WO1994021980A1 - Initiation de composition utilisant une generation de micro-ondes - Google Patents

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WO1994021980A1
WO1994021980A1 PCT/FR1994/000291 FR9400291W WO9421980A1 WO 1994021980 A1 WO1994021980 A1 WO 1994021980A1 FR 9400291 W FR9400291 W FR 9400291W WO 9421980 A1 WO9421980 A1 WO 9421980A1
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microwave
generator
pyrotechnic composition
line
composition
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PCT/FR1994/000291
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Inventor
Jacques David
Yvon Jacquelin
Original Assignee
Etienne Lacroix Tous Artifices S.A.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A19/00—Firing or trigger mechanisms; Cocking mechanisms
    • F41A19/58—Electric firing mechanisms
    • F41A19/63—Electric firing mechanisms having means for contactless transmission of electric energy, e.g. by induction, by sparking gap
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46—Dielectric heating
    • H05B6/48—Circuits
    • H05B6/50—Circuits for monitoring or control

Definitions

  • the present invention relates to the field of devices for initiating pyrotechnic compositions. Many pyrotechnic igniters have already been proposed.
  • the known igniters generally comprise a housing 10 which contains a pyrotechnic and electrically conductive composition 12 and which carries two electrodes 14, 16.
  • a filament placed in the composition can connect the two electrodes.
  • the electrodes 14, 16 are accessible outside the housing 10 and immerse in the composition 12. Thus the application of adequate electrical energy between the electrodes 14, 1 6 allows the composition 12 to be ignited.
  • the object of the present invention is to propose improved means for initiating pyrotechnic compositions.
  • the above object is achieved by an initiation process comprising the step which consists in coupling a microwave generator and a pyrotechnic composition block comprising charges with resistive electrical losses and / or magnetic, sensitive to microwaves, and to control the microwave generator in a suitable way to synthesize a shock wave equivalent to a detonator.
  • detonators are devices designed to apply shock waves to pyrotechnic compositions, while igniters have the function of transmitting a thermal effect.
  • the above-mentioned method is implemented using a single microwave applicator.
  • the aforementioned method is implemented using several applicators controlled successively in a controlled sequence.
  • This controlled sequence is preferably such that the ratio between the distance separating the different applicators and the time interval between the application of microwave energy to these applicators is substantially equal to the speed of mechanical propagation in the pyrotechnic material, in detonating regime.
  • the aforementioned method is implemented using electrically conductive lines, generally divergent in proximity to the coupling on the generator, and placed in the mass of the pyrotechnic composition.
  • an initiation device of the type comprising:
  • a block of pyrotechnic composition comprising charges with resistive and / or magnetic electrical losses, sensitive to microwaves, adapted to be coupled to the microwave generator, in which there is further provided a directional coupler coupled to the line of preferably at the output of the microwave generator, and sensitive to the wave reflected on the end thereof, means for controlling the low power microwave generator and means for controlling the wave reflected at the end of the line.
  • FIG. 1 previously described represents a schematic view of an igniter according to the state of the art
  • FIG. 2 represents a schematic view of an initiation device according to the present invention with a single applicator
  • FIGS. 3 and 4 respectively represent two alternative layouts of a microwave application line on a block of pyrotechnic composition
  • FIG. 5 schematically illustrates the production of an assembly bringing together different initiation devices in accordance with the present invention for the sequential firing of a plurality of munitions
  • FIG. 6 shows an alternative embodiment of a device according to the present invention for the design of a detonator, using multiple applicators
  • FIG. 7 and 8 show two implementation variants with lines electric integrated in the composition 102
  • FIG. 9 shows a variant with multiple applicators spread evenly around the composition.
  • FIG. 2 schematically, an embodiment of an initiation device according to the present invention.
  • This device comprises a block of suitable pyrotechnic composition 102, sensitive to microwaves, placed in a box 100.
  • the box 100 The box
  • housing 100 can be the subject of numerous embodiments. It will therefore not be described in detail below. It will simply be noted that the housing 100 must be locally transparent to the microwave.
  • the pyrotechnic composition block 102 can also be formed from any suitable conventional pyrotechnic composition provided that this composition 102 is sensitive to microwaves and includes resistive and / or magnetic electrical loss charges.
  • the aforementioned fillers can be formed for example of graphite, ferrite or metallic oxides or even of any equivalent material.
  • control circuit 1 10 comprising a microwave generator 1 1 1 selectively coupled, by a line 120, to the block 102 of pyrotechnic composition.
  • Selective coupling of generator 1 1 1 to block 102 can be obtained by directly connecting the output of generator 1 1 1 to a microwave application line on block 102 and by controlling generator 1 1 1 in all or nothing or by modulating the power output thereof.
  • the microwave generator 11 1 is coupled to line 120 by means of a switch 130 consisting of a PIN diode.
  • the PIN diode 130 thus constitutes a microwave switch.
  • the invention is of course not limited to the use of such a particular switch.
  • the output 1 12 of the microwave generator is connected to the anode of the PIN diode 130 by means of a coupling capacitor C1 13.
  • the cathode of the PIN diode 130 is coupled to the line 120.
  • Line 120 is itself coupled to composition 102 by capacitive coupling.
  • the control circuit shown in Figure 2 also includes a controller module 140 whose function is to apply a bias voltage on the PIN diode to make it selectively conductive and allow the passage of microwaves, generator 1 11, on block 102 in order to initiate it.
  • the output 141 of the controller 140 is connected to the anode of the PIN diode 10 by means of an inductor L142.
  • the cathode of the PIN diode 130 is connected to ground via a second inductor L143 allowing the closure of the bias circuit.
