretningens hoveddel på grunn av en for tidlig eldning av limet.

For dessuten å sikre en perfekt feste av hovedmikrolinsen i innretningens hoveddel med en tilstrekkelig tetthet og/eller hermetisitet for å bevare de optiske og mekaniske egenskaper over temperatur og tid, har man forutsatt å innfatte denne mikrolinsen ved hjelp av en metallinnfatning eller en formhukommelseslegering, heretter kalt A.M.F.

Spesielt frembyr innfatningen av A.M.F. en innvendig diameter som ved omgivende temperatur er mindre enn mikrolinsens utvendige diameter.

Dette feste av hovedmikrolinsen sikrer minst en tetthet og/eller hermetisitet som henholdsvis er karakterisert ved å gi en unnslipning av helium som er mindre enn 10~<5> til 10~<6> cm<3 >under en trykkforskjell på omtrent IO<5> pascal over 2 min. I realiteten tillater bruken av et formhukommelsesmateriale en

påvirkning av mikrolinsens form.

Mikrolinsen som benyttes i oppfinnelsen, er en gradientindeks-mikrolinse, dvs. en linse hvor brytningsindeksen avtar radialt fra sentrum av linsen mot kanten, eller glasslegemer hvis indeks er konstant over hele volumet.

Fortrinnsvis benytter man en gradient-mikrolinse i form av en sylinder med sirkulær basis, hvis lengde varierer fra 3 til 15 mm og diameter er mindre enn 3 mm og spesielt lik 1, 1,8 eller 2 mm. Det er allikevel mulig å benytte en kjegleformet mikrolinse.

For å sikre en tilfredsstillende innfatning som spesielt opprettholder de opprinnelige optiske karakteristikker til hovedmikrolinsen før montering, skal forholdet mellom diameteren D av mikrolinsen og den innvendige diameter d av innfatningen ved omgivende temperatur være slik at 1,005 < D/d < 1,020.

For resten er det ønskelig at tykkelsen av innfatningen er av størrelsesorden 0,9 mm. Ved en tykkelse som er større enn 0,9 mm, fås sprekker, faktisk revner i mikrolinsen og ved en tykkelse mindre enn 0,9 mm er tettheten og/eller hermetisiteten slett ikke tilfredsstillende, men mindre enn den for tidligere kjente innretninger. Det synes som en masseeffekt bidrar til at mikrolinsen sprekker.

Det er kjent å benytte metalldeler med formhukommelse for å sentrere og/eller koble optiske fibre i koblingsstykkene. Derom skal det vises til publikasjonene US-A-4 743 084 og US-A-4 352 542. Ikke desto mindre har ingen til nå frembragt feste av mikrolinser ved hjelp av en innfatning av metall eller en legering med formhukommelse som sikrer tetthet og/eller hermetisitet innen det pyrotekniske felt.

Montering ved hovedmikrolinsen ved hjelp av en A.M.F.-innfatning sikrer et perfekt mekanisk feste, før og etter anvendelsen av den pyrotekniske innretning og unngår således alt eventuelt gassutslipp på grunn av eksplosjonen, i retning av laserkilden som benyttes til å initiere ladningen. Forøvrig vil innfatningen av hovedmikrolinsen i samsvar med oppfinnelsen ikke innføre noen deformasjon eller noen svekking av lysstrålen som initierer ladningen under dens passasje gjennom mikrolinsen etter innfatning.

En A.M.F. eller formhukommelseslegering er et materiale hvis form kan modifiseres ved bruk av en tvang ved lav temperatur, idet den opprinnelige form i det tilfelle kan gjenvinnes ganske enkelt ved oppvarming. Dette fenomen er en av de forbausende termomekaniske egenskaper som er forbundet med en reversibel strukturell omvandling av typen termoelastisk martensittisk, idet den martensittiske fase er metallets eller legeringens krystallografiske struktur ved lav temperatur. Opphavsfasen eller høytemperaturfasen svarer til en austenittiske struktur. Hukommelseseffekten kan være enkel eller reversibel. Den er enkel hvis alene en reduksjon av temperaturen til materialet under den opprinnelige form ikke tillater en tilbakevending til formen som ble frembragt ved tvang i kald tilstand.

