WO2007003788A1 - Dispositif d'allumage sans fil a resonance - Google Patents

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WO2007003788A1
WO2007003788A1 PCT/FR2006/001560 FR2006001560W WO2007003788A1 WO 2007003788 A1 WO2007003788 A1 WO 2007003788A1 FR 2006001560 W FR2006001560 W FR 2006001560W WO 2007003788 A1 WO2007003788 A1 WO 2007003788A1
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WO
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information
ignition energy
electronic circuit
ignition
energy
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/001560
Other languages
English (en)
Inventor
Eric Galvani
Jean Baricos
Daniel Esteve
Carole Rossi
Original Assignee
Etienne Lacroix Tous Artifices S.A.
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Publication date
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/04—Electric fuzes with current induction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C15/00—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges
    • F42C15/40—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges wherein the safety or arming action is effected electrically
    • F42C15/42—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges wherein the safety or arming action is effected electrically from a remote location, e.g. for controlled mines or mine fields

Definitions

  • the invention relates to a miniature wireless ignition device.
  • the invention relates to an ignition device in which there is a first part comprising a control electronics and a second part comprising a reception electronics connected to a pyrotechnic charge and wherein said first and second parts are able to provide a transfer of information and wireless energy, that is to say without electrical contact.
  • the invention can in particular apply to many civil and military fields.
  • the space domain to allow the deployment of mechanical structures, the automatic administration of drugs, the deployment of airbags.
  • the present invention applies in particular to the ignition of a pyrotechnic charge to launch an ammunition from a firing system.
  • control electronics on the one hand and the reception electronics on the other hand have the role of ensuring a sufficient level of security to prevent unwanted ignition, or performed by an unauthorized person, the pyrotechnic charge. This is ensured through an exchange of information between these parties. Depending on the nature of the information exchanged between the control electronics and the reception electronics, sufficient ignition energy to initiate the pyrotechnic charge is transferred or not from the control electronics to the reception electronics.
  • the wireless connection between the first part comprising the control electronics and the second part comprising the reception electronics connected to a pyrotechnic charge is an important safety element because it avoids any direct transfer of an electric charge between the two parts. .
  • This wireless connection is also very advantageous when the second part is intended to be removed from the first, as in the case of launching a munition from a firing system.
  • this miniaturization allows a lower overall energy consumption, it is necessary that the ignition energy transmitted from the first part comprising the control electronics to the second part comprising the reception electronics exceeds a threshold value, and this for a sufficient duration, to ensure a reliable ignition.
  • the miniaturization of these devices also leads to a greater vulnerability vis-à-vis an inadvertent ignition of the pyrotechnic charge. Therefore, it is important to define a safety device that meets the specificity of such miniaturized devices. It therefore appears that this type of wireless miniature ignition device needs to be improved.
  • a device for transferring information and ignition energy between a firing system and an ammunition comprising at least a first information transmitting part and the ignition energy and at least a second receiving portion of the ignition information and energy, said portions being disposed respectively within the firing system and within the munition, and one relative to the other so as to allow a transfer of information and ignition energy without electrical contact, characterized in that it comprises an electronic circuit disposed within the second part and whose resonant frequency is tuned to the frequency provided by an electronic circuit arranged within the first part.
  • a method of transferring information and ignition energy between a firing system and a munition comprising at least a first information transmitting portion and ignition energy and least one second receiving part of the information and the ignition energy disposed respectively within the firing system and within the munition, and relative to each other so as to allow a transfer of information and ignition energy without electrical contact, comprising a step of: - transmitting information and ignition energy between an electronic circuit arranged within the second part and whose resonant frequency is given to the frequency provided by an electronic circuit arranged within the first part.
  • Fig. 1 shows an organizational diagram, for cutting, of the two parts of the ignition device according to an embodiment according to the present invention
  • Fig. 2a shows a diagram of one embodiment of the windings of coils according to the embodiment of FIG. 1;
  • Fig. 2b shows a diagram of a second embodiment of the windings of coils according to the embodiment of FIG. 1;
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of an exemplary initiator contemplated in accordance with the embodiment of FIG. 1;
  • Fig. 4 shows a block diagram of the ignition device according to the present invention.
  • the means for transferring information and energy between the two parts of the ignition device may be a capacitive type means or an inductive type of means.
  • a capacitive type means or an inductive type of means.
  • an inductive type of means is presented in detail.
  • this description more particularly describes an ignition device authorizing an information transfer between a firing system and a munition.
  • Figure 1 shows in sectional view an ignition device 100 according to the present invention.
  • This comprises a first portion 200, preferably of substantially circular shape, forming a control circuit disposed within the firing system (not shown) and a second portion 300, also substantially circular in shape and of dimensions adapted to the dimensions of the part 200, forming a receiving circuit disposed within the munition (not shown).
  • the first 200 and second portions 300 are arranged relative to each other so that their respective faces 210 and 310 facing one another are substantially parallel and therefore substantially parallel to the axis.
