Brevet FR2485715A1 — publié le 19811231

"Dispositif destiné à assurer la transmission sans contact d'énergie électrique à des projectiles ou missiles lors de leur tir ou lancement." La présente invention se rapporte à un dispositif des- tiné à assurer la transmission sans contact d'énergie élec- trique à des projectiles ou missiles lors de leur tir ou lan- cement, et qui comporte un dispositif à bobine côté primaire, relié au dispositif de tir, et un dispositif à bobine côté secondaire, relié au missile, ces dispositifs à bobine étant en interaction selon le principe du transformateur. Il est connu que les détonateurs électriques peuvent être activés par une tension alternative induite dans le cir- cuit secondaire d'un dispositif à bobine conçu selon le principe du transformateur. Pour remplir cette fonction, un dispositif possible est décrit dans la demande de brevet RFA 27 34 169. Dans ce cas, le dispositif à bobine côté secondai- re, qui est relié au projectile, est logé dans un carter en un matériau bon conducteur de l'électricité, qui fait cage de Faraday et constitue un blindage électrostatique. Pour que ce soit assuré la protection magnétique contre les champs électro-magnétiques extérieurs qui sont cause de per- turbations, le dispositif à bobine secondaire est en outre muni d'une tôle de blindage, en fer magnétiquement saturable, sur son côté qui fait face au dispositif à bobine primaire, lorsqu'il est en position de fonctionnement, c'est-à-dire lors du tir. Le dispositif à bobine côté primaire est alors logé dans un carter relié au dispositif de tir et qui est disposé de telle façon dans ledit dispositif de tir, c'est-à-dire dans un tube d'arme, que, lors du tir, le dispositif à bobi- ne côté primaire se trouve à faible distance et sans cloison de séparation face au dispositif à bobine côté secondaire, relié au projectile. A cet effet, le carter du circuit de commande primaire est ouvert sur le côté tourné vers le dis- positif secondaire et le tube d'arme présente un jour cor- respondant dans sa paroi, de sorte que le dispositif à bobine côté primaire est relié directement à la chambre de combustion du dispositif de tir. Mais le circuit de commande primaire se trouve ainsi pleinement exposé aux sollicitations thermiques et mécaniques qui interviennent pendant le tir, de sorte qu'un fonctionnement impeccable de ce dispositif n'est pas garanti en cas de tirs répétés. La présente invention a pour objet d'assurer un fonction-- nement impeccable, même en cas de tirs ou lancements répétés, avec un dispositif destiné à assurer la transmission sans contact d'énergie électrique à des projectiles ou missiles. L'énergie électrique à transmettre sans contact sert de pré- férence à alimenter des moyens d'amorçage électriques, mais elle peut aussi, par exemple, servir à alimenter des circuits de commande destinés à exécuter des opérations bien détermi- nées, telles que des processus d'armement ou d'éjection, en vol ou au moment o le projectile ou missile atteint la cible. La présente invention permet de résoudre ce problème par le fait qu'entre'les deux dispositifs à bobine une cloi- son en un matériau non magnétique, qui est capable de résis- ter, même en cas de tirs répétés, aux sollicitations thermi- ques et mécaniques, est intercalée et reliée de façon fixe au dispositif de tir ou de lancement, cloison qui ferme et isole le dispositif à bobine côté primaire par rapport au projectile. Cette cloison est de préférence en titane, mais, selon la résistance mécanique exigée, le tantale, des alliages de nickel, des alliages de laiton, ou, le cas échéant, l'alu- minium ou le cuivre peuvent, par exemple, convenir à cet usage. La cloison, résistante sur le plan mécanique et réalisée en un-matériau non magnétique, constitue une pro- tection fiable pour le dispositif à bobine côté primaire, du fait qu'elle ferme celui-ci hermétiquement en le rendant étanche aux gaz dégagés lors du tir. Il est possible de la réaliser en lui conférant une résistance qui lui permette de supporter de façon impeccable, comme les autres éléments du dispositif de tir, les efforts de pression, les sollicita- tions thermiques, les attaques par la corrosion, etc., qui surviennent, et ce