  • the operation of the initiator device shown in Figure 2 is essentially as follows. As long as the controller 140 does not apply the adequate bias voltage to the anode of the PIN diode 130, the latter is blocked in the non-conducting state. The microwaves from the generator 1 1 1 cannot therefore be applied to line 120 and therefore cannot therefore be applied to pyrotechnic composition 102. In this state, the device has great immunity to untimely initiations.
  • the controller 140 When the controller 140, on the other hand, applies the correct bias voltage to the anode of the PIN diode 130 via the inductor L142, this PIN diode 130 is turned on.
  • the microwaves from the HF generator 111 are then applied via the PIN diode 130 on the line 120, and from there on the pyrotechnic composition block 102.
  • This application of microwaves causes a rise in temperature in the area of resistive and / or magnetic loss charges of block 102. This area can typically be of the order of lmm 2 . Once this rise in temperature is obtained, the propagation throughout the block 102 occurs rapidly.
  • the controller 140 applies on line 141 a sequence of polarization pulses adapted to generate in composition 102 a shock wave of speed substantially equal to the speed of mechanical propagation in the material in detonating regime in order to synthesize a shock wave equivalent to a detonator.
  • the entire pyrotechnic composition 102 is homogeneous.
  • the propagation of the initiation takes place in a homogeneous material of the same nature as the zone initiated by the microwaves. Thanks to this arrangement, an excellent communicability of the initiation and a rapidity of the transfer thereof are obtained.
  • Current microwave components allow powers much higher than lkW / mm 2 . It is understood that the use of a microwave initiator therefore makes it possible to obtain a strong immunity with regard to external aggressions. Indeed, in the current state of the art, it is completely unthinkable to generate such a power density at a distance.
  • the PIN diodes currently available on the market allow ultra-fast switching on the order of nano-seconds, while pyrotechnic compositions have response times on the order of microseconds.
  • the invention is not limited to the use of a semiconductor switch of the PIN diode type.
  • a mechanical type switch interposed between the HF generator 1 1 1 and the line 120.
  • FIG. 3 illustrates an example of installation of the application line 120 on the housing 100.
  • the application line 120 is placed in the center of the face 104 of the base of the housing 100. More specifically, an electrically insulating sheet 106 is interposed between the application line 120 coming from the PIN diode 130 and the pyrotechnic composition block 102.
  • a first plate 107 of electrically conductive material central, placed opposite the line 120, and an electrode electrically conductive annular ground 108.
  • the electrode 108 surrounds the electrode 107.
  • the coupling defined through the insulating sheet 106 between the line 120 and the central electrode 107 is a coupling of the capacitive type.
  • the guard ring 108 can be connected to ground by any suitable conventional means, for example by capacitive coupling with an external electrode 105 to ground.
  • the resistive and / or magnetic electrical loss charges placed between the central electrode 107 and the ground electrode 108 has an impedance tuned on line 120, for example from a few ohms to a few tens of ohms typically of the order of 50 ⁇ .
  • impedance tuned on line 120 for example from a few ohms to a few tens of ohms typically of the order of 50 ⁇ .
  • the line 120 from the PIN diode 130 in a different location from the center of the base 104 of the housing 100.
  • the end 121 of the line 120 adjacent to the housing 100, as well as the face opposite 104 of the base of the housing 100 can be the subject of numerous geometries.
  • This arrangement guarantees better confinement of the microwaves in the pyrotechnic composition block 102. Furthermore, this arrangement makes it easier to center the block 100 on the applicator line 120. This last characteristic is particularly advantageous when the munitions equipped with the composition 102 are placed in removable chargers. It is indeed appropriate in this case to place with precision the block of pyrotechnic composition 102 relative to the applicator line 120 which is generally placed in a fixed and reusable base.
  • FIG. 5 shows the structure of an assembly comprising different blocks of pyrotechnic composition 102 associated with respective switches 130 for firing in sequence a plurality of munitions.
  • Such an assembly can be used for example for the sequential launch of lures in the field of countermeasures.
  • each block of pyrotechnic composition 102 a line 120 connected to the output of the microwave generator 111 by means of a PIN diode 130.
  • Each PIN diode 130 is connected by a capacitor of coupling 1 13 on the output of the microwave generator 1 11.
  • each PIN diode 130 has its anode connected to a respective output of the controller 140 via an inductor L142 and to its cathode connected to ground by a self L143. It is understood that within the framework of the embodiment represented in FIG.
  • the microwave generator 1 1 1 emits microwaves continuously during the firing period, and the controller 140 generates successively and in a controlled sequence, the appropriate bias voltages on its outputs to make the various PIN diodes 130 passably successive and consequently successively initiate the different compositions 102.
  • the coupler 150 can be placed at any point between the output 112 of the generator 111 and the end 121 of the line. However, the coupler 150 is preferably connected to the output of the generator 1 1 1. This arrangement makes it possible to avoid multiplying the couplers 150 when the generator 111 attacks several loads.
  • the signal from this directional coupler 150 is applied to the control module 152 comprising the microwave generator 1 1 1 and the controller 140.
  • the module 152 controls the microwave generator to reduced power.
  • the power generated by the microwave generator 1 1 1 must be insufficient to cause the untimely initiation of block 102.
  • the microwave generator 11 1 thus works at reduced power and the PIN diode 130 is enabled by the generation of an appropriate bias voltage at the output of the controller 140, the presence of a reflection detected by the coupler 150 signals the absence of charge 102.
  • the absence of such reflection detected by the coupler 150 signals the presence of a load 102 opposite the end of the line 120.
  • the load 102 being adapted to the terminal impedance of the line 120, it absorbs microwaves, when present, and thus avoid any reflection on the end of line 120.