  • X the X, Y and Z axes forming a direct orthonormal coordinate system
  • wireless connecting them that is to say without any contact achieved through a solid material support between the two faces 210 and 310 allowing the conduction of electric charges.
  • Each part 200 (or 300) constituting the ignition device 100 comprises a coil 220 (or 320), consisting of several windings 230 (respectively 330), an electronic circuit 240 (respectively 340) and conductive strips. 250 (respectively 350) allowing the transfer of information and energy between the electronic circuit 240 (or 340) and the coil 230 (respectively 330).
  • the conductive strips 350 also allow a transfer of energy to an initiator 360 in direct contact with a pyrotechnic charge (not shown).
  • the coils 220 and 320 are respectively disposed substantially parallel to the faces 210 and 310.
  • the surfaces of the windings 230 are themselves arranged so substantially parallel to the windings 330, or in other words the windings 230 and 330 wind around a common axis, which optimizes the coupling and therefore the energy transfer between the windings 230 and 330.
  • the faces 210 and 310 are not substantially parallel.
  • Each part 200 also comprises a magnetic protection 260 (or 370) whose function is to improve the coupling between the coils 220 and 320 and thus to optimize the efficiency of the transfer of information and energy between these coils by forcing the magnetic field lines from the coil 220 to be oriented towards the coil 320 and vice versa.
  • a magnetic protection 260 or 370
  • the magnetic protection 260 (respectively 370) surrounds the windings 230 (or 330) and this on a relatively thin thickness on the side of the coil 220 (or 320) giving on the face 210 (respectively 310) ) while there is a sufficiently large thickness, on the side of the coil not giving on the face 210 (or 310), to limit any loss of energy not transferred from one coil to another.
  • the magnetic protections 260 and 370 are preferably made of a polymeric magnetic material.
  • This polymeric magnetic material is preferably itself constituted by a ferrite powder disposed in a polydimethylsiloxane matrix.
  • the ferrite powder and the PDMA matrix are used in equal proportion, but it may be envisaged to increase the amount of ferrite powder to a proportion twice that of the PDMA matrix.
  • the magnetic protection 260 and the electronic circuit 240 are arranged on a printed circuit 270, on either side thereof.
  • the magnetic protection 370 on the one hand and the electronic circuit 340 and the initiator 360 on the other hand are arranged on a printed circuit 380, on both sides thereof.
  • the ignition device 100 shown in FIG. 1 has only one first control portion 200 and only one second reception portion 300.
  • a firing system comprising several ammunition to have a multitude of parts 200 including the control electronics against an equal amount of parts 300 including the receiving electronics and the pyrotechnic charge, each of said portions 300 being located in a munition.
  • FIGS. 2a and 2b specify possible shapes of windings 230 (or 330) which wind around the Y axis.
  • these windings are of substantially circular shape whereas they are of substantially square shape on Figure 2b.
  • a choice of a certain quantity of windings 230 preferably involves a choice of an identical quantity of windings 330 and vice versa. It may however be envisaged to have a quantity of windings 230 different from the quantity of windings 330.
  • the miniaturization of the device imposes a number of weak windings, generally less than five, and this for reasons of space, the total diameter in the case of the embodiment of Figure 2a (or the side in the case of Figure 2b) windings not generally exceeding one centimeter.
  • This low number of windings does not facilitate the transmission of a threshold value of the energy, for a sufficient duration, between the parts 200 and 300 to ensure a reliable ignition.
  • a threshold value is understood to mean a value that can reach 15OmW over a period of several milliseconds.
  • the efficiency of the energy transfer between the coils 220 and 320 depends on the quality factor Q and the coupling coefficient k.
  • the reliable ignition is mainly made possible by means of an LC circuit, and more precisely by means of a capacitor C included in the receiving electronic circuit 340, LC circuit whose resonant frequency is tuned to the frequency supplied by a oscillator included in the electronic circuit 240 for controlling and transmitting information and ignition energy.
  • the energy transfer between the coils 220 and 320 then proves to be effective because it is made with a good quality factor Q.
  • the very high frequency set at the oscillator is necessary for the purpose of ensuring a reliable ignition, with having a number of windings 230 and 330 limited to a few.
  • This high frequency (more than 10 MHz) however has the disadvantage of generating eddy currents very harmful to the coupling efficiency (coupling coefficient k low) between the coils 220 and 320.
  • the interest of the complementary means that are the magnetic protections 260 and 370, because they affect, not on the quality factor Q, but on the value of the coupling coefficient k between the coils 220 and 320.
  • the LC circuit included in the electronic circuit 340 having a resonant frequency always tuned to this frequency provided by the oscillator.
  • the losses due to the eddy currents are limited and the magnetic protections 270 and 370 play a less important role.
  • Figure 3 shows a diagram of an initiator 360 in sectional view and given by way of non-limiting example.
  • This consists of a base 361 forming a support on which are successively arranged, a dielectric layer 362, a nitride layer 362 and a resistor 364 placed in direct contact with the pyrotechnic charge (not shown), and which Joule effect, allows the ignition of this pyrotechnic charge.
