Brevet FR2300322A1 — publié le 19760903

La présente invention concerne un système de mise à feu pour charges explosives immergées, du genre prévu pour Qtre connecté électriquement à une amorce de détonation du type à fil explosé. On sait que les systèmes de mise à feu peuvent etre purement électriques pour attaquer une amorce à explosif primaire. On cannait de nombreux dispositifs de ce genre." On peut éviter l'emploi d'un explosif primaire, en utilisant un système électrique procurant une haute tension d'allumagee Dans le cas d'explosions sous liteau, en particulier d'explosions sous-marines, il est très gennnt de tirer des lignes électriques depuis la surface jusqu'à la charge en raison dtun certain nombre d'inconvénients, tels que le risque accru de courts-circuits dts à la conductivité de l'eau, et en particulier de l'eau de mer, ou le risque d'induction de courants parasites capables de déclencher une explosion intempestive. Dans la technique connue, on recommande donc d'éviter ces lignes électriques en utilisant un cordeau de mise à feu entre la surface et la charge, ce qui présente en outre l'avantage de supprimer l'emploi d'explosif primaire. Mais cette technique introduit un autre inconvénient, tenant à lteffet destructeur du cordeau, surtout lorsque l'explosion a pour but une opération de formage ou d'usinage. En effet, la mise à feu du cordeau a des conséquences destructrices non seulement à 1' égard de l'environnement biologique par l'onde de choc prenant naissance tout le long de son parcours, mais aussi à l'égard du dispositif pyrotechnique élaboré qu'il faut mettre à feu et enfin à l'égard de la pièce à traiter elle-même. la présente invention a pour but de réaliser un système de mise à feu qui permette de commander la mise à feu à partir de la surface sans présenter les inconvénients des transmissions électriques ni ceux des cordeaux Suivant l'invention, le système de mise à feu pour charges explosives immergées comporte des moyens pour sa connexion électrique directe à une amorce de détonation à fil explosé, une source d'énergie électrique autonome, un étage de conversion et de multiplication de la tension fournie par la source, et des moyens pour déclencher cet étage, et il est caractérisé en ce que les moyens de déclenchement sont sensibles à une impulsion pneumatique télécommandée à partir -de la surface. Ce système évite donc à la fois l'emploi du cordeau et celui des lignes électriques, et il est ainsi exempt des inconvénients mentionnés plus haut en rapport avec ces deux technologies. On évite l'effet destructeur du cordeau ainsi que les inductions parasites et les courts-circuits auxquels peut donner lieu une ligne électrique. Suivant une réalisation préférée de l'invention, le système comprend des moyens de temporisation de sécurité pour assurer un délai prédéterminé entre l'instant de l'impulsion pneumatique et l'instant de déclenchement de l'étage de conversion et de multiplication. Ces moyens de temporisation étant inclus dans le système procurent donc un délai de retard minimal, pour laisser au personnel le temps de se mettre à l'abri. Suivant une réalisation préférée de l'invention, l'étage de conversion et de multiplication est agencé pour ne délivrer une tension suffisante à l'amorçage qu'après un délai notable, de l'ordre de plusieurs dizaines de secondes, et le système de mise à feu comprend des moyens pour mettre l'amorce en circuit et des moyens de temporisation de mise à feu pour assurer, entre l'instant de déclenchement de l'étage de conversion et de multiplication et l'instant de mise à feu, un délai de mise à feu supérieur au délai de retard précité. La mise à feu de l'amorce nécessite une tension élevée, et l'étage élaborant cette tension ne la fait apparaître qu'après un temps non négligeable. Il s'ensuit que l'amorce ne doit etre mise en circuit qu'après un certain délai, appelé ici délai de mise à feu, supérieur au temps nécessaire pour voir la haute tension 8'établira Cette disposition apporte une sécurité supplémentaire car, si, pour une raison quelconque, l'amorce est mise en circuit prématurément, la tension est trop faible et l'explosion ne se produit pas. D'autres particularités de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif : a fig! 1 est un schéma en bloc-diagramme du système conforme à ltinvention! La fig. 2 est un schéma électrique détaillé du système. ta fig. 3 est un diagramme temporel illustrant le fonctionnement du système. En référence à la fig. 1, le système de mise à feu comprend une source d'énergie électrique continue 1, qui peut entre; par exemple, une batterie de 27 v, et pouvant entre mise en circuit par un interrupteur 2 commandé par un récepteur de signal pneumatique 3 qui peut etre une capsule à tube ondulé, agencée de façon connue, susceptible de se déformer sous l'effet d'une pression P. lia tension émise par la batterie 1 attaque des moyens de temporisation de sécurité 4 qui commandent, après un délai prédéterminé, un relais 5 pour déclencher, par l'intermédiaire d'un interrupteur 6, un étage de conversion et de multiplication 7. La tension de sortie de l'étage 7 est recueillie aux bornes d'une résistance 8 de valeur élevée pour être appliquée à une amorce de détonation à