Hukommelseseffekten kan reverseres hvis det etter en behandling som passende kan kalles "opplæringen" av materialet, er mulig å vende tilbake til formen frembragt ved tvang ved enkel reduksjon av temperaturen. Å gå et stort antall ganger mellom de austenittiske og martenittiske former, utelukkende avhengig av temperaturen, er dette hva man kaller den reversible hukommelseseffekt.

I henhold til oppfinnelsen benytter man fordelaktig et materiale av hukommelsestall med enkel form, idet montasjen innfatning-mikrolinse skal være ikke-demonterbar.

Som kjente metallmaterialer med formhukommelse som kan nyttes

i oppfinnelsen, skal man nevne ferrolegeringer (slik som Fe-C, Fe-Cr, Fe-Ni), legeringer av kobber eller edelmetaller (slik som Cu-Zn, Cu-Sn, Cu-Al, Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Al-Ni, Cu-Al-Ni, Ag-Cd, Au-Cd), legeringer på titan- og/eller nikkelbasis (såsom Ni-Ti, Ni-Ti-Fe, Ni-Al) eller også visse rene metaller (Co, Ti,

Na). Valget av materiale og de relative prosenter av de forskjellige bestanddeler avhenger av arten av transformasjonen og spesielt av overgangstemperaturen fra martensittfasen tilaustenittfasen, temperaturområdet relativt til anvendelsen og den ønskede hukommelseseffekt (enkel eller reversibel).

Spesielt benytter man legeringer av Cu-Zn-Al på grunn av deres lave transformasjonshysterese, deres bruksvennelighet og deres relativt lave kostnad. Deres oppførsel ved temperaturer mellom -110°C og +120°C er helt ut tilfredsstillende for den tiltenkte anvendelse.

Generelt er lysstrålen som kommer inn i den fotopyrotekniske innretning divergerende. For dertil å lette fokuseringen av lysstrålen på det pyrotekniske stoff når den kommer ut av hovedmikrolinsen og følgelig øke effektiviteten av den fotopyrotekniske initiering, monterer man ovenfor denne hovedmikrolinsen en hjelpemikrolinse som gjør lysstrålen som kommer ut av laserkilden via den optiske kabel parallell.

Denne hjelpemikrolinse er sylindrisk eller sfærisk. Dens diameter er også mindre enn 3 mm og dens lengde (i tilfelle av en sylinderlinse) er valgt i intervallet mellom 2 og 10 mm. Dens indeks kan være konstant over hele volumet eller avta fra sentrum mot periferien.

Med det formål å forsterke tettheten eller hermetisiteten i den fotopyrotekniske innretning, før tenningen, benytter man fortrinnsvis et hult monoblokklegeme i motsetning til innretninger kjent i teknikken.

Tenninnretningen som er angitt i det ovenstående, er ment å skulle settes inn i sammensetningen av en innlastbar funksjonell fotopyroteknisk kjede med "høy energi". I tillegg er det en ytterligere en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en slik fotopyroteknisk kjede. Denne pyrotekniske kjede er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken til krav 12. Endelig skaffes det i henhold til den foreliggende oppfinnelse også en fremgangsmåte til montering av en stiv mikrolinse, som omtalt ovenfor. Denne fremgangsmåte er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken til krav 13.

De øvrige trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår bedre av den etterfølgende beskrivelse, gitt i den hensikt å belyse og ikke å begrense og med henvisning til den vedføyde tegning. Fig. 1 viser skjematisk en fotopyroteknisk kjede i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2 viser skjematisk et snitt gjennom en utførelse av en fotopyroteknisk tenninnretning i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser skjematisk prosessen for å montere hovedmikrolinsen i en fatning av hukommelsesmateriale i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 4 viser en variant av utførelsen av hovedmikrolinsen og fatningen i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 5 viser en variant av tenninnretning i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 6 viser skjematisk montasjen som benyttes for å frembringe ikke-deformasjon av laserstrålen ved hovedmikrolinsen til innretningen på fig. 2.