  • the pads 365 and 366 are connected to the resistor 364 and also connected to the rest of the circuit.
  • the initiator 360 is substantially rectangular or square in shape and its external dimensions can range from a few hundred micrometers by a few hundred micrometers to a few millimeters by a few millimeters. According to a preferred embodiment, its external dimensions are substantially 1.5mm by 1.5mm so that reliable ignition is ensured while minimizing the energy consumed, that is to say that the difference between on the one hand, the energy actually supplied by the initiator 360 to the pyrotechnic charge by the Joule effect and, on the other hand, the minimum energy necessary to ensure reliable operation of the ignition is minimized.
  • FIG. 4 presents a block diagram of the miniature wireless ignition device constituting the invention with the first part 200 comprising control electronics, information transmission and ignition energy, and the second part 300 comprising receiving electronics related to a pyrotechnic charge (not shown).
  • the different steps leading to the firing of the ammunition consist in identifying and authenticating the user of the firing system, electromagnetically checking the compatibility of the firing system (transfer of information, coding / decoding), authorizing the transfer ignition energy in a protected electronic environment (coding / decoding and arming), and firing the pyrotechnic charge.
  • the electronic control circuit 240 is powered by a battery 400 which is associated with a means 410 providing a switch function. This feeds an oscillator 241, which generates the desired frequency, and an amplifier 242. These various elements can be powered once the switch 410 has been closed.
  • the user of the fire system is first identified and authenticated.
  • the first information transmitting part 200 then sends a first coded signal by means of a coding device 243.
  • a modulator 246 is used for the transmitted signal to be with a given sequence.
  • given sequence is meant a succession of high frequency signals transmitted at a given frequency and in a given sequence.
  • a decoding device 342 the latter is decoded by a decoding device 342.
  • an ignition energy from the battery 400 located in the transmitting part 200 is transmitted to the receiver portion 300.
  • the ignition energy is then stored in the capacitor C 348 of the receiver portion 300.
  • the closure of the means 420 providing a switch function allows the implementation of an arming device 244, which then emits information that is received by a second arming device 343, located meanwhile in the electronic circuit 340 of the receiving part 300.
  • this arming device 343 acts on a voltage booster 345 and a means 346 providing a switch function so as to allow the loading of a capacitor C 1 349, connected in parallel with the voltage booster 345.
  • the arming device actuates the closure of the means 346, the ignition energy can be transferred to the capacitor Ci.
  • the transfer of the ignition energy from the capacitor C to the capacitor Ci is effected by the intermediate of the voltage booster 345, which allows to load the capacity Ci.
  • the means 346 and the voltage booster 345 can not fulfill their respective functions if the step of encoding / decoding above has not been performed.
  • the voltage booster is an optional means to the invention since it can be entirely envisaged that the transfer of the ignition energy from the capacitor C to the capacitor Ci, occurring on closing the means 346, be done without his intermediary.
  • the voltage booster 345 is also an important safety element insofar as it allows it to exceed a threshold voltage capable of generating the ignition of the pyrotechnic charge.
  • a voltage induced (disturbance) in the receiving portion 300 and undesired does not cause ignition of the pyrotechnic charge.
  • the ignition energy has been transferred from part 200 to part 300 and is stored in capacitor Ci.
  • the pyrotechnic charge is isolated from the power source.
  • a means 430 providing a switch function is actuated by the user.
  • the first control part 200 transmitting information and ignition energy, then sends a second coded signal by means of the coding device 243, a signal which is received at the code receiver 341 and decoded by the device. decoding 342.
  • This second coding / decoding authorizes the implementation of a firing device 245, which then emits information which is received by a second firing device 344, located in the electronic circuit 340 of the receiving part 300.
  • This firing device 344 actuates the means 347, providing a switch function.
  • the portion of the circuit 340 in contact with the initiator 360 is no longer isolated from the rest of the circuit 340 and the discharge of the capacitor Ci to the resistor 364 is made possible. The ignition of the pyrotechnic charge is then effective.
  • each portion 200 and 300 comprises at least one armature, said armatures being located facing each other to form a capacitor.
  • the protection 260 (or 370) that can be used is an electrical protection, arranged to surround the armatures.
  • the device presented here is not limited to a specific type of ammunition but can be applied to all types of ammunition.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de transfert d'information et d'énergie d'allumage (100) entre un système de tir et une munition comprenant au moins une première partie (200) émettrice de l'information et de l'énergie d'allumage et au moins une seconde partie (300) réceptrice de l'information et de l'énergie d'allumage, lesdites parties étant disposées respectivement au sein du système de tir et au sein de la munition, et l'une par rapport à l'autre de manière à autoriser un transfert d'information et d'énergie d'allumage sans contact électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique (340), disposé au sein de la seconde partie (300) et dont la fréquence de résonance est accordée à la fréquence fournie par un circuit électronique (240) disposé au sein de la première partie (200).