  • This test function can be used, on the one hand to check the correct positioning of an ammunition loader on a base housing the control module 152 and the application lines 120.
  • This test function can also be used to control the effect of an initiation by the controller 140 and reiterate the command sequence in the event of failure.
  • the signal from the coupler 150 can also be applied in feedback to the HF generator 11 11 in order to tune it on the line and guarantee a maximum amplitude of the microwaves applied to the load 102.
  • the microwave generator 11 1 can be formed of a self-oscillator or of a voltage-controlled oscillator associated with a power amplifier.
  • the present invention makes it possible to reinforce security by eliminating the use of primary, even secondary, which we know to be very sensitive to temperature.
  • the invention synthesizes a detonator using a single microwave applicator.
  • the present invention also proposes to produce a detonator using an initiation device with multiple applicators.
  • FIG. 6 it is proposed in the context of the present invention, to associate different applicators 120 with the same block of pyrotechnic composition 102, which applicators 120 receive successively, via diodes PIN 1 30 respectively, the microwaves coming from the microwave generator 111.
  • the controller 140 can synthesize waves equivalent to those of a conventional detonator. More precisely, for this, in the context of the present invention, the controller 140 applies to the various PIN diodes 130 a sequence of respective control pulses separated from each other by a time ⁇ t such that the ratio between the distance separating the different applicators 120 and this time difference ⁇ t is substantially equal to the mechanical propagation speed in the composition 102, in detonating regime.
  • the Applicant has obtained satisfactory results with a composition 102 formed from a tolite type explosive whose propagation speed in detonating regime is of the order of 4 km / s, and applicators 120 spaced between 10 mm and powered by lkW pulses sequenced at 0.6 ⁇ s.
  • the initiation device according to the present invention can be used to directly attack a conventional primer, as shown in FIG. 1. More specifically, it is possible to envisage placing an applicator
  • a conventional primer directly against the housing 10 of a conventional primer, if the latter comprises charges adapted to resistive electrical losses or to magnetic losses. If the conventional primer does not include such charges with resistive and / or magnetic electrical losses, the initiation of a conventional primer can be obtained by juxtaposing therewith an adequate composition block 102 provided with such charges, associated with an applicator 120.
  • the control circuit comprising the microwave generator 111, the controller 140 and the switch formed by the PIN diode 130 can be designed as a consumable or reusable product.
  • the initiation device according to the present invention can be used for any type of ammunition such as missile, bomb, shell, etc.
  • the initiation device according to the present invention offers the advantage of being insensitive to attack external, in particular to thermal shock such as fire, to mechanical shock, such as bullet impacts or detonations, and insensitive to external electromagnetic influences.
  • it is possible to synthesize a shock wave equivalent to a detonator by placing in composition 102 electrically conductive lines 160, 162 generally divergent in approximation of the coupling on the generator. 11 1, and placed in the mass of the pyrotechnic composition 102.
  • the generator 1 1 1 can permanently supply the lines 160, 162 and no longer impulse as indicated above.
  • these lines 160, 162 are rectilinear. According to Figure 8, these lines 160, 162 are broken, not straight.
  • the present invention is not limited to the particular embodiments which have just been described but extends to any variant in accordance with its spirit.
  • the present invention can be used to ignite the initiation device by passing it in front of an applicator 120, thanks to the capacitive coupling then obtained between the applicator 120 and the pyrotechnic composition 102.
  • the present invention also applies to an arrangement of applicators 120 distributed evenly around composition 102, for example but not limitatively of circular or semi-circular contour.

Abstract

La présente invention concerne un procédé d'initiation de composition pyrotechnique (102) du type comprenant l'étape qui consiste à coupler un générateur de micro-ondes (111) et un bloc de composition pyrotechnique (102) comprenant des charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques sensibles aux micro-ondes, caractérisé par le fait qu'il consiste à commander le générateur de micro-ondes (111) de façon adaptée pour synthétiser une onde de choc équivalente à un détonateur. La présente invention concerne un dispositif d'initiation.

Description

INITIATION DE COMPOSITION UTILISANT UN GENERATEUR DE MICRO-ONDES
La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'initiation de compositions pyrotechniques. On a déjà proposé de nombreux inflammateurs pyrotechniques.
Comme schématisé sur la figure 1 annexée, les inflammateurs connus comprennent généralement un boîtier 10 qui contient une composition 12 pyrotechnique et électriquement conductrice et qui porte deux électrodes 14, 16. En variante, un filament placé dans la composition peut relier les deux électrodes. Les électrodes 14, 16 sont accessibles à l'extérieur du boîtier 10 et plongent dans la composition 12. Ainsi l'application d'énergie électrique adéquate entre les électrodes 14, 1 6 permet la mise à feu de la composition 12.
Les inflammateurs pyrotechniques du type représenté sur la figure 1 ont donné lieu à une large exploitation.
Toutefois, ces inflammateurs connus ne donnent pas totalement satisfaction.
On a en particulier constaté à maintes reprises des mises à feu intempestives de tels inflammateurs, notamment par influence à distance par ondes électromagnétiques. On comprend que de telles mises à feu intempestives de dispositifs d'initiation de compositions pyrotechniques peuvent être lourdes de conséquence, en particulier dans des zones de stockage de munitions.
Comme indiqué par exemple dans la revue AIR ET COSMOS/AVIATION MAGAZINE ns 1402-6 Décembre 1992, il existe aujourd'hui une forte demande pour des munitions dites à risque atténué.
Les tentatives actuelles d'amélioration des dispositifs d'initiation existants du type précité n'ont pas été couronnés de succès.
On a par ailleurs proposé à diverses reprises des systèmes pyrotechniques à initiation par micro-ondes (voir par exemple les documents US-A-3601054, GB-A-2241563, D&A-3131332, EP-A-235010).
