Brevet FR2300324A1 — publié le 19760903

La présente invention concerne un contacteur de pointe pour initiateurs électrique s. Les ogives à doubles parois conductrices formant contacteur à l'impact sont bien connues mais leurs applications aux projectiles supersoniques et notamment aux missiles supersoniques, présentent des difficultés importantes. Ces difficultés résident dans les obligations suivantes - nécessité de réaliser le contact dans un délai suffisamment court, par exemple 100 microsecondes, de manière à éviter la désorganisation de la charge militaire avant d'initier celle-ci, - nécessité de maintenir assez longtemps le contact électrique, par exemple pendant quelques dizaines de microsecondes, de manière à faire passer à travers ce contact une énergie électrique suffisante pour initier l'amorçage des charges souvent complexes portées par les missiles supersonique s, - nécessité de fermer le contact à l'impact en transmettant à la structure de la charge, avant et au cours de son initiation, une énergie aussi faible que possible, - nécessité, pour le contact de pointe, de supporter sans d8graldation, avant son fonctionnement, tous les environnements militaires correspondant au stockage, aux manutentions ainsi qu'aux transports logistiques et tactiques, environnements particulièrement sévères dans le cas de l'emploi à bord et à I'extérieur de véhicules blindés, - nécessité, pour le contact de pointe, de supporter aussi toutes les contraintes du vol supersoniques et notamment les pressions dynamiques et l'échauffement cinétique correspondant à ces conditions de vol. C'est pourquoi les solutions classiques, employées de façon courante pour réaliser les contacts à double ogive conductrice, ne peuvent conduire à des solutions fiables dans le cas des missiles supersoniques. Parmi ces solutions connues on peut mentionner par exemple - le cas des ogives en laiton dont les caractéristiques mécaniques sont fortement dégradées par l'échauffelnent cinétique, - le cas des ogives en titane, qui résistent bien à l'échauffement cinétique mais dont le comportement aux chocs ne permet pas le maintien du contact du fait d'une insuffisance de résilience et de ductilité pouvant aller jusqu'à la décohésion du métal, - le cas des ogives conductrices dont les connexions peu rigides ou situées dans une section trop avancée, sont susceptibles d'être désorganisées par les environnements avant impact ou par le choc de l'impact avant transmission à la charge militaire d'une énergie électrique suffisante, - le cas des ogive s conductrices dont la continuité et l'isolement électrique ne pré sente raient pas une fiabilité suffisante du fait des fluages, pertes d'étanchéité ou transformation chimique susceptible d'apparaitre au niveau des pâles, de leur support ou de leur revêtement au cours du stockage ou au cours du vol supersonique. La présente invention apporte des remèdes à cette situation. Ainsi, selon l'invention, les deux ogives conductrices et préférentiellement coaxiales, constituant les pôles du contact électrique de pointe, sont réalisées avec des métaux présentant de très bonnes caractéristiques mécaniques au vieillissement et aux chocs et présentant aussi, au moins pour l'ogive extérieure, une assez bonne tenue en température. On peut citer, comme exemple non limitatif, le cuivre, notamment pour l'ogive intérieure, et le fer ou l'acier doux pour l'ogive extérieure. Selon l'invention, l'énergie de formation du contact est minimisée par le choix d'une épaisseur d'oggreextérieure aussi mince que possible et d'un entrefer entre les deux ogive s aussi étroit que possible mais cependant capable d'éviter toutes déformations ou contacts intempestifs dans les domaines d'environnements qui précèdent l'impact. Au contraire, selon l'invention, l'ogive intérieure constitue une enclume, préférentiellement épaisse, sur laquelle l'ogive extérieure vient se poinçonner sous l'effet de l'impact. Pour minimiser encore l'énergie de formation du contact et prolonger la durée de celui-ci, l'ogive intérieure présente préférentiellement, selon l'invention, des cannelures extérieures et l'ogive extérieure est préférentiellement revetue, selon l'invention, d'un dépôt électrolytique plaqué, réalisé avec un métal présentant de bonnes caractéristiques mécaniques aux chocs, par exemple le cuivre. De tels dépôts sont susceptibles de constituer, au choc supersonique, des surfaces libres conductrices projetées à grande vitesse sur l'ogive intérieure en raccourcissant d'autant le retard à la formation du contact. Pour améliorer la qualité du contact électrique, notamment après vieillissement, les surfaces de l'entrefer entre les deux ogive s sont préférentiellement protégées par une argenture, une dorure ou par un dépot de rhodium. Selon une variante