Description

DISPOSITIF D'ALLUMAGE SANS FIL A RESONANCE
L'invention concerne un dispositif d'allumage miniature sans fil. L'invention concerne en particulier un dispositif d'allumage dans lequel il existe une première partie comprenant une électronique de commande et une seconde partie comprenant une électronique de réception liée à une charge pyrotechnique et où lesdites première et seconde parties sont en mesure de permettre un transfert d'information et d'énergie sans fil, c'est-à-dire sans contact électrique.
L'invention peut notamment s'appliquer à de nombreux domaines civils et militaires. Parmi ceux-ci, on trouve à titre d'exemples non limitatifs, le domaine spatial pour permettre le déploiement de structures mécaniques, l'administration automatique de médicaments, le déploiement d'airbags.
La présente invention s'applique en particulier à l'allumage d'une charge pyrotechnique pour lancer une munition depuis un système de tir.
L'homme de l'art connaît de nombreux dispositifs d'allumage sans fil entre une première partie comprenant une électronique de commande et une seconde partie comprenant une électronique de réception liée à une charge pyrotechnique.
L'électronique de commande d'une part et l'électronique de réception d'autre part ont pour rôle d'assurer un niveau de sécurité suffisant pour éviter un allumage non désiré, ou effectué par une personne non autorisée, de la charge pyrotechnique. Ceci est assuré par le biais d'un échange d'information entre lesdites parties. Selon la nature de l'information échangée entre l'électronique de commande et l'électronique de réception, une énergie d'allumage suffisante pour initier la charge pyrotechnique est transférée ou pas depuis l'électronique de commande vers l'électronique de réception.
La connexion sans fil entre la première partie comprenant l'électronique de commande et la seconde partie comprenant l'électronique de réception liée à une charge pyrotechnique est un élément de sécurité important car elle évite tout transfert direct d'une charge électrique entre les deux parties. Cette connexion sans fil est de plus très avantageuse lorsque la seconde partie est destinée à être éloignée de la première, comme dans le cas du lancement d'une munition depuis un système de tir.
Les techniques actuelles permettent également de miniaturiser de plus en plus ces dispositifs d'allumage, ce qui présente de nombreux avantages comme une meilleure intégration, une réduction du poids du dispositif ou encore une diminution de la consommation globale d'énergie.
Si cette miniaturisation permet une consommation globale d'énergie plus faible, il est nécessaire que l'énergie d'allumage transmise depuis la première partie comprenant l'électronique de commande vers la seconde partie comprenant l'électronique de réception dépasse une valeur seuil, et ce sur une durée suffisante, pour assurer un allumage fiable. La miniaturisation de ces dispositifs conduit également à une vulnérabilité plus grande vis-à-vis d'un allumage intempestif de la charge pyrotechnique. De ce fait, il s'avère important de définir un dispositif de sécurité répondant à la spécificité de tels dispositifs miniaturisés. II apparaît donc que ce type de dispositif d'allumage miniature sans fil doit être amélioré.
Ce but est atteint dans le cadre de l'invention grâce à un dispositif de transfert d'information et d'énergie d'allumage entre un système de tir et une munition comprenant au moins une première partie émettrice de l'information et de l'énergie d'allumage et au moins une seconde partie réceptrice de l'information et de l'énergie d'allumage, lesdites parties étant disposées respectivement au sein du système de tir et au sein de la munition, et l'une par rapport à l'autre de manière à autoriser un transfert d'information et d'énergie d'allumage sans contact électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique, disposé au sein de la seconde partie et dont la fréquence de résonance est accordée à la fréquence fournie par un circuit électronique disposé au sein de la première partie. Ce but est également atteint grâce à un procédé de transfert d'information et d'énergie d'allumage entre un système de tir et une munition comprenant au moins une première partie émettrice de l'information et de l'énergie d'allumage et au moins une seconde partie réceptrice de l'information et de l'énergie d'allumage disposées respectivement au sein du système de tir et au sein de la munition, et l'une par rapport à l'autre de manière à autoriser un transfert d'information et d'énergie d'allumage sans contact électrique, comprenant une étape consistant à : - transmettre l'information et l'énergie d'allumage entre un circuit électronique disposé au sein de la seconde partie et dont la fréquence de résonance est accordée à la fréquence fournie par un circuit électronique disposé au sein de la première partie. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif, et où :
Fig. 1 présente un schéma organisationnel, en vue de coupe, des deux parties du dispositif d'allumage selon un mode de réalisation conforme à la présente invention ;
Fig. 2a présente un schéma d'un mode de réalisation des enroulements de bobines conforme au mode de réalisation de la Fig. 1 ; Fig. 2b présente un schéma d'un deuxième mode de réalisation des enroulements de bobines conforme au mode de réalisation de la Fig. 1 ;
Fig. 3 présente un schéma en vue de perspective d'un exemple d'initiateur pouvant être envisagé conformément au mode de réalisation de la Fig. 1 ;
Fig. 4 présente un synoptique du dispositif d'allumage conforme à la présente invention.