På fig. 1 er det skjematisk vist en funksjonell fotopyroteknisk kjede som omfatter en lasersentral 10 som hovedsakelig kan være en kildelaser 11 som emitterer en koherent lysstråle i nær infrarødt med en bølgelengde på 1060 nm og forbundet via et optisk svitsjesystem 13 til en rekke optiske fibre av typen med trinnindeks hvor kjernen er av silisium og som overfører laserstrålen mot den miniatyriserte fotopyrotekniske tenninnretning 14 i henhold til oppfinnelsen. Denne kan være plassert på en særskilt holder 16 som er vist med strekpunkterte linjer på fig. 1. Denne holderen kan spesielt være skilleveggen til beholderne eller utstyret som inneholder hovedladningen som skal initieres av innretningen 14. Dette utstyret er spesielt forbundet eller sammenknyttet av en sprenghette eller tennsatser for en drivladning.

Hver miniatyrinnretning 14 som er vist i snitt på fig. 2, omfatter et rustfritt monoblokklegeme 18 med generell rørform i hvilken det er sørget for en sylindrisk uttagning 20 med konstant diameter. Denne boringen 20 er lukket ved sin ende motsatt lasersentralen av en tynn skillevegg 22 som utgjør en integrert del av blokken 18. Boringen 20 er innrettet til å motta et pyroteknisk stoff 24 og denne ladningen plasseres i kontakt med den tynne vegg 22 og består enten av en eneste ladning av tenntypen eller av en dobbelt ladning av en initiator og en detonasjonsforsterker (overdrager).

Denne hoveddel 18 er montert med helt kjente midler på holderen 16 og spesielt med skruing. Tettheten mellom denne holderen og hoveddelen 18 sikres av en tetningsring 26.

I henhold til oppfinnelsen har hoveddelen 18 av den pyrotekniske innretning ved en åpning 28 anordnet en konvergent

hovedmikrolinse 30 med gradientindeks og sylinderform, satt inn i en innfatning 32 av formhukommelseslegering, f.eks. Cu-Zn-Al. Innfatningen 32 og mikrolinsen 30 har samme lengde, idet endene av mikrolinsen og fatningen flukter.

Innfestingen av mikrolinsen i en innfatning med formhukommelse sikrer mellom mikrolinsen og innfatningen en overlegen tetthet og/eller hermetisitet for enhver type skjøt. I tillegg, tatt i betraktning av den lille diameter av mikrolinsen, byr realise-ringen av en tett skjøt av denne størrelse på store tekniske problemer. Det er ikke tilfelle ved en skjøt som tett slutter seg til innfatningen.

Montasjen mikrolinse-innfatning er plassert i en boring 20 på hoveddelen 18 og dens ende 31 motsatt av lasersentralen er plassert i kontakt med det pyrotekniske stoff 24. Følgelig blir beskyttelsen av det pyrotekniske stoff mot omgivelsene før tenning og omvendt beskyttelsen av omgivelsene mot gass som skyldes forbrenningen, sikret. Denne ende 31 er generelt dekket av et metallisk sjikt 35, fortrinnsvis et monosjikt bestående av aluminium avsatt i dampfase. Dette sjiktet har en tykkelse på ca. 100 nm. Det metalliske sjikt tillater å redusere nivået for initiering av den pyrotekniske ladning 24 med en faktor på 100. Selvsagt kunne andre materialer, (f.eks. organiske) være benyttet i stedet for aluminium. Forøvrig er dette sjikt 35 ikke obligatorisk.

Utstrekningen av montasjen mikrolinse-innfatning er lik den hvormed til enden 33 av montasjen, motsatt av enden 31, rager fremad i forhold til åpningen 28 på hoveddelen 18.

Et koblingsstykke 34 med generell rørform skaffer en avtrappet boring 36 og er festet til åpningen 28 på hoveddelen 18. For dette formål er enden av koblingsstykket 34 motsatt av lasersentralen 10 forsynt med en flens 37 som ligger an mot enden 28 på hoveddelen 18 som også er utstyrt med en flens 39. En ringformet lasersveis 42 forbinder koblingsstykket 34 og hoveddelen 18 via flensene 37 og 39. Boringen 36 i koblingsstykket 34 har ved sin ende motsatt av lasersentralen en brystning 38 som ligger an mot enden 33 på montasjen mikrolinse-innf atning og sikrer at denne montasjen holdes mot hoveddelen 18.