Cependant de tels systèmes n'ont pas donné lieu jusqu'ici à une exploitation à échelle importante.
Le but de la présente invention est de proposer des moyens perfectionnés d'initiation de compositions pyrotechniques. Selon un premier aspect de la présente invention, le but précité est atteint grâce à un procédé d'initiation comprenant l'étape qui consiste à coupler un générateur de micro-ondes et un bloc de composition pyrotechnique comprenant des charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques, sensibles aux micro-ondes, et à commander le générateur de micro-ondes de façon adaptée pour synthétiser une onde de choc équivalente à un détonateur.
On sait que les détonateurs sont des dispositifs conçus pour appliquer des ondes de choc aux compositions pyrotechniques, alors que les inflammateurs ont pour fonction de transmettre un effet thermique.
Selon une première caractéristique avantageuse de l'invention, le procédé précité est mis en oeuvre à l'aide d'un applicateur de micro¬ ondes unique.
Selon une seconde caractéristique avantageuse de l'invention, le procédé précité est mis en oeuvre à l'aide de plusieurs applicateurs commandés successivement selon une séquence contrôlée. Cette séquence contrôlée est de préférence telle que le rapport entre la distance séparant les différents applicateurs et l'intervalle de temps entre l'application d'énergie micro-ondes à ces applicateurs soit sensiblement égal à la vitesse de propagation mécanique dans le matériau pyrotechnique, en régime détonant.
Selon une troisième caractéristique avantageuse de l'invention, le procédé précité est mis en oeuvre à l'aide de lignes électriquement conductrices, globalement divergentes en rapprochement du couplage sur le générateur, et placées dans la masse de la composition pyrotechnique.
Selon un second aspect de la présente invention, le but précité est atteint grâce à un dispositif d'initiation du type comprenant :
- un générateur de micro-ondes, et
- un bloc de composition pyrotechnique comprenant des charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques, sensibles au micro-ondes, adapté pour être couplé au générateur de micro-ondes, dans lequel il est prévu en outre un coupleur directif couplé à la ligne de préférence à la sortie du générateur de micro-ondes, et sensible à l'onde réfléchie sur l'extrémité de celle-ci, des moyens pour piloter le générateur de micro-ondes à puissance réduite et des moyens pour contrôler l'onde réfléchie sur l'extrémité de la ligne.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique d'un inflammateur conforme à l'état de la technique,
- la figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif d'initiation conforme à la présente invention à applicateur unique,
- les figures 3 et 4 représentent respectivement deux variantes d'implantation d'une ligne d'application de micro-ondes sur un bloc de composition pyrotechnique,
- la figure 5 illustre schématiquement la réalisation d'un ensemble réunissant différents dispositifs d'initiation conformes à la présente invention pour la mise à feu séquentielle d'une pluralité de munitions,
- la figure 6 représente une variante de réalisation d'un dispositif conforme à la présente invention pour la conception d'un détonnateur, à l'aide d'applicateurs multiples, - les figures 7 et 8 représentent deux variantes de mise en oeuvre à lignes électriques intégrées dans la composition 102, et
- la figure 9 représente une variante à applicateurs multiples équirépartis autour de la composition.
On a représenté sur la figure 2 annexée, de façon schématique, un mode de réalisation d'un dispositif d'initiation conforme à la présente invention.
Ce dispositif comprend un bloc de composition pyrotechnique adéquate 102, sensible au micro-ondes, placé dans un boîtier 100. Le boîtier
100 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Il ne sera donc pas décrit dans le détail par la suite. On notera simplement que le boîtier 100 doit être localement transparent au micro-ondes.
Le bloc de composition pyrotechnique 102 peut également être formé de toute composition pyrotechnique classique adéquate sous réserve que cette composition 102 soit sensible aux micro-ondes et comporte des charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques. Les charges précitées peuvent être formées par exemple de graphite, de ferrite ou d'oxydes métalliques voire de tous matériaux équivalents.
Le dispositif représenté sur la figure 2 se complète d'un circuit de commande 1 10 comprenant un générateur de micro-ondes 1 1 1 couplé sélectivement, par une ligne 120, au bloc 102 de composition pyrotechnique.
Le couplage sélectif du générateur 1 1 1 au bloc 102 peut être obtenu en reliant directement la sortie du générateur 1 1 1 à une ligne d'application de micro-ondes sur le bloc 102 et en commandant le générateur 1 1 1 en tout ou rien ou encore en modulant la puissance de sortie de celui-ci.
Plus précisément, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le générateur hyperfréquence 11 1 est couplé à la ligne 120 par l'intermédiaire d'un interrupteur 130 constitué d'une diode PIN. La diode PIN 130 constitue ainsi un interrupteur hyperfréquence. Toutefois, l'invention n'est bien entendu pas limitée à l'utilisation d'un tel interrupteur particulier.
Plus précisément, la sortie 1 12 du générateur hyperfréquence est reliée à l'anode de la diode PIN 130 par l'intermédiaire d'une capacité de couplage Cl 13. La cathode de la diode PIN 130 est couplée à la ligne 120.
La ligne 120 est elle-même couplée à la composition 102 par couplage capacitif.
Le circuit de commande représenté sur la figure 2 comprend également un module contrôleur 140 dont la fonction est d'appliquer une tension de polarisation sur la diode PIN afin de rendre celle-ci sélectivement conductrice et autoriser le passage de micro-ondes, du générateur 1 11, sur le bloc 102 afin d'initier celui-ci.
Plus précisément, la sortie 141 du contrôleur 140 est reliée à l'anode de la diode PIN 1 0 par l'intermédiaire d'une self L142. De plus, la cathode de la diode PIN 130 est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une seconde self L143 permettant la fermeture du circuit de polarisation.