Dans le cadre de l'invention, le moyen permettant le transfert d'information et d'énergie entre les deux parties du dispositif d'allumage peut être un moyen de type capacitif ou un moyen de type inductif. Dans la description qui suit et par souci de simplification, seul le cas où il est fait usage d'un moyen de type inductif est présenté de façon détaillée. De plus, cette description décrit plus particulièrement un dispositif d'allumage autorisant un transfert d'information entre un système de tir et une munition.
La figure 1 présente en vue de coupe un dispositif d'allumage 100 conforme à la présente invention. Celui-ci comprend une première partie 200, préférentiellement de forme sensiblement circulaire, formant un circuit de commande disposé au sein du système de tir (non représenté) et une seconde partie 300, de forme sensiblement circulaire également et de dimensions adaptées aux dimensions de la partie 200, formant un circuit de réception disposé au sein de la munition (non représentée).
Les première 200 et seconde parties 300 sont disposées l'une par rapport à l'autre de sorte que leurs faces 210 et 310 respectives situées en regard l'une de l'autre soient sensiblement parallèles et de ce fait sensiblement parallèles à l'axe X (les axes X, Y et Z formant un repère orthonormé direct) et sans fil les reliant, c'est-à-dire sans aucun contact réalisé par le biais d'un support matériel solide entre les deux faces 210 et 310 autorisant la conduction de charges électriques.
Chaque partie 200 (resp. 300) composant le dispositif d'allumage 100 comprend une bobine 220 (resp. 320), constituée de plusieurs enroulements 230 (resp. 330), un circuit électronique 240 (resp. 340) ainsi que des bandes conductrices 250 (resp. 350) permettant le transfert d'information et d'énergie entre le circuit électronique 240 (resp. 340) et la bobine 230 (resp. 330).
De plus, dans le cas de la seconde partie 300, réceptrice, du dispositif d'allumage 100, les bandes conductrices 350 autorisent également un transfert d'énergie vers un initiateur 360 en contact direct avec une charge pyrotechnique (non représentée).
Les bobines 220 et 320, plates, sont respectivement disposées de façon sensiblement parallèles aux faces 210 et 310. Ainsi, les surfaces des enroulements 230 sont eux-mêmes disposées de façon sensiblement parallèles aux enroulements 330, ou autrement dit les enroulements 230 et 330 s'enroulent autour d'un axe commun, ce qui permet d'optimiser le couplage et donc le transfert d'énergie entre les enroulements 230 et 330. II est envisageable que les faces 210 et 310 ne soient pas sensiblement parallèles. Dans ce cas, pour avoir un couplage optimisé, il est nécessaire de modifier la disposition réciproque des bobines 220 et 320 pour que les surfaces des enroulements 230 et 330 soient autant que possible parallèles, c'est-à-dire que les enroulements 230 et 330 s'enroulent autour d'un axe commun.
Chaque partie 200 (resp. 300) comprend aussi une protection magnétique 260 (resp. 370) dont la fonction est d'améliorer le couplage entre les bobines 220 et 320 et donc d'optimiser l'efficacité du transfert d'information et d'énergie entre ces bobines en obligeant les lignes de champ magnétique issues de la bobine 220 à s'orienter en direction de la bobine 320 et inversement.
A cet effet, la protection magnétique 260 (resp. 370) entoure les enroulements 230 (resp. 330) et ce sur une épaisseur relativement mince sur le côté de la bobine 220 (resp. 320) donnant sur la face 210 (resp. 310) tandis qu'il est prévu une épaisseur suffisamment importante, sur le côté de la bobine ne donnant pas sur la face 210 (resp. 310), pour limiter toute perte d'énergie non transférée d'une bobine à l'autre.
Les protections magnétiques 260 et 370 sont de préférence constituées d'un matériau magnétique polymère. Ce matériau magnétique polymère est de préférence lui-même constitué d'une poudre de ferrite disposée dans une matrice de polydiméthylsiloxane
(encore nommée matrice PDMA). Le plus souvent, la poudre de ferrite et la matrice PDMA sont mis en œuvre en proportion égale, mais il peut être envisagé d'augmenter la quantité de poudre de ferrite jusqu'à une proportion double à celle de la matrice PDMA.
La protection magnétique 260 et le circuit électronique 240 sont disposés sur un circuit imprimé 270, de part et d'autre de celui-ci. De façon analogue, la protection magnétique 370 d'une part et le circuit électronique 340 ainsi que l'initiateur 360 d'autre part sont disposés sur un circuit imprimé 380, de part et d'autre de celui-ci.
Il peut tout à fait être envisagé de ne prévoir qu'une seule protection magnétique dans l'une ou l'autre des parties 200 ou 300. Il n'est pas non plus exclu de ne prévoir aucune protection magnétique.
De plus, le dispositif d'allumage 100 présenté sur la figure 1 ne comporte qu'une seule première partie 200 de commande et qu'une seule seconde partie 300 de réception. Toutefois, dans le cadre de l'invention, on comprend qu'il est tout à fait envisageable pour un système de tir comportant plusieurs munitions d'avoir une multitude de parties 200 incluant l'électronique de commande en regard d'une quantité égale de parties 300 incluant l'électronique de réception et la charge pyrotechnique, chacune desdites parties 300 étant située dans une munition.