Tettheten og/eller hermetisiteten mellom koblingsstykket 34 og hoveddelen 18 likeledes som mellom innfatningen og hoveddelen 18 sikres av en tetningsring 40 plassert på høyde med flensene 37 og 39 og slik sikret ved en lasersveis 42 såsom det ved lasersveisningene 42 blant annet sikres feste av koblingsstykket 34 til hoveddelen 18. Forøvrig fullfører en ringformet lasersveis 44 plassert i nærheten av brystningen 38 i boringen 36 på koblingsstykket fullstendig feste av hele montasjen mikrolinse-innfatning og bidrar til tettheten mellom innfatningen og hoveddelen 18.

Inngangen til koblingsstykket 34 plassert på siden av lasersentralen er innrettet til å motta den optiske fiber 12 som overforer laserstrålen som sendes ut av kilden 11.

Laserstrålen som kommer ut av lasersentralen 10, er generelt divergerende. For derfor også å bedre fokuseringen av strålen på det pyrotekniske stoff 24, er det montert en konvergent hjelpemikrolinse 46 ovenfor hovedmikrolinsen 30. Denne mikrolinse 46 er en gradientindeksmikrolinse med sylinderform og sirkelformet basis. Den er montert i en linseholder 48 med rørform og avtrappet boring, anordnet i koblingsstykket 34. En brystning 49 i boringen 36 på koblingsstykket sikrer anordningen av linseholderen 48.

Feste av mikrolinsen 46 i linseholderen 48 er sikret ved et limbelegg som dekker hele omkretsen av mikrolinsen 46. På samme måte er linseholderen 48 festet ved liming til koblingsstykket 34, idet et limsjikt dekker alle partier mellom linseholderen og koblingsstykket.

For å begrense blokkeringen av tenninnretningen 14, kan enden av linseholderen 48 motsatt laserkilden med mekanisk montasje selv plasseres i kontakt med enden på innfatningen 32 plassert på siden av laserkilden.

Feste av den optiske fiber 12 i koblingsstykket 34 sikres ved å lime enden 13 av fiberen motsatt av laserkilden til enden 45 på mikrolinsen 46, plassert på siden av laserkilden, ved hjelp av et lim, mens en skrue 47 skrudd på én ende av skruegangen til koblingsstykket 34 kan fullstendiggjøre feste av fiberen 12 på den siste.

Montasjen koblingsstykke-hoveddel 34-18 foran, forsynt henholdsvis med mikrolinsene 46 og 30 montert i linseholderen 48 og innfatningen 32, er i henhold til oppfinnelsen gjort udemonterbar.

For å sikre en god transmisjon av lysstrålen som kommer ut av den optiske fiber like ved det pyrotekniske stoff, dvs. med minst mulig tap, er de optiske akser til systemet optiske fiber-mikrolinse forenet med omdreiningsaksen 41 til den pyrotekniske innretning 14. I realiteten er koblingsstykket 36, hoveddelen 18, mikrolinsene 30,46, innfatningen 32 og linseholderen 48 anordnet koaksialt.

I henhold til oppfinnelsen medfører den fotopyrotekniske innretning 14 en tetthet og/eller hermetisitet som henholdsvis er definert ved et lekkasjenivå som er mindre enn 10~<5> til 10~<6 >cm<3>/s ved en trykkforskjell på omkring IO<5> pascal over 2 min., og i faktisk samsvar med oppfinnelsen er den utvendige diameter D av mikrolinsen ved omgivende temperatur noe større enn den innvendige diameter av åpningen i innfatningen 32 hvor mikrolinsen er anordnet. For å sikre en tilfredsstillende innfatning uten å allikevel frembringe feil i mikrolinsen 30, velges forholdet D/d i intervallet fra 1,005 til 1,020 ved omgivende temperatur.