fil explosé 9 quand un interrupteur 11 est fermé. Cet interrupteur est commandé par un relai 12 dont l'excitation est provoquée par le signal de sortie des moyens de temporisation de sécurité 4, par l'intermédiaire de moyens de temporisation de mise à feu 13 placés en série avec les précédents. On va maintenant décrire en détail, en référence à la fige2, les différents moyens évoqués. lies moyens de temporisation de sécurité 4, attaqués par la batterie 1, comprennent un fusible 14 et un shunt de sécurité amovible 15 qui, lorsqu'il est en place, court-circuite la batterie 1 à la masse. La tension de la batterie attaque en parallèle les collecteurs de trois transistors 16, 17, 18 montés de manière que l'émetteur du transistor 16 attaque la base du transistor 17 et que l'émetteur du transistor 17 attaque la base du transistor 18. La tension de la batterie 1 est appilunée par l'intermédiaire d'une résistance R, à la base du transistor 16 et à un condensateur C relié à a masse, de manière à constituer une cellule de retard à résistance-capacité 19. On recueille sur l'émetteur du transistor 18 le signal de sortie des moyens de temporisation 4, qui est appliqué à l'étage de conversion et de multiplication 7 par l'intermédiaire des moyens dt déclenchements constitués par le relais 5 et l'interrupteur 6. Ta bobine du relais 5 est alimentée par l'émetteur du transistor 18, par l'intermédiaire d'une résistance RI. On comprend qu'au bout d'un temps tl après l'impulsicirL pneumatique P, une tension suffisante se trouve appliquée à la bobine du relais 5 pour provoquer la fermeture de l'interrupteur 6, comme le montre la fig. 3, où l'on a représenté la tension V aux hornes du condensateur C en fonction dlr-lemps il est évident que le délai de sécurité tl est fonction non seulement des valeurs de la résistance R et la capacité dL condensateur C, mais également de la valeur de la résistance R1, en raison de la chute ohmique qui s'y produit. Dans l'exemple décrit, les caractéristiques des composants sont déterminées de manière que le délai de sécurité t1 soit de l'ordre de 30 à 45 minutes. Ce délai de sécurité est prédéternnné à la construction de l'appareil et résulte des caractéristiques de ses composants. Il n'est donc pas susceptible entre modifié par une intervention humaine intempestive0 L'étage de conversion et de multiplication 7 comprend un transformateur 21 à trois inductances 22, 23, 2A L'indwe- tance intermédiaire 23 reçoit la tension d'-entrée de l'étage 7 et est connectée aux collecteurs de deux transistors 25, 26 montés de manière que l'émetteur du transistor 25 attaque -la base du transistor 26, dont l'émetteur est à la massue par l'intermédiaire d'une résistance 27.Deux résistances 28, 29 en série relient l'entrée de l'étage 7 å la masse pour former pont de polarisation des transistors 25, 26. lieur point commun est relié, par l'intermédiaire-de-l'inductance 22, à la base du transistor 25. On comprend que le -déphasage lié à l'inductance mutuelle provoque des alternances d'état bloqué et d'état saturé des transistors 25, 26 et qu'on recueille aux bornes de l'inductance 24 une tension alternative qui, dans l'exemple, est de l'ordre de 250 Vé Cette tension attaque un réseau multiplicateur triangulé 31 à vingt cellules comprenant chacune deux diodes et deux condensateurs, soit en tout quarante diodes D1 à D40 et quarante condensateurs C1 à C40. Onze résistances R11 à R21 en série, dont la valeur ohmique d!ensemble est de l'ordreiltune centaine de mégohms, relie la sortie 32 du réseau 31 à la masse. Ces résistances sont l'équivalent de la résistance 8 de la fig. 1. On comprend que, sous l'effet des alternances de tension émises par l'ffiductance 24, les condensateurs CI à 040 se chargent progressivement jusqutà-fournir, dans l'exemple décrit; une tension de l'ordre de 4.500 V au bout d'environ 70 secondes. lies moyens de temporisation de mise à feu 13 comprennent une résistance R2 en série avec la bobine du relais 12l! tes bobines des relais 5 et 12 étant supposées sensiblement identiques en ce qui concerne leur tension d'excitation, la résistance R2 présente une caleur ohmique supérieure à celle de la résistance R1, de manière que l'excitation du relais 12 ne se produise qu'à un instant t2 postérieur à l'instant tj (fig. )), pour actionner l'interrupteur Il de mise en circuit de l'amorce 9. Le délai t2 - t1 de mise à feu doit être supérieur au retard précité de l'ordre de 30 secondes mis par étage 7 pour fournir la tension nécessaire à la mise à feu. La différence des valeurs ohmiques des résistances RI et R2 est calculée pour correspondre au délai de mise à feu t2 - t1 En fonctionnement, une fois le système connecté à l'amorce 9 et le shunt de sécurité 15 enlevé, on envoie l1impulsion pneumatique P qui applique la-tension de la batterie 1 aux moyens de temporisation de sécurité 40 te condensateur C se charge lentement et, ccmpte tenu de la chute de tension dans la résistance R1, la tension aux bornes de la bobine du relais 5 augmente jusqu'à sa valeur d'excitation, au bout du délai de sécurité tl. lia fermeture de l'interrupteur 6 déclenche alors le fonctionnement de l'étage 7, en même temps qu'une tension est appliquée aux bornes de la-bobine du relais 