Les figures 2a et 2b précisent des formes envisageables des enroulements 230 (resp. 330) qui s'enroulent autour de l'axe Y. Sur la figure 2a, ces enroulements sont de forme sensiblement circulaire alors qu'ils sont de forme sensiblement carrée sur la figure 2b. Quelle que soit la forme envisagée, un choix d'une certaine quantité d'enroulements 230 implique préférentiellement un choix d'une quantité identique d'enroulements 330 et inversement. Il peut toutefois être envisagé d'avoir une quantité d'enroulements 230 différents de la quantité d'enroulements 330. Dans les deux cas, la miniaturisation du dispositif impose un nombre d'enroulements faibles, de manière générale inférieur à cinq, et ce pour des raisons d'encombrement, le diamètre total dans le cas du mode de réalisation de la figure 2a (ou le côté dans le cas de la figure 2b) des enroulements ne dépassant pas en général le centimètre. Ce faible nombre d'enroulements ne facilite pas la transmission d'une valeur seuil de l'énergie, sur une durée suffisante, entre les parties 200 et 300 pour assurer un allumage fiable. On entend par valeur seuil sur une durée suffisante une valeur pouvant atteindre 15OmW sur une durée de plusieurs millisecondes. L'efficacité du transfert d'énergie entre les bobines 220 et 320 dépend du facteur de qualité Q et du coefficient de couplage k.
L'allumage fiable est principalement rendu possible au moyen d'un circuit LC, et plus précisément au moyen d'une capacité C comprise dans le circuit électronique 340 de réception, circuit LC dont la fréquence de résonance est accordée à la fréquence fournie par un oscillateur compris dans le circuit électronique 240, de commande et d'émission d'information et d'énergie d'allumage. Le transfert d'énergie entre les bobines 220 et 320 s'avère alors efficace car il est réalisé avec un bon facteur de qualité Q.
La fréquence très élevée et réglée au niveau de l'oscillateur, s'avère nécessaire dans l'objectif d'assurer un allumage fiable, avec le fait d'avoir un nombre d'enroulements 230 et 330 limité à quelques-uns. Cette fréquence élevée (plus de 10 MHz) a cependant l'inconvénient de générer des courants de Foucault très néfastes pour l'efficacité du couplage (coefficient de couplage k faible) entre les bobines 220 et 320.
Dans ce cadre, on comprend tout l'intérêt des moyens complémentaires que sont les protections magnétiques 260 et 370, car ceux-ci influent, non pas sur Ie facteur de qualité Q, mais sur Ia valeur du coefficient de couplage k entre les bobines 220 et 320.
Il peut cependant être envisagé de fonctionner à une fréquence fournie par l'oscillateur beaucoup plus basse, le circuit LC compris dans le circuit électronique 340 ayant une fréquence de résonance toujours accordée à cette fréquence fournie par l'oscillateur. Dans ce cas, les pertes dues aux courants de Foucault sont limitées et les protections magnétiques 270 et 370 jouent un rôle moins important. En revanche, il s'avère dans ce cas nécessaire, dans l'objectif d'assurer un allumage fiable, d'augmenter le nombre d'enroulements 230 et 330, ce qui conduit à une intégration moindre au sein du microsystème.
La figure 3 présente un schéma d'un initiateur 360 en vue de coupe et donné à titre d'exemple non limitatif. Celui-ci est constitué d'une base 361 formant un support sur lequel sont successivement disposées, une couche diélectrique 362, une couche de nitride 362 et une résistance 364 mise en contact direct avec la charge pyrotechnique (non représentée), et qui par effet Joule, permet l'allumage de cette charge pyrotechnique. Les plots 365 et 366 sont liés à la résistance 364 et liés également au reste du circuit.
En vue de dessus, l'initiateur 360 est de forme sensiblement rectangulaire ou carrée et ses dimensions externes peuvent aller de quelques centaines de micromètres par quelques centaines de micromètres à quelques millimètres par quelques millimètres. Selon un mode de réalisation préféré, ses dimensions extérieures font sensiblement 1,5mm par 1,5mm de sorte qu'un allumage fiable est assurée tout en minimisant l'énergie consommée, c'est-à-dire que l'écart entre d'une part l'énergie réellement fournie par l'initiateur 360 à la charge pyrotechnique par effet Joule et d'autre part l'énergie minimum nécessaire pour assurer un fonctionnement fiable de l'allumage est minimisé.
Dans le cadre de la présente invention, d'autres types d'initiateurs peuvent cependant être envisagés.
La figure 4 présente un synoptique du dispositif d'allumage miniature sans fil constituant l'invention avec la première partie 200 comprenant l'électronique de commande, d'émission d'information et d'énergie d'allumage, et la seconde partie 300 comprenant l'électronique de réception liée à une charge pyrotechnique (non représentée).