I henhold til oppfinnelsen omdanner hjelpemikrolinsen 46 lysstrålen som kommer ut av enden 13 på den optiske fiber 12, til en parallell lysstråle som deretter blir fokusert av mikrolinsen 30 på det pyrotekniske stoff 24. Under en avfyring av laseren, tar ladningen 24 fyr og den gir opphav til en sjokkbølge som forplanter seg gjennom ladningen 24 og medfører ødeleggelse av den tynne skilleveggen 22 på hoveddelen 18 og deretter antenner eller detonerer hovedladningen som rommes i det indre av holderen 16.

I samsvar med oppfinnelsen er anordningen vist på fig. 2 en miniatyrinnretning. F.eks. er den blitt utført som en fotopyroteknisk innretning som omfatter en hoveddel 12 med en utvendig diameter på 12 mm foran flensen 39, en innvendig diameter på 4,2 mm og en lengde på 19,4 mm. Koblingsstykket 34 frembyr en utvendig maksimal diameter på 6,4 mm og en minimal innvendig diameter 2,9 mm på høyde med mikrolinsen 46. Innfatningen 32 har ved omgivende temperatur en utvendig diameter på 3,8 mm, en innvendig diameter på 1,98 mm og en lengde på 11,5 mm. Mikrolinsen 30 frembyr en diameter på 2 mm + 5 x 10~<6> m og en lengde på 11,5 mm. Mikrolinsen 46 har en diameter på 2 mm og en lengde på 28 mm.

Med henvisning til fig. 3 skal man i det følgende beskrive montasjen av den sylindriske mikrolinse 30 i det indre av innfatningen 32 av en formhukommelseslegering.

Det første trinn er betegnet 1. Ved omgivende temperatur (ca. 20°C) inntar innfatningen 32 av formhukommelseslegering en hukommelsestilstand (opphavstilstand) under hvilken dens innvendige diameter har verdien d som er mindre enn diameteren D for mikrolinsen. Fase 2 består i å dyppe innfatningen 32 i flytende nitrogen (-196°C) på en slik måte at materialet går over til krystallinsk martensittisk fase. Ved hjelp av en sylindrisk mal 50 eller et stykke hvis diameter d<1> er større enn den for mikrolinsen, utvides innfatningen 32 på en slik måte at dens innvendige diameter går over til verdiene d' som er større enn diameteren D av mikrolinsen. Denne utvidelse frembringes ved lav temperatur ved å holde innfatningen 32 i flytende nitrogen og ikke ved høy temperatur, som i tilfelle med det termobevegelige plasthyIster. Dette trinnet utgjør fase 3 av montasjeprosessen.

Fase 4 av denne fremgangsmåte består i å trekke malen 50 (eller stykket) ut av innfatningen 32, som hele tiden holdes på temperaturen til flytende nitrogen. Man innfører så mikrolinsen 30 i det indre av innfatningen 32, mens den lave temperatur hele tiden holdes og dette trinn utgjør fase 5 av fremgangsmåten. Montasjen innfatning-mikrolinse blir så varmet opp til den omgivende temperatur. Materialet som utgjør innfatningen 32 gjeninntar så sin opprinnelige form og spesielt får den innvendige diameter av innfatningen tilbake den verdi d som således sikrer festet av mikrolinsen.

Isteden for en hovedmikrolinse 3 0 med gradientindeks og sylinderform kan man som skjematisk vist på fig. 4, benytte en mikrolinse 30a med sfærisk form. I det tilfelle er den innvendige diameter av innfatningen 32a av et formhukommelsesmateriale ikke lenger konstant og tar form av den sfæriske mikrolinse og har ved den omgivende temperatur en innvendig diameter som er mindre enn innvendig diameter e mindre enn diameteren E av den sfæriske mikrolinse.

Tenninnretningen beskrevet med henvisning til fig. 2 omfatter en rett optisk inngangskobler 34. I en flerveis fotopyroteknisk kjede (fig. 1) kan det være foretrukket å benytte en vinkelkobler 34a som vist på fig. 5, med tanke på å redusere lengden av den fotopyrotekniske kjede. Denne dimensjonen er hovedsakelig krumningsradien R (fig. 1) for den optiske fiber som er

> 80 mm. Med en rettvinklet vinkelkobler er det mulig å redusere avstanden L som skiller holderen 16 for tenninnretningen fra den optiske fiber 12, da den er parallell til holderens overflate, med 8 mm til 120 mm, mens alt ellers er det samme.

