Brevet FR2438819A1 — publié le 19800509

La présente invention concerne les dispositifs d'activation pour charges -largables à partir d'un véhicule porteur, se déplaçant dans un milieu fluide. I1 existe déjà de nombreux dispositifs d'activation utilisant l'action du milieu dans lequel se déplace la charge sur un organe de trainée pour maintenir cette charge à l'état inactif jusqu'au moment où elle s'est suffisamment écartée du véhicule porteur après largage. Pour etre satisfaisant, un dispositif d'activation, surtout lorsqu'il est monté sur une charge militaire telle qu'une bombe, doit remplir de nombreuses conditions. En particulier, il doit assurer une sécurité absolue lors de la manutention et de l'emport et en cas de largage intempestif, et assurer un retard à l'activation tel que la charge soit à distance de sécurité. La très grande variété de charges largables se traduit par des conditions qui diffèrent profondément d'une charge à l'autre pour assurer cette sécurité. Or, les dispositifs d'activation existants ont pour la plupart des caractéristiques figées, de sorte qu'ils ne s'appliquent qu'à un type de charge déterminé. L'invention vise à fournir un dispositif d!activation répondant mieux que-ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il est susceptible de s'adapter aisément à des charges de nature très diverse, en assurant dans tous les cas une séquence d'activation optimale, tout en garantissant une sécurité complète. Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif d'activation pour charge largable à partir d'un véhicule porteur, comprenant un bloc de mise à feu maintenu à l'état inactif par un verrouillage associé à un bloc de déverrouillage mécanique qui supprime le verrouillage une fois écoulé, après largage de la charge à une vitesse supérieure à un seuil, un délai permettant à la charge de s'écarter du véhicule à une distance suffisante pour assurer la sécurité de ce dernier, caractérisé en ce que le bloc de mise à feu est également associé à un bloc d'armement électronique qui arme le bloc de mise à feu au bout d'un second délai à partir du largage, ajustable par action sur une grandeur électrique et supérieur au premier délai, fixé par le bloc de déverrouillage mécanique. La fiabilité élevée des dispositifs mécaniques assure la sécurité ; le bloc d'armement, dont les caractéristiques sont ajustables de façon beaucoup plus aisée que celles d'un dispositif mécanique, permet d'adapter la séquence d'activation du bloc de mise à feu à la charge particulière équipée du dispositif d'activation. Le dispositif comportera généralement un bloc de commande muni d'un organe de trainée, avantageusement constitué par une éolienne mais pouvant aussi etre un panneau déployable ou un parachute, provoquant la mise en fonctionnement du bloc d'armement et du bloc de déverrouillage mécanique et comprenant des sécurités interdisant cette mise en fonctionnement au sol ou à vitesse inférieure à un seuil- et lorsque la charge est encore solidaire du véhicule (par exemple aussi longtemps qu'une sangle reliant le véhicule à la charge ne s'est pas tendu). La constitution par blocs du dispositif permet d'utiliser des combinaisons extremement diverses. Par exemple, le bloc d'armement peut comporter, à la place d'un détecteur d'impact ou, mieux, en addition à celui-ci, un détecteur d'autre nature (par exemple un détecteur fonctionnant sur trajectoire ou de piégeage). Le bloc de déverrouillage mécanique pourra etre conçu soit pour donner une valeur fixe au premier délai, soit au contraire (notamment dans le cas d'une bombe freinée à partir du largage) une valeur dépendant de la décélération subie par la bombe. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif qui en constitue un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma du dispositif représenté en coupe suivant un plan longitudinal passant par l'axe, - la figure 2 est un organigramme montrant les fonctions des divers blocs, - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue de détail en coupe longitudinale montrant une variante du bloc de déverrouillage mécanique de la figure 1, - la figure 6 est une vue en coupe partielle suivant la ligne VI-VI de la figure 1, - les figures 7 et 8 sont des vues en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 1, respectivement vers la gauche et vers la droite. Le dispositif d'activation montré en figure 1 se présente sous forme d'une fusée pouvant etre fixée sur une charge, constituée par exemple par une bombe. Il a une constitution modulaire, c'est-à-dire que ses composants sont groupés en blocs dont certains peuvent etre omis ou remplacés par d'autres, de façon que la fusée s adapte à des charges très diverses. A titre d'exemple, comme on le verra plus loin, il comporte un bloc de déverrouillage mécanique de nature différente selon que le dispositif d'activation est utilisé pour une bombe à configuration lisse ou freinée. Pour plus de clarté, on peut considérer que le dispositif d'activation est constitué des blocs suivants, schématisés par des cadres en tirets sur la figure 2 qui constitue un organigramme montrant les fonctions réalisées - un bloc de commande A, interdisant l'initialisation de la séquence d'activation au sol, avant largage et aussi longtemps que la vitesse de la charge est insuffisante. - un bloc d'armement B initialisé par le bloc de commande, assurant tout à la fois, par voie électronique, un retard d'activation ajustable et le transfert de l'énergie électrique à un bloc de mise à feu nécessaire à son fonctionnement ultérieur, - un bloc de verrouillage mécanique C, dont le fonctionnement est également initialisé par le bloc de commande, - le bloc de mise à feu D, qui est maintenu dans l'état non armé jusqu'à expiration de deux retards réglés, l'un par le bloc d'armement, l'autre par le bloc de verrouillage mécanique Les blocs sont disposés dans un boitier ou enveloppe 10 fermé à l'avant par un couvercle 11 démontable pour permettre d'accéder aux blocs placés à l'avant du dispositif, de les régle et, si nécessaire, de les remplacer.La partie arrière du boitie 10 est munie d'un filetage 12 permettant de monter le dispositif sur l'ogive ou le culot d'une bombe. Une fois le dispositif en place dans l'orientation souhaitée, il peut entre bloqué à l'aide d'un contre-écrou 13. Lorsque le dispositif est destiné à etre monté sur ogive, on peut prévoir une gorge circulaire 14 consti tuant amorce de rupture (en traits mixtes sur la figure 1). A l'impact, la partie avant du dispositif, qui a complètement rempli sa fonction,s'arrache tandis que la partie arrière, protégée par le corps de la bombe, reste apte à effectuer la mise à feu. Les différents blocs seront maintenant décrits successivement. Bloc de commande A Le bloc de commande comporte, dans le mode de réalisation représenté en figures 1 et 3, une éolienne 15reliée, par une transmission mécanique à embrayage centrifuge 16, à une came de commande 17. Ce bloc et ses organes de liaison avec le véhicule porteur (généralement un avion) assurent les fonctions de sécurité au sol, de sécurité de largage et de sécurité de vitesse. L'éolienne 15 est constituée par une pièce moulée en forme de disque comportant quatre pales en forme de calotte sphérique (figure 3). Cette pièce est fixée sur un axe 19 tournant dans des roulements à bille 18 portés par un support 20 en plusieurs pièces, solidaires du hoitier 10. L'axe est percé d'un trou transversal 21 destiné à recevoir une goupille qui traverse également le support. Cette goupille est maintenue en place par un organe fracturable, tel qu'une rondelle étalonnée. Elle est prévue pour être reliée à un fil de sécurité de largage (non représenté) relié à l'avion porteur. Au lieu d'etre montée directement sur le support 20, l'éolienne peut évidemment être située au bout d'un flexible de façon qu elle occupe un emplacement optimal. On voit que la fonction "sécurité de largage" désignée par E sur le schéma de la figure 2, est assurée par la goupille logée dans le trou 21. Les sécurités de sol F et de vitesse G sont assurées par l'association de l'éolienne 15 et de l'embrayage centrifuge 16. Ce dernier comprend des patins 22 (figures 3 et 4) montés sur une lame élastique 23 solidaire de l'axe 19 et situés dans un tambour 24 qui tourne dans un coussinet du support 20. Le tambour est relié à une tige flexible 25 (figure 3) d'accouplement, de résistance à la rupture telle qu'elle soit susceptible de se briser lorsque la came qu'elle entraine est bloquée alors que l'éolienne tourne à grande vitesse. On notera au passage que l'on peut aisément ôter l'ensemble des éléments constitutifs du bloc de commande, notamment pour remplacer la tige 25. On peut considérer que le bloc de commande comprend encore une vis sans fin 26 portée par la tige 25 et engrenant une couronne dentée 27 prévue sur la came rotative de commande 17 La rotation de l'éolienne 15, lorsqu'elle est transmise à l'embrayage centrifuge 16, fait tourner la came dans le sens indiqué par la flèche f (figure 3) à partir de la position indiquée sur la figure 1. La came 17 remplit plusieurs fonctions dont certaines appartiennent au bloc de commande A et d'autres au bloc d'armement B. L'une des fonctions appartenant au bloc de commande A est constituée par l'initialisation du fonctionnementdu bloc C. Bloc de déverrouillaqe mécanique C Ce bloc comprendra généralement un dashpot dont le fonctionnement est inhibé jusqu'à début de rotation de la came 17. Ce dashpot aura une configuration différente suivant que le dispositif d'activation est.destiné à une bombe à configuration dite "lisse", tombant en chute libre après largage, ou freinée par un parachute qui lui impose une décélération élevée dès qu'il s'ouvre après largage denuis un avion. Dans tous les cas, le dashpot est associé à un doigt de verrouillage 29 destiné à interdire l'alignement de la chaine pyrotechnique du bloc de mise à feu, monté parallèlement à un piston de dashpot 30 coulissant dans un alésage du support 20. Lorsque le piston est situé dans sa-position initiale, il maintient une bille 31 dans une gorge du doigt 29, et interdit à celui-ci de se déplacer sous l'action d'un ressort 32. Aussi longtemps que la came est dans sa position initiale, une cale (non représentée) qu'elle porte s'engage dans une gorge 33 d'un prolongement du piston et le' retient en place. Dans le cas, illustré en figure 1, d'u'ne bombe freinée, le dashpot est prévu pour avoir une loi-de réponse constituée par l'intégrale de l'accélération subie par la bombe. Dans ce but, le piston 30 n'est soumis à l'action d'aucun ressort. Il possède une cloison transversale percée d'un trou de faible diamètre de façon-que l'écoulement d'un fluide, pouvant être l'air, d'un côté à l'autre du piston-, soit freiné. Pour que le dashpot puisse fonctionner quel que soit le sens de l'accélération, c'est-à-dire aussi bien lorsque le dispositif est monté sur l'ogive que lorsqu'il est monté en position inversée sur le culot d'une bombe, le piston comporte deux gorges 34 permettant à la bille 31 de s'escamoter lorsque le piston s'est suffisamment déplacé par rapport à sa position de repos. On remarquera au passage qu'un hublot 35, ménagé dans le boitier 10, permet de vérifier que le bloc de déverrouillage mécanique est bien en position initiale une fois la bombe fixée sur l'avion. Les fonctions du bloc de déverrouillage mécanique peuvent etre schématisées sous la forme indiquée en figure 2. Le dispositif doit etre soumis à une accélération (flèche H) pendant un temps suffisant, après déverrouillage par début de rotation de la came 17, pour qu'il y ait libération du doigt 29 (flèche J). Ce doigt 29 ne peut lui-me me se déplacer qu'apres rotation complète de la came, comme on le verra plus loin. Si le dispositif doit etre utilisé sur une bombe lisse, la configuration du dashpot peut etre celle schématisée sur la figure 5. Dans ce cas, la distance d'éloignement est fonction du temps écoulé à partir de l'instant du largage. Le piston 30a est alors repoussé par un ressort 36 vers une position dans laquelle la bille 31a se trouve en face d'une gorge 34a. On retrouve un trou calibré 37 de freinage des déplacements du piston 30. Le doigt de déverrouillage 29a a la meme constitution que dans le cas précédent et il est également prévu une cale 38 portée par la came 17. Dans ce cas, la fonction du bloc de déverrouillage mécanique est encore celle de la figure 2, l'entrée H représentant uniquement le temps. Une autre fonction de la came 17 appartenant au bloc de commande