de l'invention, la pente de l'ogive intérieure est inversée et l'ogive extérieure, très mince, est raccordée à un bouchon massif conique destiné à pénétrer à 1 ' impact dans l'ogive intérieure. Une telle variante apporte deux avantages : création d'un puits de chaleur à la pointe du projectile supersonique, et prolongation du temps de contact par effet de coincement du bouchon dans ogive intérieure à pente inversée. Par ailleurs et selon l'invention, toutes les connexions électriques afférentes aux deux ogives conductrices sont rejetées vers l'arrière, ces connexions constituant préférentiellement, selon l'invention, un circuit rigide imprimé dans le socle isolant qui assure la liaison mécanique entre les deux ogive s à leur partie arrière, alors qu'au niveau de leur partie avant l'absence de pièces isolantes est préférentiellement recherchée. Le socle isolant est constitué, selon l'invention, de matériaux conservant en température de hautes caractéristiques mécaniques et diélectriques ainsi qu'une bonne résistance au fluage, au moins pour les parties mises sous tension par les vis de fixation; on peut citer, à titre d'exemple non limitatif le tétrafluoréthylène pour les matériaux de la première catégorie, et le phtalate de diallyle ou les stratifiés de verre-résine (notamment résine au silicone) pour les matériaux de la deuxième catégorie. Selon une variante de l'invention, un relais électronique, préférentiellement situé dans le socle isolant, reçoit et exploite le signal d'entrée résultant du contact des deux ogive s Au reçu de ce signal, le relais délivre et maintient une tension de sortie même si le contact électrique d'amont n'est pas maintenu entre les deux ogives. Selon l'invention, le socle isolant et le relais électronique qui lui est éventuellement incorporé, sont protégés du flux thermique dû à l'échauffement cinétique du vol supersonique par un capot réfléchissant réalisé, par exemple, en aluminium poli. Toujours selon l'invention, et pour protéger l'isolement après échauffement cinétique, le contacteur n'est pas peint mais son profil extérieur est protégé par cadmiage préférentiellement teinté dans la masse. Les divers caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des exemples décrits ci-après en référence au dessin annexé. 1l est bien précisé cependant qu'il s'agit uniquement d'exemples et que tous autres formes, proportions, modes de construction, etc.. peuvent être également utilisés sans sortir du cadre de l'invention. Sur le dessin la figure 1 représente en coupe axiale un premier exemple non limitatif de réalisation de contacteur électrique de pointe conforme à l'invention; la figure 2 est une coupe transversale de la partie avant du contacteur selon 2-2 de la fig. 1; la figure 3 est une vue suivant F de la fig. 1; la figure 4 illustre la circuit électronique du relais du contacteur; la figure 5 représente en coupe axiale un second exemple non limitatif de réalisation du contacteur selon l'invention; la figure 6 représente en coupe un détail du dispositif de la fig. 5. -On se réfère en premier lieu à la figure 1. L'ogive extérieure 1 est en fer doux de faible épaisseur de l'ordre du millimètre, se raccordant sur une embase massive 3 formant puits de chaleur. La paroi intérieure de ladite ogive 1 est tapissée par un déport électrolytique 1' de cuivre plaqué complété par une argenture, de préférence. L'ogive intérieure 2 est en cuivre rouge et sa paroi intérieure présente des cannelures 2' dont la surface est protégée par une argenture, de préférence. La disposition coaxiale des ogive s 1 et 2, qui ménage un entrefer e de quelques millimètres, ainsi que le profil des cannelures 2' de l'ogive 2 sont visibles à la figure 2. Les ogives 1 et 2 sont respectivement fixées au support d'ogive 3 par deux séries de goujons conducteurs 4 et 5. L'isolement électrique des ogive s 1 et 2 ainsi que celui du support 3 est réalisé par deux catégories de pièces - les rondelles 6 qui, étant soumises à la pression de serrage des goujons conducteurs 4 ou 5, sont réalisées, de préférence, en phtalate de diallyle ou en stratifié de verre tel que le "SVA-10", - la rondelle 7 et les canons 8 qui, n'étant pas soumis à aucun effort de serrage, sont réalisés, de préférence, en tétrafluoréthylène. Les joints 9 et 10 assurent respectivement l'étanchéité du contacteur vis-à-vis de l'extérieur et 1 'étanchéité de l'entrefer vis-à-vis de l'intérieur du projectile. Les connexions électriques sont réalisées par soudure à traversée étanche avec un circuit imprimé 1 1 sur support rigide, par exemple "Kaptan" dont les dispositions de détail sont précisées par la fig. 3. Un capot réflecteur 12 en aluminium poli sur les deux faces, protège du flux thermique provenant du projectile l'ensemble des dispositions arrière du