I en utførelsesform har vinkelen 51 av boringen 3 6a i den optiske kobler anordnet en rettvinklet prisme 53 som ved hjelp av totalrefleksjon virker til å rette lysstrålen som kommer ut av hjelpemikrolinsen 46 mot hovedmikrolinsen 30.

Undersøkelser har tillatt å vise at det eksisterer en meget streng korrelasjon mellom de følgende parametre: den innvendige diameter av innfatningen, den utvendige diameter av innfatningen, ruheten av innfatningens innervegg, diameteren av hovedmikrolinsen som er en parameter som er påtvunget og fremgangsmåten for utvidelsen av den innvendige diameter av innfatningen. Det er i realiteten viktig å bestemme denne korrelasjonen for å sikre nivået på tettheten og/eller hermetisiteten som kan skaffes uten å ødelegge hovedmikrolinsen mekanisk.

Forsøk i den henseende har tillatt å bestemme for en gitt hovedmikrolinse de optimale verdier for disse parametrene.

Den vedføyde tabell I gir forskjellige resultater av testene.

I denne tabellen svarer X til de utførte forsøk. Forøvrig er utvidelsen av innfatningen av formhukommelsesmateriale utført som beskrevet ovenfor ved -196°C, mens malen eller stykket som ble benyttet til ekspansjonen hadde en utvendig diameter på 2,02 mm.

Forsøkene A, B, C, Di tabell I har ikke gitt som resultat at hovedmikrolinsen er utsatt for meget betydningsfulle tryk-krefter som medfører innvendige sprekker i mikrolinsen. Til gjengjeld har forsøkene E og F tillatt å skaffe en innfatning av god kvalitet (holdt under et oljetrykk på 10<8>Pa) med ubetydelig virkning av ruheten på resultatene for tetthet og hermetisitet, som henholdsvis var karakterisert av en verdi for lekkasjen på IO""6 og 10~<5> cm<3> helium pr sekund.

De identiske resultater fra forsøkene E og F har man fått med en mikrolinse med en diameter på 1,8 mm, en innfatning på

1,78 mm innvendig diameter og 2,5 mm utvendig diameter.

Forsøkene ble utført med mikrolinser av behandlet glass og innfatning av Cu-Zn-Al med respektive vektprosenter på 68, 28 og 4%. Formhukommelsesmateriale som benyttes gjør det mulig å imøtekomme kravene til innretningen uten mulighet for demon-tasje. Malen 50 og stykket består av rustfritt stål, et materiale som beholder sine dimensjonkarakteristikker selv om man går fra omgivende temperatur til temperaturen for flytende nitrogen.

Den fotopyrotekniske innretning i henhold til oppfinnelsen har en tetthet og/eller hermetisitet etter montasje av innfatning-hovedmikrolinse som helt ut er tilfredsstillende, en ikke-deformasjon og en ikke-svekking av laserstrålen når den passerer gjennom hovedmikrolinsen etter at den er festet og opprettholdelse av de optiske og mekaniske karakteristikker over en temperaturskala som går fra -110 til 100°C og dette i lang tid (like til 10 år).

For dessuten å verifisere de resultater som er hensikten med oppfinnelsen, har oppfinnerne foretatt et sertifiseringsforsøk som omtales i det følgende.

a) Måling av tetthet og/ eller hermetisitet

Dette forsøket på måle den effektive lekkasjeverdi ved hjelp av

et massespektrometer har gitt resultater som kan fås med en rekke utførelser. Spesielt har det gitt en lekkasjeverdi 10~<7> cm<3> helium pr sek i tilfelle av innfatningen E (se

tabellen) med en innvendig ruhet i innfatningen på 0,8xl0~<6> m.

b) Måling av ikke- deformasion av laserstrålen

Denne måling ble foretatt med anordningen skjematisk vist på

fig. 6.