même en cas de tirs se succédant rapi- dement et en grand nombre, et aux températures élevées qui interviennent sous l'effet des gaz de propulsion chauds d'un projectile ou d'un missile. Il est ainsi possible, de façon avantageuse, de transmettre de l'extérieur de l'énergie électrique à un projectile ou missile, lors du tir ou lance- ment de celui-ci, sans qu'il soit nécessaire de pratiquer dans le dispositif de tir ou de lancement des perçages ou jours mécaniques d'un type quelconque, à travers lesquels les gaz qui provoquent l'accélération du projectile ou mis- sile peuvent s'échapper de façon non souhaitable ou agir sur les autres composants. Un autre inconvénient des dispositifs connus pour assu- rer la transmission sans contact de l'énergie électrique à des moyens d'amorçage est que ces dispositifs fonctionnent avec une tension alternative à basse fréquence, d'environ 50 Hz, appliquée sur leur côté primaire. A cet égard, le fait que les dispositifs à bobine nécessitent une période transi- toire, après application de la tension alternative, et que ce ne soit qu'en régime permanent qu'une quantité d'énergie suffisante pour l'activation des moyens d'amorçage électri- ques puisse être transmise, a une importance certaine. Ce temps mort entre le moment o se fait la mise en circuit et l'obtention du régime permanent entraîne un retard indésira- ble de l'amorçage. Pour réaliser, autant que faire se peut sans retard, une transmission sans contact de l'énergie électrique à des moyens d'amorçage ou à d'autres systèmes électriques prévus sur les projectiles ou missiles, au moment du tir ou lance- ment de ceux-ci, un mode de réalisation avantageux de la pré- sente invention prévoit l'introduction d'un train d'impul- sions de fréquence comparativement plus élevée dans le dis- positif à bobine côté primaire, et ceci par le fait que le- dit dispositif à bobine côté primaire est précédé par un gé- nérateur d'impulsions, destiné à produire des trains d'im- -ulsions à fréquence relativement élevée, de préférence com- prise entre 1 et 50 kHz, et notamment entre 15 et 30 kHz, et ayant des flancs aussi raides que possible. Les différentes impulsions, qui se succèdent rapidement 24857 7 5 ont une caractéristique au moins approximativement rectangu- laire. Ceci permet d'obtenir avantageusement, non seulement une réduction de la période transitoire, mais aussi une va- riation importante du flux magnétique par unité de temps dans le dispositif à bobine côté secondaire, ce qui rend possible de réduire le nombre de spires de la bobine tout en induisant dans celle-ci une tension de même niveau. Une bobine secon- daire de plus petite taille constitue, par exemple, un avan- tage lorsque le dispositif à bobine côté secondaire fait partie du dispositif de mise à feu consommable d'une charge propulsive. Dans le cas du dispositif de transmission sans contact d'énergie, qui est décrit dans la demande de brevet RFA 27 34 169, une tale de blindage en fer magnétiquement satura- ble est - comme indiqué au début de la présente demande de brevet associée au dispositif à bobine côté secondaire, afin d'assurer une protection contre les champs électroma- gnétiques extérieurs, qui sont cause de perturbations, tels qu'ils interviennent, par exemple, en présence d'installations radar, d'émetteurs radio ou de décharges atmosphériques. Les propriétés magnétiques, et, de ce fait, l'effet de protection d'une telle tôle de blindage sont cependant fonction d'un grand nombre de paramètres, tels que, par exemple, la tempé- rature, la fréquence, les sollicitations ou efforts mécaniques, l'épaisseur, le traitement de surface et la corrosion. Or, cela signifie que cet effet de protection de ladite tôle de blindage est sujet à des variations non définies par suite des influences de l'environnement, des sollicitations méca- niques et de la nature des matériaux, et qu'il n'est donc pas satisfaisant. Selon une autre propostion de la présente invention, un système de filtrage électrique est en outre prévu pour assu- rer la protection de la bobine secondaire contre les champs perturbateurs, le dispositif à bobine côté secondaire étant suivi d'un système de filtrage électrique dont la plage de perméabilité est