Le fonctionnement du dispositif initiateur représenté sur la figure 2 est essentiellement le suivant. Tant que le contrôleur 140 n'applique pas la tension de polarisation adéquate sur l'anode de la diode PIN 130, celle-ci est bloquée à l'état non passant. Les hyperfréquences issues du générateur 1 1 1 ne peuvent, par conséquent, être appliquées à la ligne 120 et donc par conséquent ne peuvent être appliquées à la composition pyrotechnique 102. Dans cet état, le dispositif présente une grande immunité à l'égard d'initiations intempestives.
Lorsque le contrôleur 140 applique par contre, par l'intermédiaire de la self L142, sur l'anode de la diode PIN 130, la tension de polarisation adéquate, cette diode PIN 130 est rendue passante. Les micro¬ ondes issus du générateur HF 111 sont alors appliquées par l'intermédiaire de la diode PIN 130 sur la ligne 120, et de là sur le bloc de composition pyrotechnique 102. Cette application de micro-ondes entraîne une montée en température dans la zone des charges à pertes résistives et/ou magnétiques du bloc 102. Cette zone peut être typiquement de l'ordre de lmm2. Une fois cette montée en température obtenue, la propagation dans l'ensemble du bloc 102 intervient rapidement.
Plus précisément dans le cadre de l'invention, le contrôleur 140 applique sur la ligne 141 une séquence d'impulsions de polarisation adaptées pour générer dans la composition 102 une onde de choc de vitesse sensiblement égale à la vitesse de propagation mécanique dans le matériau en régime détonant afin de synthétiser une onde de choc équivalente à un détonateur.
Dans le cadre de l'invention, il n'est pas nécessaire de prévoir des écrans, dans la masse de la composition pyrotechnique 102, pour confiner les micro-ondes issues de la ligne 120. En effet, le confinement des micro-ondes est obtenu par la localisation des charges à pertes résistives et/ou magnétiques à proximité de la ligne 120.
Il convient de noter que de préférence, mis à part la présence de charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques dans la zone d'application des micro-ondes, l'intégralité de la composition pyrotechnique 102 est homogène. De ce fait, la propagation de l'initiation s'opère dans un matériau homogène de même nature que la zone initiée par les micro-ondes. Grâce à cette disposition, on obtient une excellente communicabilité de l'initiation et une rapidité du transfert de celle-ci. Les composants micro-ondes actuels autorisent des puissances très supérieures à lkW/mm2. On comprend que l'utilisation d'un initiateur micro-ondes permet par conséquent d'obtenir une forte immunité à l'égard d'agressions externes. En effet, en l'état actuel de la technique, il est tout à fait inenvisageable de générer une telle densité de puissance à distance.
Les diodes PIN disponibles actuellement sur le marché permettent une commutation ultra-rapide de l'ordre de la nano-seconde alors que les compositions pyrotechniques présentent des temps de réponse de l'ordre de la micro-seconde.
Cependant, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un interrupteur à semi-conducteur du type diode PIN. Ainsi par exemple, dans le cadre de la présente invention, on peut envisager d'utiliser un interrupteur de type mécanique intercalé entre le générateur HF 1 1 1 et la ligne 120.
La figure 3 illustre un exemple d'implantation de la ligne d'application 120 sur le boîtier 100. Comme on le voit sur la figure 3, de préférence la ligne d'application 120 est placée au centre de la face 104 du culot du boîtier 100. Plus précisément, une feuille 106 électriquement isolante est intercalée entre la ligne d'application 120 issue de la diode PIN 130 et le bloc de composition pyrotechnique 102.
Plus précisément encore, pour améliorer le couplage entre la ligne 120 et le bloc de composition 102, il est de préférence prévu dans celle-ci une première plaque 107 en matériau électriquement conducteur, centrale, placée en regard de la ligne 120, et une électrode annulaire électriquement conductrice de masse 108. L'électrode 108 entoure l'électrode 107.
Le couplage défini à travers la feuille isolante 106 entre la ligne 120 et l'électrode centrale 107 est un couplage de type capacitif. L'anneau de garde 108 peut être relié à la masse par tout moyen classique approprié, par exemple par couplage capacitif avec une électrode externe 105 à la masse.
De préférence les charges à perte électriques résistives et/ou magnétiques placées entre l'électrode central 107 et l'électrode de masse 108 présente une impédance accordée sur la ligne 120, par exemple de quelques ohms à quelques dizaines d'ohms typiquement de l'ordre de 50Ω. Bien entendu, on peut envisager de placer la ligne 120 issue de la diode PIN 130 en un lieu différent du centre du culot 104 du boîtier 100. Par ailleurs, l'extrémité 121 de la ligne 120 adjacente au boîtier 100, ainsi que la face en regard 104 du culot du boîtier 100 peuvent faire l'objet de nombreuses géométries.
Comme l'a représenté sur la figure 4, on peut par exemple prévoir une extrémité 121 de ligne 120 et un culot 104 de boîtier 100 de forme générale complémentaire. Plus précisément, de préférence le culot 104 du boîtier 100 présente en son centre un logement borgne concave 109, par exemple tronconique et l'extrémité 121 de la ligne 120 est formée d'une protubérance généralement complémentaire.
Cette disposition garantit un meilleur confinement des micro- ondes dans le bloc de composition pyrotechnique 102. Par ailleurs, cette disposition permet de faciliter le centrage du bloc 100 sur la ligne applicatrice 120. Cette dernière caractéristique est particulièrement avantageuse lorsque les munitions équipées des blocs de composition 102 sont placées dans des chargeurs amovibles. Il convient en effet dans ce cas, de placer avec précision le bloc de composition pyrotechnique 102 par rapport à la ligne applicatrice 120 placée elle généralement dans une embase fixe et réutilisable.