Bildet på utgangsenden av en optisk fiber 52 med 600 juni's kjernediameter ble utført med forstørrelse på én ved hjelp av to identiske mikrolinser av glass 54 og 56 med gradientindeks. Indeksen i senteret t\ q av disse mikrolinsene var 1,6 og minket mot omkretsen i henhold til regelen nr=n0 (l-Ar<2>/2) hvor VA er den kvadratiske gradientkonstant for mikrolinsen og er mikrolinsens radius.

I henhold til oppfinnelsen spiller mikrolinsen 56 rollen til hovedmikrolinsen ved å monteres i eh innfatning av Cu-Al-Zn som beskrevet med henvisning til fig. 3. Mikrolinsen 54 spiller rollen til hjelpemikrolinsen.

Lyset emitteres av en lysemitterende diode 60 som er koblet til den optiske fiber 52 ved hjelp av en bunnplate.

Den første mikrolinse 54 er festet ved liming til enden av den optiske fiber 52 og denne anordning er festet i en mikrometrisk forskyvningsmodul 57 for å kunne bli innrettet med mikrolinsen 56 til kontroll, som er holdt fast.

En annen mikrometrisk forskyvningsmodul 61 tillater å forskyve en optisk fiber 62 som er meget finere enn den optiske fiber 52 (kjernediameter 85 mikrometer) for å måle diameteren for lysflekken når den kommer ut av mikrolinsen 58. Avstanden mellom målefiberen 62 og mikrolinsen 56 for kontroll er i størrelsesorden 20 jum og den som adskiller de to mikrolinsene 54 og 56 er omtrent 0,1 mm.

Et plottebord 64 tillater å visualisere profilen av lyset som mottas av fiberen 62 som funksjon av dets forskyvning i x- og y-retningen. Dette plottebord 64 er forbundet til et fotometer 66 som omformer det lysende signal mottatt av fiberen 62 til et elektrisk signal.

De funne resultater er resymert i den etterfølgende tabell II som en funksjon av den innvendige diameter for innfatningen før dens ekspansjon ved lav temperatur.

Tabell II med måleresultater for gjennomføringen av innfat-ningsprosessen i henhold til oppfinnelsen viser hvordan hovedmikrolinsen har liten innvirkning på den optiske bane til lysestrålen.

c) Måling av svekkingen til laserstrålen

For disse målingene er montasjen identisk med den vist på fig.

6, med den forskjell at fotometercellen 66 er satt i stedet for den optiske målefiber 62 ved utgangen av mikrolinsen 56.

For hver måling er svekkingen utrykt i desibel og i prosent ved å ta som referanse verdien for lysstyrken ved utgangen fra mikrolinsen 54.

De oppnådde resultater fremlegges i tabell III som en funksjon av den innvendige diameter av innfatningen før ekspansjonen ved lav temperatur.

Tabell III med måleresultatene viser at gjennomføringen av fremgangsmåten for innfatningen av hovedmikrolinsen i henhold til oppfinnelsen har liten innvirkning på svekking av lysstrålen.

d) Holding ved omgivende klimaforhold

Forskjellige fotopyrotekniske innretninger i henhold til

oppfinnelsen ble utsatt for to typer klimatester: først temperatur sykler (tørr varme) bestående av 4 sykler på 6 timer som hver omfattet en etappe på -10°C og en annen på 40°C med en variasjonsrate på 2°C pr min mellom disse etapper og dernest varmesjokk bestående i å stabilisere montasjen i løpet av 15 min ved 20°C etter oppheting til 100°C i ett minutt og dette gjentatt fem ganger.

De trekk som fremkom før og etter gjennomføring av klimaprøvene har ikke vist noen svekking av de resultater som fremgår av

tabellene II og III.

Claims (13)

1. Miniatyrisert f otopyroteknisk tenninnretning (14) med en hul hoveddel (18) lukket ved en ende (22) og innrettet til å motta et pyroteknisk stoff (24) , karakterisert ved at tenninnretningen omfatter en stiv mikrolinse (30) , enten med en gradientindeks eller i form av en kule med konstant indeks over hele volumet, innsatt i en innfatning (32) av et materiale med formhukommelse, montert ved åpningen (28) på den hule hoveddel (18), slik at det fås et tett og hermetisk feste av mikrolinsen i hoveddelen, idet denne mikrolinse tjener til å fokusere en lysstråle med høy energi og lang bølgelengde på det pyrotekniske stoff, og at innfatningen (32) av hukommelsesmateriale har en innvendig diameter ved omgivende temperatur som er mindre enn diameteren av mikrolinsen, idet hukommelsesmateri-alet er et metall eller en metallegering.