est constituée par une fonction de retard dépendant de la vitesse de largage. Cette fonction est remplie en retardant des opérations pendant la durée R (figure 2) nécessaire à la venue de la came de sa position initiale à une position de butée, qui sera par exemple décalée de 270C de la précédente et correspondra par exemple à un nombre donné de tours de la vis sans fin 26. Ce retard est appliqué à plusieurs opérations - transfert d'énergie depuis une source primaire prévue à l'avant du dispositif, directement derrière l'ogive, à un accumulateur secondaire abrité et faisant partie du bloc de mise à feu, - excitation du bloc d'armement B, - libération du doigt 29 (flèche K sur la figure 2). Dans le boîtier 10 est disposée la source d'énergie 39, amorçable par percussion, constituée par exemple par une pile thermique. Entre la pile et la came 17 est prévu un alésage 40 de réception d'un système de percussion. Ce dernier comprend un doigt d'armement 41 en appui contre une rampe hélicoldale 42 ménagée sur la came 17, un percuteur 43 et un ressort 44. Dans un passage parallèle à l'alésage 40 est placé un doigt de verrouillage 45. Lorsque la came est en position initiale,.ce doigt est retenu dans une position pour laquelle il interdit à une bille 46 de verrouillage du percuteur de s'échapper. Lorsque le doigt 45 est dans la-position de repos montrée en figure 1, le ressort 44 n'est pas comprimé. La rampe hélicoïdale 42 de la came 28 est prévue pour donner au ressort une compression prédéterminée, par exemple 80 N après une course de 6 mm du doigt 41. Dans la came est de plus ménagé un trou 47 (figure 3) qui vient se placer face au doigt 45 en fin de rotation de la came. Un ressort-de rappel 48 (figure 1) projette alors le doigt 45 dans le trou et libère le percuteur. La pile est prévue pour monter en tension en un temps bref, par exemple 0,3 s. L'énergie qu'elle fournit alors, après ie retard indiqué par R sur la figure 2 et correspondant à la durée de rotation de la came 17, est transmise au bloc d'armement B. Bloc d'armement B Le bloc B est destiné à n autoriser le transfert d'énergie électrique de la source 39 vers le bloc de mise à feu D et à provoquer le démarrage d'une temporisation électronique, désignée par R' sur la figure 2, que s'il y a eu séparation effective de la charge et de l'avion. Cette fonction, schématisée par une porte ET L sur la figure 2, est assurée par un interrupteur (non représenté) qui ne se ferme que lors de la séparation effective de la charge et du véhicule porteur. L'action de cet interrupteur de sécurité de largage est indiquée sur la figure 2 par la flèche M. La temporisation électronique fournissant le retard R' est assurée par un circuit électronique 50 alimenté par la source 39 et pouvant comprendre une horloge et un compteur programmable. I1 est ainsi possible de modifier de façon simple le retard R' : une ouverture permettant d'introduire un tourne vis peut être prévue à cet effet derrière le couvercle 11. A l'issue de la temporisation, le circuit 50 alimente un moteur 51 d'alignement de la chaine pyrotechnique, entrainant un pignon 52. La structure et la fonction de ce moteur seront décrites plus loin, après celles du bloc de mise à feu. Bloc de mise à feu D La fonction de ce bloc consiste à mettre à feu la bombe par l'intermédiaire d'un relais 60. On supposera dans ce qui suit que l'ordre de mise à feu est fourni par un détecteur d'impact & lorsque toutes les sécurités ont été levées, éventuellement avec un retard affichable. Les fonctions du détecteur 61 sont indiquées par une porte ET W sur la figure 2 et le retard ajustable par R". Ce détecteur d'impact 61 peut être remplacé ou complété par un détecteur électronique de mise à feu sur trajectoire, par exemple à fusée de proximité ou temnorisée. Le bloc de mise à feu doit évidemment résister à l'impact et, pour être autonome lors de celui-ci, doit avoir emmagasiné l'énergie nécessaire à son fonctionnement. Le bloc de mise à feu représenté comprend, sur un support 62 en forme de bobine, une électronique 63 munie d'un commutateur bon représenté)de réglage du retard à la mise à feu, accessible depuis l'extérieur du dispositif. Le