accordée au train d'impulsions qui est intro- duit dans le dispositif à bobine côté primaire conformément au but recherché. Ce système de filtrage présente une caractéristique af- faiblissement-fréquence qui est choisie-de façon à rendre le dispositif à bobine côté secondaire perméable à un train d'impulsions lorsque celui-ci a été induit par l'introduc- tion, dans le dispositif à bobine côté primaire, d'un train d'impulsions bien défini et ayant une fréquence conforme au but recherché et qu'il présente ainsi lui aussi la fréquence conforme au but recherché, mais de façon à bloquer ledit dispositif à bobine côté secondaire contre les trains d'im- pulsions dont la fréquence est supérieure ou inférieure à la fréquence conforme au but recherché. Par "fréquence conforme au but recherché", on entend la fréquence à laquelle a lieu l'activation, intentionnelle et souhaitée, du dispositif à bobine primaire. Selon les besoins de chaque cas particulier, le système de filtrage peut, par exemple, être conçu sous forme de filtre passe-bas ou passe-haut qui bloque ou laisse passer toutes les fréquences supérieures à une fréquence limite. Cependant, ce système est de préférence réalisé sous forme de filtre passe-bande, perméable entre deux fréquences limites, mais agissant comme verrouillage au-dessous et au-dessus de cette gamme. Ce cou- plage du dispositif à bobine secondaire et de la chaine de filtrage permet d'obtenir, de façon très simple mais néam- moins fiable, une protection bien contrôlée et efficace con- tre les champs électromagnétiques perturbateurs. Une disposition particulièrement avantageuse du dispo- sitif à bobine côté secondaire consiste en ce que ledit dis- psoitif est logé dans un carter qui présente deux évidements séparés l'un de l'autre, au moins pour l'essentiel, par un fond intermédiaire, et qui se font face, et dont l'un est réalisé sous forme annulaire au moyen d'un noyau en saillie sur le fond intermédiaire, et sert à recevoir le dispositif à bobine, à la manière d'une demi-coquille de cuirasse, tan- dis que l'autre évidement sert à recevoir des composants électriques et sous-ensembles électroniques prévus en aval du dispositif à bobine ainsi que la charge d'amorçage éventuellement prévue. On obtient ainsi un ensemble compact de petite taille qui peut même résister, par exemple, aux grandes forces d'accélération qui interviennent dans les armes automatiques. Si le carter, destiné par exemple au dispositif de mise à feu électrique consumable d'une charge propulsive, est réalisé en un matériau combustible, tel que la poudre de charge propulsive ou un e matière plastique, le cas échéant en mélange avec un explosif, une caractéristique de la pré- sente invention prévoit que ce carter combustible dans le- quel est logé le dispositif à bobine c8té secondaire, soit réalisé en un matériau non métallique dans lequel sont in- corporés des particules d'un matériau magnétique et/ou con- ducteur de l'électricité, pour obtenir un renforcement du flux magnétique qui traverse la bobine secondaire et/ou un blindage redondant de l'ensemble du dispositif à bobine côté secondaire contre les sources de rayonnement perturbateur. Lorsque le dispositif à bobine côté secondaire doit être consuriable, il s'avère en outre avantageux de réaliser la bobine secondaire avec un fil métallique fournissant de l'énergie lors de sa réaction, et une caractéristique addi- tionnelle de la présente invention prévoit donc que le fil conducteur de l'électricité qui constitue le dispositif à bobine côté secondaire soit en un matériau métallique sujet à une réaction exothermique lorsqu'il est exposé à -une température élevée. On peut à cet égard utiliser un pyrométal du commerce, qui sert par exemple pour les moyens d'amorçage à fil, et qui est constitué, pour l'essentiel, par un mélange bimétallique à base de palladium-aluminium ou de platine-aluminium, et qui, lorsqu'il est chauffé à une température de transformation caractéristique, subit une réaction exothermique en formant un alliage et br le avec déflagration sans apport d'oxygène. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés de façon schéma- tique par le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un schéma des circuits primaire et secondaire d'un dispositif destiné à assurer la transmission sans contact d'énergie électrique; - la figure 2 est un schéma plus détaillé du circuit se- condaire; - la figure 3 montre la réalisation industrielle du circuit secondaire, et - la figure 4 montre le principe de la transmission d'énergie électrique. Sur la figure 1, le circuit primaire est constitué par le circuit de commande 1 et le dispositif à bobine côté primaire 2. Le fonctionnement du circuit de commande 1 ou de ses ensembles, indiqués ci-après, est assuré par une ten- sion continue ou alternative, par l'intermédiaire-de l'ali- mentation en courant 3. La tension est de préférence compri- se entre 12 et 240 V. Le générateur d'impulsions 4 du cir- cuit de commande 1 sert à produire des impulsions rectangu- laires successives ayant une fréquence réglable. Le train d'impulsions est transmis à la première entrée de la porte ET 5. La seconde entrée de cette porte est reliée à l'inter- rupteur temporisé 6, dont le temps de fonctionnement est ré- glable et adapté au niveau de l'énergie à transmettre. L'in- terrupteur temporisé 6 est mis en action par l'intermédiaire du déclencheur 7 et ne met sous tension la seconde entrée de la porte ET 5 que pendant son temps de fonctionnement préé- tabli t. De ce fait, le train d'impulsions produit par le générateur d'impulsions 4 est reçu sous forme de "paquet d'impulsions", limité dans le temps, par la sortie de la porte-ET 5, et transmis à l'amplificateur de puissance 8 monté en aval, qui est, lui, branché sur le dispositif à bobine primaire 2, lequel est logé dans une demi-coquille de cuirasse - ou dans un dispositif similaire - non représenté, établi de manière connue en fonction des fréquences. Le dispositif à bobine primaire 2 est disposé à l'inté- rieur du dispositif de tir 9, qui est ici un tube d'arme (canon). Le circuit secondaire est réalisé sous forme de circuit d'amorçage 10, qui constitue une partie d'un dispositif de mise à feu de charge propulsive 11, qui n'est esquissé que sous forme de symboles. Pour des raisons imputables à la technique du dessin et contrairement à la réalité, le dis- positif de mise à feu de charge propulsive Il est représenté comme s'il remplissait pratiquement toute la section inté- rieure du tube 9. Le circuit d'amorçage 10 comporte le dispo- sitif à bobine côté secondaire 12, dont les spires sont réa- lisées avec du fil pyrophore et sont de ce fait sujettes à une réaction exothermique. La cloison à haute résistance mécanique 13, réalisée en un matériau non magnétique, de préférence le titane, est intercalée entre les deux dispositifs à bobine 2, 12. La cloison 13 ferme hermétiquement la partie obturateur 14 du tube 9 et de ce fait isole aussi le dispositif à bobine côté primaire 2 par rapport au magasin de cartouches et à la chambre de combustion 15 du tube 9, et, par conséquent, par rapport à un projectile qui doit être disposé à cet endroit. Aucun jour ou perçage mécanique n'est-requis dans la paroi de la chambre de combustion pour la transmission de l'énergie d'amorçage. Après que le déclencheur 7 ait été actionné, le dispositif à bobine secondaire 12 dispose d'un "paquet d'impulsions" qui, selon le principe d'induction, est équivalent au signal reçu au dispositif à bobine primaire 2. Le dispositif à bobine secondaire 12 est suivi d'un système de filtrage 16, réalisé par exemple sous forme de filtre passe-bande, qui n'est pas- sant que lorsque la gamme des fréquences de l'impulsion d'a- morçage dans le dispositif à bobine primaire est conforme au but recherché, et qui effectue ainsi le blocage par rapport aux sources de rayonnement perturbateur. On est ainsi assuré que seul le "paquet d'impulsions" induit par le signal d'amor- çage conforme au but recherché peut passer à travers le sys- tène de filtrage 16 et charger l'accumulateur d'énergie d'a- morçage 18 monté en aval, qui est un condensateur, par l'in- termédiaire d'un élément redresseur 17, par exemple d'une diode. L'accumulateur d'énergie d'amorçage 18 est relié à l'élément de mise à feu ou détonateur électrique 20 par l'intermédiaire d'un interrupteur à valeur de seuil 19. Grâ- ce à l'action de cet interrupteur à valeur de seuil 