On a représenté sur la figure 5, la structure d'un ensemble comprenant différents blocs de composition pyrotechnique 102 associes à des interrupteurs 130 respectifs pour la mise à feu en séquence d'une pluralité de munitions.
Un tel ensemble peut être utilisé par exemple pour le lancement en séquence de leurres dans le domaine de la contre-mesure.
On retrouve sur la figure 5, pour chaque bloc de composition pyrotechnique 102, une ligne 120 reliée à la sortie du générateur de micro-ondes 111 par l'intermédiaire d'une diode PIN 130. Chaque diode PIN 130 est raccordée par une capacité de couplage 1 13 sur la sortie du générateur de micro-ondes 1 11. Par ailleurs, chaque diode PIN 130 a son anode reliée à une sortie respective du contrôleur 140 par l'intermédiaire d'une self L142 et a sa cathode reliée à la masse par une self L143. On comprend que dans le cadre du mode de réalisation représenté sur la figure 5, le générateur de micro-ondes 1 1 1 émet des micro-ondes en permanence pendant la période de tir, et le contrôleur 140 génère successivement et selon une séquence contrôlée, les tensions de polarisation adéquates, sur ses sorties pour rendre successivement passantes les diverses diodes PIN 130 et par conséquent initier successivement les différentes compositions 102.
Pour permettre une fonction de test, c'est-à-dire contrôler la mise en place et/ou l'initiation de la composition pyrotechnique 102 suite à la génération d'une tension de polarisation adéquate en sortie du contrôleur 140, il est prévu de préférence, dans le cadre de la présente invention, d'associer à la sortie 1 12 du générateur 1 1 1 , un coupleur directif de proximité 150 sensible à l'onde réfléchie.
En pratique, le coupleur 150 peut être placé en un point quelconque entre la sortie 112 du générateur 111 et l'extrémité 121 de la ligne. Toutefois, le coupleur 150 est connecté de préférence à la sortie du générateur 1 1 1. Cette disposition permet d'éviter de multiplier les coupleurs 150 lorsque le générateur 111 attaque plusieurs charges.
Le signal issu de ce coupleur directif 150 est appliqué au module de commande 152 comprenant le générateur de micro-ondes 1 1 1 et le contrôleur 140. Pour exploiter le signal issu du coupleur 150, le module 152 pilote le générateur de micro-ondes à puissance réduite. Dans cette configuration la puissance générée par le générateur de micro-ondes 1 1 1 doit être insuffisante pour entraîner l'initiation intempestive du bloc 102. Lorsque le générateur de micro-ondes 11 1 travaille ainsi à puissance réduite et que la diode PIN 130 est rendue passante par la génération d'une tension de polarisation appropriée en sortie du contrôleur 140, la présence d'une réflexion détectée par le coupleur 150 signale l'absence de charge 102. En revanche, l'absence d'une telle réflexion détectée par le coupleur 150 signale la présence d'une charge 102 en regard de l'extrémité de la ligne 120. En effet, comme on l'a indiqué précédemment, la charge 102 étant adaptée à l'impédance terminale de la ligne 120, elle absorbe les micro-ondes, lorsqu'elle est présente, et évite ainsi toute réflexion sur l'extrémité de la ligne 120. Cette fonction de test peut être utilisée, d'une part pour contrôler la mise en place correcte d'un chargeur de munitions sur une embase logeant le module de commande 152 et les lignes d'applications 120. Cette fonction de test peut également être utilisée pour contrôler l'effet d'une initiation par le contrôleur 140 et réitérer la séquence de commande en cas de non succès.
Le signal issu du coupleur 150 peut également être appliqué en contre-réaction au générateur HF 1 11 afin d'accorder celui-ci sur la ligne et garantir une amplitude maximale des micro-ondes appliquées à la charge 102.
En pratique, le générateur de micro-ondes 11 1 peut être formé d'un auto-oscillateur ou d'un oscillateur commandé en tension associé à un amplificateur de puissance.
Il est à noter que dans le cadre de la présente invention, compte-tenu des puissances mises en jeu, on peut placer les charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques, non pas dans le primaire, mais dans le secondaire, voire directement dans la charge principale de la munition concernée. Ainsi, la présente invention permet de renforcer la sécurité en supprimant l'utilisation de primaire, voire de secondaire, dont on sait qu'ils sont très sensibles à la température. Selon les modes de réalisation précités, l'invention synthétise un détonateur à l'aide d'un applicateur micro-ondes unique.
La présente invention propose également de réaliser un détonateur à l'aide d'un dispositif d'initiation à applicateurs multiples. A cette fin, comme représenté sur la figure 6, il est proposé dans le cadre de la présente inv ention, d'associer différents applicateurs 120 à un même bloc de composition pyrotechnique 102, lesquels applicateurs 120 reçoivent successivement, par l'intermédiaire de diodes PIN 1 30 respectives, les micro-ondes en provenance du générateur de micro-ondes 111.
Par un séquencement adapté des applications de micro-ondes, c'est-à-dire par un séquencement adapté de la commande des diverses diodes PIN 130, le contrôleur 140 peut synthétiser des ondes équivalentes à celles d'un détonateur classique. Plus précisément, pour cela, dans le cadre de la présente invention, le contrôleur 140 applique sur les diverses diodes PIN 130 une séquence d'impulsions de commande respectives séparées entre elles d'un temps Δt tel que le rapport entre la distance séparant les différents applicateurs 120 et cet écart de temps Δt soit sensiblement égal à la vitesse de propagation mécanique dans la composition 102, en régime détonant.