Les différentes étapes menant à la mise à feu de la munition consistent à identifier et authentifier l'utilisateur du système de tir, vérifier par voie électromagnétique la compatibilité système de tir- munition (transfert d'information, codage/décodage), autoriser le transfert d'énergie d'allumage dans un environnement électronique protégé (codage/décodage et armement), et à effectuer la mise à feu de la charge pyrotechnique.
Le circuit électronique de commande 240 est alimenté par une batterie 400 auquel est associé un moyen 410 assurant une fonction d'interrupteur. Celui-ci alimente un oscillateur 241, qui génère la fréquence souhaitée, ainsi qu'un amplificateur 242. Ces différents éléments peuvent être alimentés une fois que l'interrupteur 410 a été fermé.
Préférentiellement, l'utilisateur du système de tir est tout d'abord identifié et authentifié. La première partie 200, émettrice d'information, envoie alors un premier signal codé au moyen d'un dispositif de codage 243.
Dans le cas présenté, un modulateur 246 est employé pour que le signal émis le soit avec une séquence donnée. On entend par séquence donnée une succession de signaux de haute fréquence émis à une fréquence donnée et selon une séquence donnée. On peut cependant envisager pour certaines applications une émission plus sécurisée du code. Une fois ce code reçu au niveau du récepteur de code 341, celui-ci est décodé par un dispositif de décodage 342. Une fois ce premier codage/décodage effectué, une énergie d'allumage provenant de la batterie 400 située dans la partie émettrice 200 est transmise vers la partie réceptrice 300. L'énergie d'allumage est alors stockée dans la capacité C 348 de la partie réceptrice 300.
Puis suite à ce premier codage/décodage, la fermeture du moyen 420 assurant une fonction d'interrupteur, autorise la mise en œuvre d'un dispositif d'armement 244, qui émet alors une information qui est reçue par un second dispositif d'armement 343, situé quant à lui dans le circuit électronique 340 de la partie réceptrice 300.
De préférence, ce dispositif d'armement 343 agit sur un élévateur de tension 345 et sur un moyen 346 assurant une fonction d'interrupteur de manière à autoriser le chargement d'une capacité C1 349, montée en parallèle de l'élévateur de tension 345. Quand le dispositif d'armement actionne la fermeture du moyen 346, l'énergie d'allumage peut être transférée à la capacité Ci. Le transfert de l'énergie d'allumage de la capacité C vers la capacité Ci est effectué par l'intermédiaire de l'élévateur de tension 345, qui permet donc de charger la capacité Ci. Le moyen 346 et l'élévateur de tension 345 ne peuvent remplir leurs fonctions respectives si l'étape de codage/décodage précitée n'a pas été effectuée. L'élévateur de tension est un moyen facultatif à l'invention car il peut tout à fait être envisagé que le transfert de l'énergie d'allumage de la capacité C vers la capacité Ci, s'effectuant à la fermeture du moyen 346, se fasse sans son intermédiaire.
Toute possibilité d'allumage est évitée par la présence du moyen
346, qui empêche le transfert d'énergie vers la capacité Ci. L'élévateur de tension 345 est aussi un élément de sécurité important dans la mesure où c'est lui qui permet de dépasser une tension seuil apte à engendrer l'allumage de la charge pyrotechnique. Ainsi, une fois le moyen 346 fermé, une tension induite (perturbation) dans la partie réceptrice 300 et non désirée ne provoque pas d'allumage de la charge pyrotechnique. A ce stade, l'énergie d'allumage a été transférée de la partie 200 vers la partie 300 et est stockée dans la capacité Ci. De plus, la charge pyrotechnique est isolée vis-à-vis de la source d'énergie.
Puis, un moyen 430 assurant une fonction d'interrupteur est actionné par l'utilisateur. La première partie 200 de commande, émettrice d'information et d'énergie d'allumage, envoie alors un second signal codé au moyen du dispositif de codage 243, signal qui est reçu au niveau du récepteur de code 341 et décodé par le dispositif de décodage 342.
Ce second codage/décodage autorise la mise en œuvre d'un dispositif de mise à feu 245, qui émet alors une information qui est reçue par un second dispositif de mise à feu 344, situé dans le circuit électronique 340 de la partie réceptrice 300.
Ce dispositif de mise à feu 344 actionne le moyen 347, assurant une fonction d'interrupteur. Par le biais de la fermeture du moyen 347, la partie du circuit 340 en contact avec l'initiateur 360 n'est plus isolée du reste du circuit 340 et la décharge de la capacité Ci vers la résistance 364 est rendue possible. L'allumage de la charge pyrotechnique est alors effectif.
Dans le cas où le moyen utilisé pour transférer l'information et l'énergie d'allumage entre les deux parties 200 et 300 du dispositif d'allumage sans fil 100 n'est pas constitué de deux bobines situées l'une dans la partie 200« et l'autre dans la partie 300, il peut être envisagé d'employer une capacité, comme cela a été précisé précédemment. Dans cette hypothèse, chaque partie 200 et 300 comprend au moins une armature, lesdites armatures étant situées en vis-à-vis pour former une capacité.