19, la charge du condensateur n'est transmise à l'élément de mise à feu ou détonateur 20 qu'après que la tension d'amorçage ait dépassé un seuil bien défini. A cet effet, l'interrupteur est réalisé, par exemple, sous la forme d'un thyristor ou transistor à effet de champ 21 intercalé entre le condensa- teur et l'élément de mise à feu, et dont l'entrée de commande est branchée sur le condensateur par l'intermédiaire d'une diode Zener 22. La tension Zener détermine par conséquent la tension d'amorçage de seuil. Lorsque cette valeur est dépas- sée au condensateur 18, la diode Zener 22 devient conductrice, le thyristor ou le transistor à effet de champ 21 est rendu passant, c'est-àdire que sa résistance devient extrêmement faible, et l'énergie accumulée dans le condensateur 18 est ainsi transmise à l'élément de mise à feu ou détonateur 20, dont elle provoque le déclenchement. La réalisation, sur le plan de la technique des connexions, du circuit d'amorçage 10 destiné à assurer l'amorçage élec- trique sans contact d'explosifs primaires, y compris les circuits de commutation électroniques, est représentée sur la figure 2, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes références numériques. Sur cette figure 2, l'élément de mise à feu ou détonateur 20 est relié par une ligne en traits discontinus au reste du circuit qui constitue un bloc compact et autonome, ainsi que cela est expliqué par la figure 3. La figure 3 représente une coupe longitudinale, agrandie deux fois, d'un mode de réalisation industriel possible du circuit secondaire. Le carter 23 est réalisé avec un mélange combustible de poudre de charge explosive et d'un matériau en forme de particules, magnétique et bon conducteur de l'é- lectricité, par. exemple de la poudre de fer. Comme poudre de charge propulsive, on peut, par exemple, utiliser de la nitro- cellulose, des poudres à deux, trois ou plusieurs bases, ou bien aussi des combustibles dits "composites". La poudre de charge propulsive peut aussi être remplacée, partiellement ou entièrement, par des explosifs, le cas échéant en mélange avec des liants. Les explosifs peuvent être du type primaire ou du type secondaire, par exemple de l'octogène, notamment de l'octogène-O, de l'hexanitrostilbène, du triaminonitrate de guanidine,de l'hexanitrodiphényloxyde ou du dipicrylsul- fone. Comme liant, on peut notamment envisager d'utiliser des résines polyester, mais aussi des polyuréthanes ou d'autres matières plastiques parfaitement combustibles. Le carter 23 comporte un fond intermédiaire 24, qui porte le noyau axial 25 façonné d'un seul tenant, et faisant sail- lie sur De fond 24, ce qui crée un évïdèment annulaire 26 dans lequel est logé le dispositif à bobine côté secondaire 12, réalisé avec un fil pyrophore sujet à une réaction exo- thermique, ce dispositif à bobine étant monté sur un support de bobine combustible 27, par exemple en matière plastique. Le carter 23 constitue ainsi en même temps pour le dispositif à bobine 12 une cuirasse en demi-coquille, la teneur-en ma- tériau magnétique en forme de particules assurant la trans- mission magnétique. En ce qui concerne ce matériau, la quantité utilisée devra être optimisée, de façon connue, dans chaque cas parti- culier, selon les propriétés magnétiques exigées, en fonction du nombre de spires de la bobine secondaire 12, de la fré- quence conforme au but recherché, de la résistance mécanique du carter, de la combustibilité, etc. Le système électronique du circuit d'amorçage secondaire est logé, sous la forme du bloc compact 29 qui est repré- senté de face, avec une masse d'enrobage combustible, dans l'évidement 28, de l'autre côté du fond-intermédiaire fermé 24. Comme masse d'enrobage, on peut utiliser, à titre d'exem- ple, des résines époxydes ou des résines polyester non satu- rées. Le dispositif à bobine 12 est branché sur le système électronique par l'intermédiaire des deux conducteurs 30. L'élément de mise à feu ou détonateur 20 est de préférence un élément à couche métallique selon le brevet RFA 20 20 016, et est maintenu en contact avec le système électronique 29. L'élément à couche métallique 20 porte la matière de mise à feu ou d'allumage 31, à base d'un explosif d'amorçage, qui est