support 62 sert de coussinet à un arbre 64 d'alignement de chaine pyrotechnique. Cet arbre porte, à son extrémité arrière, un écran pyrotechnique 65, muni du relais 60. Sur l'autre extrémité de l'arbre est fixé un disque 66 d'entraînement déplaçable depuis une position de repos, dans laquelle il est immobilisé par le doigt de verrouillage 29, jusqu'a une position à 90 " de la précédente dans le cas illustré. Ce disque porte une denture engrenée par le pignon 52 (figure 7). Le disque 66 se prolonge par une came 67 cylindrique d'inhibition du détecteur d'impact 61. Dans le mode de réalisation illustré en figure 8, le détecteur d'impact 61 comprend une lamelle mobile 68 et une lamelle fixe 69. Le détecteur est relié par des connexions effectuées directement à l'intérieur du support 62 à des condensateurs chargés par le bloc d'armement. Le détonateur 70 est placé de l'autre côté du support 62,ainsi que des minirupteurs 71 d'alignement, qui coupent Los liaisons électriques entre le bloc de mise à feu et les autres blocs dès que l'écran 65 est arrivé dans son orientation définitive. Le moteur-électrique d'alignement51 déjà mentionné est destiné à assurer l'alignement de la chaine pyrotechnique et à autoriser le fonctionnement du détecteur d'impact 61, à condition que le bloc de verrouillage 'mécanique ait libéré l'équipage rotatif comprenant le'disque 66, l'axe 64 et l'écran 65. Le moteur 51 (figure 6) comprend un stator 53 en forme de "U" dont la partie centrale porte une bobine 55 et un rotor 54 constitué par un aimant permanent. Au repos, le rotor est solidarisé du pignon 52 par un arbre. Lorsque l'équipage rotatif du bloc de mise à feu est immobilisé par le doigt 29, le rotor 54 est dans l'orientation montrée en figure 6. Ainsi, lorsque la bobine 55 est alimentée, le rotor effectue un'demi-tour dans un sens déterminé en entraînant le pignon 52,-à condition que le doigt 29 ait préalablement été dégagé de l'écran 66. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant, à partir du largage de la bombe à une vitesse dépassant le seuil d'engagement de l'embrayage centrifuge 16-, 200 noeuds par exemple. On remarquera tout d'abord que la sécurité sol est assurée par la présence de la goupille dans le trou 21 et, si celle-ci est arrachée, par l'embrayage centrifuge 16 : il est impossible de faire tourner manuellement l'éolienne à une vitesse suffisante pour entrainer la'came 17. Dès la séparation de la bombe, l'interrupteur de sécurit se ferme (flèche M sur le schéma de la figure 2); Lorsque le fil de sécurité de largage se tend, il arrache la goupille du trou 21 (fonction F sur la figure 2). L'éolienne monte en vitesse en un temps inférieur à la seconde et amène les patins 22 en contact avec le tambour 24 si la vitesse de l'avion lors du largage dépasse 200 noeuds. La came commence à tourner, les conditions E, F et G indiquées sur la figure 2 étant remplies. Dès le début de la rotation de la came, le piston 30 se trouve dégagé de sa cale de bloquage (fonction indiquée par N sur la figure 2) et peut commencer à se déplacer sous l'action de la décélération (flèche H). Au fur et à mesure que la came 17 tourne, elle comprime le ressort 44. Dès qu'elle a accompli sa rotation complète de trois quarts de tour, le doigt 45 tombe dans le trou 47, le percuteur 43 est libéré et vient frapper la pile 39. De son côté, le doigt de verrouillage 29 se trouve en face d'un trou ménagé dans la came 17. Dans la mesure oU le piston 30 est venu en fin de course, il se déplace vers la gauche et déverrouille le disque 66 (fonction représentée par la flèche P sur la figure 2). Au passage, il peut être utile de donner quelques indications sur le fonctionnement du dashpot destiné à maintenir le verrouillage jusqu'à ce qu'une résistance de sécurité ait été atteinte. Cette distance est principalement fonction de la vitesse de l'avion. La décélération subie par la bombe du fait de l'action de son élément de freinage, généralement un parachute, est une fonction de la forme 2 - = - k V0 (l+kVot)2 Dans cette formule, k est le coefficient de freinage de la bombe, V0 est la vitesse initiale et t est le temps. L'effort sur le piston 30 résultant de la