2. Innretning i henhold til krav 1, karakterisert ved at mikrolinsen er sylindrisk eller sfærisk med en innvendig diameter på 3 mm.

3. Innretning i henhold til krav 1, karakterisert ved at materialet med en formhukommelse er et materiale med ikke-reversibel hukommelse.

4. Innretning i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at forholdet mellom diameteren D for mikrolinsen og den innvendige diameter d av innfatningen ved omgivende temperatur er lik 1,005<D/d<l,020.

5. Innretning i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at innfatningen har en tykkelse på ca. 0,9 mm ved omgivende temperatur.

6. Innretning i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at hoveddelen (18) er i et stykke.

7. Innretning i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at tetningsmidler (40) er anordnet mellom hoveddelen og innfatningen.

8. Innretning i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter en hjelpemikrolinse (46) som er montert foran mikrolinsen (30) for å skaffe en parallell lysstråle.

9. Innretning i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at en optokobler (34;34a) er anordnet ved inngangen til hoveddelen (18) for å dels å sikre at innfatningen (32) holdes på plass i hoveddelen og dels for å sørge for tilførselen av lysstrålen.

10. Innretning i henhold til krav 9, karakterisert ved at kobleren (34a) er vinklet og omfatter et organ (53) for å dirigere lysstrålen mot mikrolinsen (30).

11. Innretning i henhold til krav 9 eller 10, karakterisert ved at tetningsmidlene (40) er anordnet mellom kobleren (34,34a) og hoveddelen (18).

12. Funksjonell pyroteknisk kjede som omfatter en laserkilde (10) for å emittere en laserstråle med en forhåndsbestemt bølgelengde, minst en fotopyroteknisk tenninnretning (14) og en optisk kabel (12) for å føre laserstrålen som emitteres av kilden (10) til tenninnretningen, hvor tenninnretningen har en hul hoveddel (18) lukket ved en ende (22) og er innrettet til å motta et pyroteknisk stoff (24) , karakterisert ved at tenninnretningen omfatter en stiv mikrolinse (30), enten med en gradientindeks eller i form av en kule med konstant indeks over hele volumet, innsatt i en innfatning (32) av et materiale med formhukommelse, montert ved åpningen (28) på den hule hoveddel (18), slik at det fås et tett og hermetisk feste av mikrolinsen i hoveddelen, idet denne mikrolinse tjener til å fokusere en lysstråle med høy energi og lang bølgelengde på det pyrotekniske stoff, og at innfatningen (32) av hukommelsesmateriale har en innvendig diameter ved omgivende temperatur som er mindre enn diameteren av mikrolinsen, idet hukommelsesmateria-let er et metall eller en metallegering.

13. Fremgangsmåte til å montere en stiv mikrolinse (30), enten med gradient indeks eller i form av en kule med konstant indeks over hele volumet, i en innfatning (32) av materiale med f ormhukommelse hvor materialet med f ormhukommelse er et metall eller en metallegering som skal anordnes i den f otopyrotekniske tenninnretning i henhold til et av kravene 1-11, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter å benytte en innfatning (32) hvor metallet eller metallegerin-gen ved en første temperatur har en første krystallografisk fase, idet den innvendige diameter (d) av innfatningen ved denne første temperatur er mindre enn diameteren (D) av mikrolinsen, å redusere temperaturen av innfatningen til en annen temperatur ved hvilken metallet eller legeringen har en annen krystallografisk fase, og å innføre i innfatningen mens den holdes på denne annen temperatur, en sylindrisk mal (50) eller en kule som har en diameter (D') som er større enn diameteren (D) av mikrolinsen, å fjerne malen eller kulen fra innfatningen (32) mens den annen temperatur holdes, å sette mikrolinsen (30) inn i innfatningen (32) mens den annen temperatur holdes, og å varme montasjen innfatning-mikrolinse opp til den første temperatur.