logée dans un support annulaire 32 réalisé avec une masse d'enrobage combustible. Grâce aux particules de matériau magnétique et/ou conducteur de l'électricité qui sont incor- porées dans le carter 23, celui-ci constitue en outre un blindage redondant pour l'ensemble du circuit d'amorçage secondaire combustible, par rapport aux sources de rayonne- ment perturbateur. Ce circuit d'amorçage secondaire sert de préférence de dispositif de mise à feu de la charge propulsive, dispositif électrique combustible qui comporte un carter magnétiquement conducteur, un système électronique miniaturisé et un élé- ment à couche métallique, et qui est entièrement combustible ou vaporisable, à l'exception des minuscules cristaux de silicium, particules d'oxyde d'aluminium, etc., pulvérisés du système électronique. Sur la figure 4, sont esquissées les lignes de champ magnétique 33 qui partent du dispositif à bobine côté primaire 2 comportant la cuirasse en demi-coquille 34, tra- versent la cloison 13 et induisent une tension correspondante dans le dispositif à bobine côté secondaire 12, qui comporte une cuirasse en demicoquille 35 correspondante. Bien que les cuirasses en demi--oquille soient représentées en coupe, elles ne sont pas hachurées. La transmission de l'énergie d'amorçage est réalisée sans perçages mécanique dans la chambre de combustion 15. Le fait que la cloison 13 soit réalisée en un matériau non magnétique empêche tout court- circuitage des lignes de champ magnétique entre les deux dispositifs à bobine 2, -12. Par ailleurs, les références numériques utilisées sont identiques à celles de la figure 1. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Dispositif destiné à assurer la transmission sans contact d'énergie électrique à des projectiles ou missiles lors de leur tir ou lancement, et qui comporte un dispositif à bobine côté primaire, relié au dispositif de tir, et un dispositif à bobine côté secondaire, relié au projectile, ces dispositifs à bobine étant en interaction selon le prin- cipe du transformateur, caractérisé en ce qu'entre les deux dispositifs à bobine (2,12), une cloison (13) en un matériau non magnétique, qui est capable de résister, même en cas de tirs répétés, aux sollicitations thermiques et mécaniques, est intercalée et reliée de façon fixe au dispositif de tir (9), cloison (13) qui ferme et isole le dispositif à bobine côté primaire (2) par rapport au projectile. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à bobine côté primaire (2) est précédé par un générateur d'impulsions (4), destiné à pro- duire des trains d'impulsions à fréquence relativement élevée, de préférence comprise entre 1 et 50 kHz, et notamment entre 15 et 30 kHz, et ayant des flancs aussi raides que possible. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que le dispositif à bobine côté secondaire (12) est suivi d'un système de filtrage électrique (16) dont la plage passante est accordée au train d'impulsions qui est introduit dans le dispositif à bobine côté primaire (2) con- formément au but recherché. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif à bobine côté secondaire (12) est logé dans un carter (23) qui présente deux évidements (26, 28) séparés l'un de l'autre, au moins pour l'essentiel, par un fond intermédiaire (24), et qui se font face, et dont l'un est réalisé sous forme annulaire au moyen d'un noyau (25) partant du fond intermédiaire (24), et sert à recevoir le dispositif à bobine (12) à la manière d'une cuirasse en demi-coquille (35) tandis que l'autre évi- dement (28) sert à recevoir des composants électriques et sous-ensembles électroniques (20,29) prévus en aval du dispositif à bobine (12). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le carter combustible (23), dans lequel est logé le dispositif à bobine c6té secondaire (12), est réalisé en un matériau non métallique dans lequel sont incorporées des particules d'un matériau magnétique et/ou conducteur de l'électricité. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fil conducteur de l'électri- cité qui constitue le dispositif à bobine côté secondaire (12) est en un matériau métallique sujet à une réaction exothermique lorsqu'il est exposé à une température élevée.