A titre d'exemple non limitatif, la Demanderesse a obtenu des résultats satisfaisants avec une composition 102 formée d'un explosif type tolite dont la vitesse de propagation en régime détonant est de l'ordre de 4km/s, et des applicateurs 120 espacés entre eux de 10 mm et alimentés par des impulsions de lkW séquencées à 0,6μs.
En outre, le dispositif d'initiation conforme à la présente invention peut être utilisé pour attaquer directement une amorce classique, telle que représentée sur la figure 1. Plus précisément, on peut envisager de placer un applicateur
120 directement contre le boîtier 10 d'une amorce classique, si celle-ci comporte des charges adaptées à pertes électriques résistives ou à pertes magnétiques. Si l'amorce classique ne comporte pas de telles charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques, l'initiation d'une amorce classique peut être obtenue en juxtaposant à celle-ci un bloc de composition 102 adéquat pourvu de telles charges, associé à un applicateur 120.
On comprend que l'intérêt d'initier une amorce classique est de permettre d'utiliser les stocks de munitions existantes avec un initiateur conforme à la présente invention.
Le circuit de commande comprenant le générateur de micro¬ ondes 111, le contrôleur 140 et l'interrupteur formé de la diode PIN 130 peut être conçu sous forme d'un produit consommable ou réutilisable.
Le dispositif d'initiation conforme à la présente invention peut être utilisé pour tout type de munitions tel que missile, bombe, obus, etc ... Le dispositif d'initiation conforme à la présente invention offre l'avantage d'être insensible aux agressions externes, notamment aux chocs thermiques tels que les incendies, aux chocs mécaniques, tels que des impacts de balles ou des détonations, et insensibles aux influences électromagnétiques externes. Selon une autre variante de mise en oeuvre représentée schématiquement sur les figures 7 et 8, on peut synthétiser une onde de choc équivalente à un détonateur en plaçant dans la composition 102 des lignes électriquement conductrices 160, 162 globalement divergentes en rapprochement du couplage sur le générateur 11 1 , et placées dans la masse de la composition pyrotechnique 102. Dans ce cas le générateur 1 1 1 peut alimenter en permanence les lignes 160, 162 et non plus de façon impulsionnelle comme indiqué précédemment.
Selon la figure 7, ces lignes 160, 162 sont rectilignes. Selon la figure 8, ces lignes 160, 162 sont brisées, non rectilignes.
L'arc généré entre les lignes 160, 162 lors de la mise en service du générateur 111 s'amorce sur les extrémités des lignes 160, 162 les plus éloignées du générateur 1 1 1 , c'est-à-dire les extrémités les plus rapprochées de ces lignes. Puis l'arc se rapproche progressivement du générateur 111, par ionisation de la composition 102, avec une vitesse v = c / (εr μr) 1 / 2, relation dans laquelle εr représente la constante diélectrique et μr représente la perméabilité magnétique de la composition
102.
Il suffit d'adapter εr et μr de sorte que la vitesse de propagation de l'arc soit sensiblement égale à la vitesse de propagation mécanique dans la composition 102, en régime détonant, pour synthétiser là encore un détonateur.
Il est nécessaire de protéger le générateur 1 1 1 de l'effet destructif du à la remontée de cet arc. L'introduction d'un capteur optique par exemple entre le générateur 1 1 1 et les lignes 160, 162 peut donner satisfaction à cet effet.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. Ainsi la présente invention peut être utilisée pour opérer une mise à feu du dispositif d'initiation par passage de celui-ci devant un applicateur 120, grâce au couplage capacitif alors obtenu entre l'applicateur 120 et la composition pyrotechnique 102. En d'autres termes, on peut prévoir une disposition dynamique entre applicateur 120 et composition 102, et non pas seulement statique. La présente invention s'applique également à une disposition d'applicateurs 120 équirépartis autour de la composition 102, par exemple mais non limitativement de contour circulaire ou semi-circulaire.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'initiation de composition pyrotechnique ( 102) du type comprenant l'étape qui consiste à coupler un générateur de micro- ondes ( 1 11 ) et un bloc de composition pyrotechnique ( 102) comprenant des charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques sensibles aux micro-ondes, caractérisé par le fait qu'il consiste à commander le générateur de micro-ondes ( 11 1 ) de façon adaptée pour synthétiser une onde de choc équivalente à un détonateur.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'un applicateur de micro-ondes unique ( 120).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'applicateur de micro-ondes ( 120) est alimenté avec une séquence d'impulsions adaptée pour générer une onde de choc se déplaçant à une vitesse sensiblement égale à la vitesse de propagation mécanique en régime détonant dans la composition ( 102).
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'applicateurs multiples ( 120) de micro-ondes.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les applicateurs (120) sont alimentés successivement selon une séquence contrôlée telle que le rapport entre la distance séparant les différents applicateurs ( 120) et l'intervalle de temps entre l'application d'énergie micro-ondes à ces applicateurs, soit sensiblement égal à la vitesse de propagation mécanique dans la composition pyrotechnique, en régime détonant.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est mis en oeuvre à l'aide de lignes ( 160, 162) électriquement conductrices, globalement divergentes en rapprochement du couplage sur le générateur ( 1 1 1 ) et placées dans la masse de la composition pyrotechnique ( 102).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la constante diélectrique εr et la perméabilité magnétique μr de la composition pyrotechnique ( 102) sont adaptées pour obtenir une vitesse v = c / ( εr μr) 1 2 dans la composition, sensiblement égale à la vitesse de propagation mécanique en régime détonant.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il consiste en outre à coupler un coupleur directif ( 150) à la ligne applicatrice de micro-ondes ( 120), de préférence à la sortie du générateur ( 111), à piloter le générateur de micro-ondes ( 11 1 ) à puissance réduite et à contrôler l'onde réfléchie sur l'extrémité de la ligne, grâce au compteur directif ( 150).