décélération appliquée à la masse de ce piston fait que le temps t1 nécessaire pour un déplacement d'amplitude déterminée est de la forme k1 t = VT En choisissant k1 en fonction de la décélération moyenne, on arrive a réaliser un temps correspondant à une distance de sécurité , par exemple de 200 mètres, sans difficulté. Une fois écoulé le délai pour lequel a été réglé le circuit à retard 50, celui-ci provoque l'alimentation du moteur 51 par la pile 39 (fonction indiquée par Q sur la figure 2). Le moteur applique à l'équipage rotatif comprenant le disque 66 et l'écran 65 un couple de rotation (flèche X). La réunion des conditions P et X permet d'effectuer l'alignement de la chaine pyrotechnique (flèche S). Lors de l'impact, indiqué par la flèche U, le détecteur allume le détonateur 70 avec un retard éventuel R", à condition que l'alignement ait eq lieu et que les condensateurs d'accumulation du bloc D aient reçu de énergie électrique en provenance de la source 39 (flèche T). La coïncidence de l'allumage du détonateur et de l'alignement de la chaine pyrotechnique, coïncidence schématisée sur la figure 2 par une porte ET V, active la charge. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'activation pour charge largable à partir d'un véhicule porteur, comprenant un bloc de mise à feu maintenu à l'état inactif par un verrouillage associé à un bloc de déverrouillage mécanique qui supprime le verrouillage une fois écoulé, après largage de la charge à une vitesse supérieure à un seuil, un premier délai permettant à la charge de s'écarter du véhicule à une distance de sécurités, caractérisé en ce que le bloc de mise à feu est également associé à un bloc d'armement électronique qui arme le bloc de mise à feu au bout d'un second délai à partir du largage, ajustable par action sur une gran deur électrique et supérieur au premier délai. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un bloc de commande muni d'un organe de trainée, tel qu'une éolienne, destiné à mettre en fonctionnement le bloc d'armement électronique et le bloc de verrouillage mécanique et muni de sécurités interdisant ladite mise en fonctionnement au sol ou à une vitesse inférieure audit seuil et jusqu'à ce que la charge se soit écartée du véhicule. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe de trainée entrain, par un embrayage centrifuge, une came rotative dont le début de rotation à partir d'une position de repos met en fonctionnement le bloc de déver rouillage mécanique et fait débuter le premier délai et dont la rotation complète d'un angle déterminé autorise le déverrouillage du bloc de mise à feu et met en fonctionnement le bloc d'armement électronique, donc marque le début du second délai. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite came provoque en fin de course le transfert d'énergie électrique d'une source primaire à un accumulateur d'énergie électrique prévu dans le bloc de mise à feu. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc de mise à feu comporte un dispositif d'alignement commandé par un moteur alimenté à issue du second délai, ledit dispositif d'alignement étant verrouillé pendant le premier délai par le bloc de verrouillage. 6. Dispositif suivant les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le bloc de mise à feu comporte un détecteur d'impact inhibé jusqu'audit transfert d'énergie électrique et jusqu'à fonctionnement du dispositif d'alignement. 7. Dispositif suivantla revendication 6, caractérisé en ce que ledit détecteur d'impact est associé à un circuit à retard alimenté par ledit accumulateur. 8. Dispositif suivant la revendication 6 ou 7, carac térisé en ce que le bloc de mise à feu comporte des minirupteurs séparant l'accumulateur de la source primaire, au plus tard lors de l'impact. 9. Dispositif suivant lrune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc-de déverrouillage mécanique comporte des moyens, tels qu'un dashpot, donnant au premier délai une valeur déterminée. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc de déverouillage mécanique comporte des moyens donnant au premier délai une valeur fonction de la décélération subie par la charge à partir du largage.