contacteur En complément, un relais électronique 13, renfermé dans un boitier en alliage léger en deux parties 14 et 15, est connecté d'une part au circuit imprimé 11 et, d'autre part, au câble 16 assurant la liaison électrique sur la charge et les circuits de contrôle du projectile. Les ogives I et 2 sont reliées à leur tour électriquement, selon l'invention, au circuit imprimé 1 1 par les goujons conducteurs 4 et 5 qui assurent en même temps la fixation mécanique. Les deux demi-boitiers 14 et 15 sont assemblés par les vis 17 et l'étanchéité est assurée par le joint torique 18. Lesdits boftiers 14-15 sont centrés par le joint torique 19 dans l'ogive 2 et fixés mécaniquement sur le circuit 11 par les vis 20. Le circuit électrique du relais 13 est représenté sur le schéma de la fig. 4. La tension est appliquée aux bornes 40 et 41 du circuit; la diode 42 laisse passer le courant qui vient charger le condensateur 43 au travers des résistances 44 et 45. Le condensateur est destiné à stocker l'énergie nécessaire au fonctionnement du circuit, même si une coupure intervenait en amont de 40 et 41. Une diode Zener 46 fixe un potentiel fixe à ses bornes et, par conséquent, une tension fixe aux bornes du condensateur. Pendant la charge, les transistors 47 et 48 restent bloqués et notanrrt48 se comporte comme une résistance de très forte valeur vis-à-vis des bornes 40 et 41. Lorsque le contacteur de pointe schématisé par 49 se ferme, le condensateur 43 se décharge dans la résistance 45; une tension apparait en 50 et l'ensemble des transistors 47-48 conduit pendant toute la durée de la décharge du condensateur, notamment le transistor 48 qui réalise, vis-à-vis des bornes 40 et 41, une continuité électrique entre ces deux dernières. Les composants non repérés sur le schéma, sont destinés à conduire en fonctionnement ainsi décrit des éléments concernés ci-dessus dans cet exemple. On voit ainsi qu'un contact même fugace, établi par le contacteur, maintien la continuité électrique entre les deux bornes d'entrée du circuit. Dans un premier temps, ce circuit selon l'invention emprunte l'énergie destinée à son fonctionnement lors de sa mise sous tension, c'est-à-dire au départ du projectile. Dans un deuxième temps, c'est-à-dire Ct.l'impact, un tel circuit en- gendre puis maintient le signal de sortie dès qu'intervient la première fermeture de contact. On remarque que le dispositif est immunisé contre les parasites électromagnétiques éventuellement engendrés par le projectile et qu'il n'est pas sensible aux parasites d'origine électrostatique étant donné la disposition des deux ogive s formant condensateur. La fig. 5 représente un deuxième exemple non limitatif de rValisation du contacteur électrique de pointe selon l'invention. Cette deuxième réalisation constitue une variante de la première puisqu'elle conserve toutes les parties arrière de la première réalisation telles que : embase 3, fixation du support, isolement électrique, connexions et circuit imprimé 11, boiter électronique 13, capot réfléchissant 12. Par contre, cette deuxième réalisation est caractérisée par la disposition particulière des deux ogives -conductrices coaxiales. L'ogive intérieure 21 est toujours en cuivre massif argenté mais sa surface intérieure est lisse et elle présente une inversion de pente 21' dans sa partie avant. L'ogive extérieure 22 à paroi mince en fer doux 23 se termine par un bouchon constitué de deux parties, une vis en titane 24 et un écrou 25 en cuivre cannelé et argenté en 24' présentant un faible entrefer e' avec l'ogive 21. Le joint torique 26 préserve l'étanchéitéde l'ogive extérieure. La fig. 6 représente une section de l'écrou 25 dans sa partie arrière et précise la disposition des cannelures 24'. L'écrou 25 est doublement relié électriquement au circuit imprimé 11 (fig. 3) par la paroi d'ogive 23 ainsi que par une tige centrale conductrice en cuivre 27, ancrée dans un support 28 par une bague isolante 29 et un raccord 30 auquel est soudé le fil conducteur 31 branché sur ledit circuit imprimé 11. Une entretoise isolante 32 évite avant impact tout contact intempestif entre les ogives 21 et 22. REVENDICATIONS 1) Contacteur de pointe à double ogive s conductrices préférentiellement coaxiales, constituant les pôles du contact électrique de pointe, destiné à l'initiation électrique des charges militaires des projectiles et notamment des missiles supersoniques, caractérisé en ce que les deux ogives sont constituées de matériaux présentant de très bonnes caractéristiques mécaniques au vieillissement et aux chocs et une assez bonne tenue en température, notamment pour l'ogive extérieure. 2) Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constituant l'ogive intérieure est du cuivre et le matériau constituant l'ogive extérieure est de l'acier doux ou du fer. 3) Contacteur de pointe selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le temps de réponse et l'énergie de formation du contact sont réduits par le choix d'une ogive extérieure de faible épaisseur. 4) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que le temps de réponse* l'énergie de formation du contact sont réduits par le choix d'une ogive intérieure épaisse ou massive formant enclume. 5) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le temps de réponse et l'énergie de formation du contact sont réduits par un placage, sur la face interne de ogive extérieure, d'un dépôt électrolytique d'un métal conservant sa cohésion au choc tel que notamment le cuivre. 6) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la formation du contact électrique et le maintien de ce contact sont favorisés par une argenture, une dorure ou un dépôt fin de rhodium sur les parois délimitant l'entrefer entre les deux ogive s. 7) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la formation du contact électrique et le maintien de ce contact sont favorisés par des cannelures ménagées sur l'une des deux parois et, préférentiellement, sur celle correspondant à l'ogive la plus épaisse. 8) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trois fonctions de - fixation mécanique du contacteur au projectile, - isolement entre ogive extérieure, ogive intérieure et projectile, - connexions électriques entre- ogive s et charge militaire, sont rejetées à l'arrière du contacteur. 9) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction d'isolement électrique est assurée par des matériaux isolants présentant de bonnes caractéristiques en température, tels que notamment le tétrafluoréthylène pour les pièces isolantes qui ne sont pas soumises aux efforts de serrage. 10) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction d'isolement électrique est assurée par des matériaux isolants présentant en plus une bonne résistance au fluage, tels que notamment le phtalate de diallyle ou lestratifié verrerésine, pour les pièces isolantes soumises aux efforts de serrage. 11) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les joints toriques assurant l'étanchéité du contacteur vis-à-vis de l'extérieur et vis-à-vis de l'interface entre contacteur et-projectile, concourent au maintien de l'isolementélectrtque, 12) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes les connexions sont réalisées par circuit imprimé monté sur socle rigide isolant, par exemple en"kaptan", et raccordées directement aux ogives et aux câbles d'alimentation par goujons conducteurs. 13) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un relais électronique présentant les caractéristique s suivantes - emprunt, dans un premier temps, à la source du bord, de l'énergie nécessaire à son fonctionnement lors du départ du projectile et stockage de cette énergie au cours du vol du missile, par exemple dans un condensateur, - génération d'un signal de sortie, pour libération de cette énergie électrique, dès première fermeture du contact entre ogive s (pente raide de montée de la tension), - maintien de ce signal jusqu'à épuisement de cette énergie, même si le contact entre ogiyes n'est pas maintenu. 14) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ogive intérieure est à pente inversée dans sa partie avant. 15) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ltogive extérieure est à paroi mince et elle se termine à sa partie antérieure par un bouchon massif préféren- tiellement réalisé en titane à l'extérieur et en cuivre argenté ou doré et cannelé à l'intérieur. 16) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on ménage un entrefer étroit entre ogive intérieure et bouchon avant. 17) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la connexion de l'ogive extérieure est assurée par sa paroi mince et est doublée par une tige centrale conductrice en cuivre, centrée dans l'ogive intérieure par une bague isolante et reliée à l'arrière par un fil conducteur. 18) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une bague isolante interposée entre la partie avant de l'ogive intérieure et la paroi mince de l'ogive exté- rieure en vue d'éviter des contacts intempestifs avant impact. 19) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes les parties arrière et notamment les connexions et les isolements sensibles à la température sont protégés du flux thermique en provenance du projectile par un capot arrière réfléchis- sant, réalisé de préférence en aluminium poli sur ses deux faces. 20) Contacteur de pointe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil extérieur est protégé au moins jusqu'au niveau des pièces isolantes entre ogive extérieure et support de contacteur, par cadmiage préférentiellement teinté.