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il consiste à relier une diode PIN ( 130) au générateur de micro¬ ondes ( 1 1 1 ) par l'intermédiaire d'une capacité de couplage (Cl 13) et à appliquer une tension de polarisation contrôlée sur cette diode PIN ( 130) pour rendre celle-ci passante, par l'intermédiaire d'une self (L142).
10. Dispositif d'initiation de composition pyrotechnique, du type comprenant :
- un générateur de micro-ondes ( 111 ), et - un bloc ( 102) de composition pyrotechnique comprenant des charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques sensibles au micro-ondes, adapté pour être couplé au générateur, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un coupleur directif ( 150) couplé à la ligne ( 1 12) de préférence à la sortie du générateur ( 1 1 1 ) d'application de micro-ondes, et sensible à l'onde réfléchie sur l'extrémité de celle-ci, des moyens pour piloter le générateur de micro-ondes ( 1 1 1 ) à puissance réduite et des moyens pour contrôler l'onde réfléchie sur l'extrémité de la ligne ( 120).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les charges sont comprises dans le groupe comprenant du graphite, des ferrites et des oxydes métalliques.
12. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 1 1 , caractérisé par le fait qu'un interrupteur contrôlé ( 130) est intercalé entre le générateur de micro-ondes ( 111) et une ligne (120) conçue pour être placée à proximité du bloc ( 102) de composition pyrotechnique.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'interrupteur ( 130) est un interrupteur mécanique.
14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'interrupteur ( 130) est formé d'une diode PIN.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le générateur de micro-ondes ( 1 1 1 ) est relié à la diode PIN par l'intermédiaire d'une capacité de couplage (C l 13) et par le fait que le dispositif comprend un contrôleur ( 140) apte à appliquer une tension de polarisation contrôlée sur la diode PIN ( 130), pour rendre celle-ci passante, par l'intermédiaire d'une self (L142).
16. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé par le fait qu'il comprend une ligne ( 120) d'application des micro-ondes reliée au générateur de micro-ondes ( 11 1) et adaptée pour être placée en regard du centre du culot ( 104) du bloc ( 102) de composition pyrotechnique.
17. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé par le fait que le bloc ( 102) de composition pyrotechnique, comprend au niveau de son culot, une plaque électriquement isolante ( 106), et à l'intérieur de sa masse, une première plaque ( 107) conçue pour être couplée capacitivement à la ligne (120) d'application de micro-ondes, à travers la plaque isolante ( 106), ainsi qu'une électrode de masse.
18. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 17, caractérisé par le fait que les charges à pertes électriques résistives et/ou magnétiques forment une impédance accordée sur la ligne ( 120), par exemple de quelques ohms à quelques dizaines d'ohms, typiquement de l'ordre de 50Ω.
19. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 18, caractérisé par le fait que le bloc ( 102) de composition pyrotechnique comprend un culot pourvu d'un logement concave ( 109), de préférence tronconique, apte à recevoir l'extrémité complémentaire de la ligne ( 120).
20. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 19, caractérisé par le fait qu'il comprend un coupleur ( 150) couplé à la ligne ( 112) et des moyens pour appliquer le signal issu du coupleur ( 150) en contre-réaction sur le générateur de micro-ondes ( 111 ).
21. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 20, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à synthétiser une onde de choc équivalente à un détonateur.
22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé par le fait qu'il comprend un applicateur de micro-ondes unique ( 120).
23. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé par le fait que l'applicateur ( 120) est alimenté avec une séquence d'impulsions adaptée pour générer une onde de choc se déplaçant à une vitesse sensiblement égale à la vitesse de propagation mécanique en régime détonant dans la composition ( 102).
24. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé par le fait qu'il comprend des applications multiples de micro-ondes ( 120) couplés à une composition pyrotechnique commune ( 102).
25. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé par le fait que les applicateurs ( 120) sont alimentés successivement selon une séquence contrôlée telle que le rapport entre la distance séparant les différents applicateurs ( 120) et l'intervalle de temps entre l'application d'énergie micro-ondes à ces applicateurs ( 120) soit sensiblement égal à la vitesse de propagation mécanique dans la composition pyrotechnique, en système détonant.
26. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé par le fait qu'il comprend des lignes électriquement conductrices ( 160, 162 ) globalement divergentes en rapprochement du couplage sur le générateur ( 111 ) et placées dans la masse de composition pyrotechnique (102).
27. Dispositif selon la revendication 26, caractérisé par le fait que la constante diélectrique εr et la perméabilité magnétique μr de la composition pyrotechnique (102) sont adaptées pour obtenir une vitesse v = c / ( εr μr) 1 /2 dans la composition, sensiblement égale à la vitesse de propagation mécanique en régime détonant.
28. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 27, caractérisé par le fait que le générateur de micro-ondes est relié directement à la ligne d'application de micro-ondes sur le bloc ( 102) de composition pyrotechnique et par le fait que le couplage sélectif du générateur ( 1 1 1 ) au bloc ( 102) est obtenu en commandant le générateur ( 111 ) en tout ou rien ou encore en modulant la puissance de sortie de celui-ci.
29. Ensemble comportant différents applicateurs de micro¬ ondes ( 120) associés à des blocs ( 102) de composition pyrotechnique respectifs conformes à l'une des revendications 10 à 28, et un séquenceur ( 140) adapté pour commander l'initiation, selon une séquence pré-établie, des différents blocs ( 102) afin de mettre à feu des munitions respectives.
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