On comprend également dans ce cas que la protection 260 (ou 370) pouvant être employée est une protection électrique, disposée de manière à entourer les armatures. Le dispositif présenté ici n'est pas limité à un type précis de munition mais peut s'appliquer à tous types de munitions.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de transfert d'information et d'énergie d'allumage (100) entre un système de tir et une munition comprenant au moins une première partie (200) émettrice de l'information et de l'énergie d'allumage et au moins une seconde partie (300) réceptrice de l'information et de l'énergie d'allumage, lesdites parties étant disposées respectivement au sein du système de tir et au sein de la munition, et l'une par rapport à l'autre de manière à autoriser un transfert d'information et d'énergie d'allumage sans contact électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique (340), disposé au sein de la seconde partie (300) et dont la fréquence de résonance est accordée à la fréquence fournie par un circuit électronique (240) disposé au sein de la première partie (200).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des première (200) et seconde parties (300) comprend une bobine (220, 320), pour assurer le transfert d'information et d'énergie d'allumage, et comportant plusieurs spires (230, 330), lesdites spires des deux parties (200) et (300) étant disposées autour d'un axe commun.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une des parties (200, 300) comprend une protection magnétique (260, 370).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la protection magnétique (260, 370) entoure les bobines (220, 320) munies d'une telle protection magnétique.
5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la protection magnétique (260, 370) est réalisée en matériau magnétique polymère.
6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la protection magnétique (260, 370) est composée d'une poudre de ferrite disposée dans une matrice de polydiméthylsiloxane.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la poudre de ferrite est dans une proportion inférieure ou égale à deux fois la proportion de polydiméthylsiloxane.
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des première (200) et seconde parties (300) comprend, pour. assurer le transfert d'information et d'énergie d'allumage au moins une armature, lesdites armatures étant disposées en vis-à-vis et formant une capacité.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une des parties (200, 300) comprend une protection électrique.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la protection électrique entoure les armatures du condensateur munies d'une telle protection électrique.
11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (240) comprend un oscillateur (241) pour fournir une fréquence donnée.
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (240) comprend un dispositif de codage (243), un dispositif d'armement (244) dont le fonctionnement est assujetti au dispositif de codage (243), un dispositif de mise à feu (245) dont le fonctionnement est assujetti au dispositif de codage (243).
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le circuit électronique (240) comprend en outre un amplificateur (242) et un modulateur (246) pour que le signal émis le soit selon une séquence donnée.
14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (340) comprend un circuit LC pour adapter la fréquence de résonance dudit circuit électronique (340) à la fréquence fournie par le circuit électronique (240).
15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (340) comprend un récepteur de code (341), un dispositif de décodage (342), un dispositif d'armement (343) dont le fonctionnement est assujetti au dispositif de décodage (342), un dispositif de mise à feu (344) dont le fonctionnement est assujetti au dispositif de décodage (342), un moyen (346) assurant une fonction d'interrupteur, assujetti au dispositif d'armement (343), ainsi qu'un moyen (347) assurant une fonction d'interrupteur apte à déclencher l'allumage sous le contrôle du dispositif de mise à feu (344).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le circuit électronique (340) comprend en outre un élévateur de tension (345) apte à charger une capacité Ci (349), et assujetti au dispositif d'armement (343).
17. Procédé de transfert d'information et d'énergie d'allumage entre un système de tir et une munition comprenant au moins une première partie (200) émettrice de l'information et de l'énergie d'allumage et au moins une seconde partie (300) réceptrice de l'information et de l'énergie d'allumage disposées respectivement au sein du système de tir et au sein de la munition, et l'une par rapport à l'autre de manière à autoriser un transfert d'information et d'énergie d'allumage sans contact électrique, comprenant une étape consistant à :
- transmettre l'information et l'énergie d'allumage entre un circuit électronique (340) disposé au sein de la seconde partie (300) et dont la fréquence de résonance est accordée à la fréquence fournie par un circuit électronique (240) disposé au sein de la première partie (200).
18. Procédé selon la revendication 17, comprenant les étapes consistant à :
- émettre une première information codée avec un dispositif de codage (243),
- décoder l'information avec un dispositif de décodage (342),
- transmettre une énergie d'allumage entre Ia partie émettrice (200) et la partie réceptrice (300),
- stocker l'énergie d'allumage dans une capacité (348) située dans la partie réceptrice (300), - émettre une information depuis un premier dispositif d'armement (244),
- recevoir l'information avec un second dispositif d'armement (343), - charger l'énergie d'allumage sur une capacité (349) située dans la partie réceptrice (300) de l'information,
- émettre une information codée avec le dispositif de codage (243),
- décoder l'information avec un dispositif de décodage (342), - émettre une information depuis un premier dispositif de mise à feu (245),
- recevoir l'information avec un second dispositif de mise à feu (344),
- décharger l'énergie d'allumage stockée dans la capacité (349) vers un initiateur (360).
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le codage de l'information comprend une étape supplémentaire consistant à :
- moduler l'information codée sous forme de séquences données.
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