12. Mais, compte tenu de la chute de tension dans la résistance R2, cette tension est insuffisante pour exciter cette bobine.' C'est seulement après un délai supplémentaire de mise à feu t2 - t1 que l'amorce sera mise en circuit, alors qu'une tension suffi- sante à l'amorçage aura eu le temps d'apparaitre à la sortie de l'étage 7 lie système qui vient d'être décrit présente une sécurité totale.En effet, si, pour une raison quelconque, l'interrupteur 6 se trouve fermé prématurément, ou même dès l'instant zéro de l'impulsion pneumatique P, le relais 12 ne sera excité de toute façon qu'à l'instant t2, c'est-à-dire après la somme du délai de sécurité et du délai de mise à feu, et l'explosion se produira à l'instant t2 initialement prévu, avec la seul inconvénient, très léger, que, dès l'instant zéro, des tensions relativement élevées apparattront dans l'étage 70 Si c'est l'interrupteur 11 qui se ferme prématurément ou initialement, l'explosion ne se produira jamais, car la misse en circuit de l'amorce 9 empêcher la tension de monter à une valeur suffisante à la sortie 32 de l'étage 7. lies considérations sont les mimes si les deux interrupteurs 6 et 11 se ferment intempestivement. Si, après un délai largement supérieur au délai prévu, aucune explosion ne se produit, il est possible de démonter le système sans-aucun risque. A condition d'attendre un temps suffisamment long, la charge des condensateurs C1 à C40 s'écoule en effet à travers les résistances Ril à R21 et la tension tombe sur la sortie 32 à une valeur suffisamment faible pour empêcher une explosion et pour permettre toute manipulation. L'ensemble du système décrit peut avantageusement entre surmoulé dans une résine synthétique pour former un bloc consommable très maniable, de faible poids et de faible encombrement. Aucun des inconvénients destructeurs liés à un cordeau ne subsiste, non plus que les aléas de fonctionnements liés à des transmissions électriques0 lie système peut aussi bien etre commandé à partir d'une cloche de plongée que de la surface. A surplus, la sécurité d'emploi est totale Bien entendu, l'invention ne se limite pas à l'exemple décrit et de nombreuses variantes constructives sont concevables sans sortir de son cadre. On pourrait ainsi prévoir, par exemple, des moyens pour commander en parallèle plusieurs explosions simultanées. REVENDICATIONS lo Système de mise à feu pour charges explosives immergées, comportant des moyens pour sa connexion électrique directe à une amorce de détonation à fil explosé, ce système comprenant une source d'énergie électrique autonome, un étage de conversion et de multiplication de la tension fournie par la source et des moyens pour déclencher cet étage, caractérisé en ae que les moyens de déclenchement sont sensibles à une impulsion pneumatique télécommandée à partir de la surface, 2o Système conforme à-la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de temporisation de sécurité pour assurer un délai prédéterminé entre l'instant de l'impulsion pneumatique et l'instant de déclenchement de l'étage de conversion et de multiplication. 3o Système conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que l'étage de conversion et de multiplication est agencé pour ne délivrer une tension suffisante à l'amorçage qu'après un délai de retard notable, de l'ordre de plusieurs dizaines de secondes et en ce que ce système comprend des moyens pour mettre l'amorce en circuit et des moyens de temporisation de mise à feu pour assurer, entre l'instant de déclenchement de l'étage de conversion et de multiplication et l'instant de mise en circuit-de l'amorce, un délai de mise à feu supérieur au délai de retard précité, 40 Système conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de temporisation de sécurité et les moyens de temporisation de mise à feu ont en commun une cellule à résistance-capacité unique, So Système conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement de étage de conversion et de multiplication comprennent un premier relais, en ce que les moyens de mise en circuit de l'amorce comprennent un second relais, en ce que les moyens de temporisation de sécurité comprennent une première résistance en série avec la bobine du premier relais, et en ce que les moyens de temporisation de mise à feu comprennent une seconde résistance en série avec la bobine du second relais, la valeur ohmique de cette résistance étant supérieure à celle de la première résistance. 6. Système conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la différence des valeurs ohmiques des résistances précitées est calculée pour correspondre au délai de mise à feu, 7I Système conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les bornes de sortie de étage de conversion et de multiplication sont reliées l'une E .11 autre par une résistance de haute valeur ohmique. 8. Système conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un shunt amovible pour courtcircuiter la source d1 énergie électrique quand l'impulsion pneumatique est appliquée, le fonctionnement de ce système étant inhibé tant que ledit shunt n'est pas enlevé. 9. Système conforme à l'une des revendications t à 8, caractérisé en ce que l'ensemble de ses éléments est surmoulé dans un bloc de résine synthétique