Brevet FR2507307A1 — publié le 19821210

PROCEDE DE MISE A FEU D'ENGIN EXPLOSIF ET ENGIN EXPLOSIF AINSI OBTENU. L'invention concerne un procédé de mise à feu d'engin explosif, notamment de mine à charge formée, comportant une charge de dé- blaiement, et dont l'allumage comporte des sécurités. L'invention concerne aussi l'engin explosif obtenu par l'application du procédé indiqué ci-dessus, cet engin explosif pouvant être notamment une mine antichar à influence destinée à être enterrée, comportant d'une part une charge de déblaiement munie d'un inflammateur électrique Il alimenté à partir d'un circuit de mise à feu, d'autre part une charge formée à titre de charge principale. Les engins explosifs auxquels l'invention s'applique sont de préférence des "coups complets", c'est-à-dire des engins inclu- ant la charge et le détonateur avec son dispositif de mise à feu Cette caractéristique technique impose des conditions de sécurité électriques et/ou mécaniques telles qu'une mise à feu intempestive ou accidentelle des artifices pyrotechniques contenant des explosifs primaires soit sans effet sur le fonctionnement de la charge principale La présente inven- tion vise à augmenter l'efficacité de la mine par action sur son disposi- tif de mise à feu et bien que ne concernant pas directement les problèmes de sécurité relatifs à l'allumage de la mine, l'invention reste compati- ble avec les dispositifs de sécurité pour la mise à feu. On décrit ci-dessous à titre d'exemple une mine anti- char qui peut aussi fonctionner lors du passage d'un véhicule à roues. Cette mine est enterrée à une profondeur de l'ordre de 15 cm Elle com- porte d'une part une charge formée, c'est-à-dire une charge plate ou une charge creuse, à action dirigée, surmontée d'un revêtement métallique de forme conique Au-dessus de ce revêtement se trouve une charge de déblaie- ment recouverte à son tour par un couvercle ou opercule métallique min- ce et légèrement élastique, disposé à la partie supérieure de la mine lors de son enfouissement Une telle mine est partiellement décrite dans le brevet français N O 2 319 874 au nom de la demanderesse Le déclenche- ment connu de cette mine, par exemple la mine dite HPD se fait en deux temps, à savoir le déclenchement de la charge de déblaiement qui chasse les matières environnantes situées au-dessus de la mine puis, après un délai de 0,1 seconde environ, déclenchement de la charge principale Cet- te disposition connue permet de bénéficier complètement de l'effet direc- tif de la charge même enfouie dans le sol et donc d'atteindre l'efficaci- té maximale lorsque la charge fonctionne entre les roues ou les chenilles du véhicule à détruire. Or une telle mine est une mine à influence dite "toute largeur", susceptible de fonctionner sous toute la largeur du véhicule, c'est-àdire aussi bien sous les chenilles ou les roues du véhicule qu'entre ces dernières Il résulte de la disposition et de la séquence de mise à feu connues décrites ci-dessus que lorsqu'une charge de cette sorte fonctionne sous la chenillé d'un char ou la roue d'un véhicule, soit la chenille se rompt, ce qui est le résultat recherché, soit un trou est formé dans la chenille (respectivement la roue) dans certaines conditions défavorables et dans ce cas, le char ou le véhicule n'a pas perdu toutes ses facultés de mobilité Il a été démontré que cet incon- vénient résultait du fonctionnement de la charge de déblaiement en pre- mier lieu Le but de l'invention est d'augmenter l'efficacité de la mine enterrée lorsque la chenille d'un char ou la roue d'un véhicule passe au-dessus de la mine. Tout en conservant les avantages de l'art antérieur ce but est atteint grâce au fait que le procédé défini en préambule est re- marquable en ce que le passage d'un objet essentiellement métallique lourd en contact avec le sol à l'aplomb de l'engin explosif provoque l'inhibition de la mise à feu de la charge de déblaiement et grâce au fait que l'engin explosif indiqué au deuxième paragraphe de la descrip- tion est remarquable en ce qu'il comporte des moyens d'inhibition qui, lors du passage d'un objet essentiellement métallique lourd à l'aplomb de la mine, empêchent le fonctionnement dudit inflammateur Il au moins pen- dant la durée T, commençant à l'instant tl, de passage dudit objet métal- lique lourd. 25073 G 7 L'idée de base de l'invention est de mettre à profit l'effet de confinement obtenu lorsqu'une pression s'exerce sur la couche de terre qui recouvre la mine pour faire fonctionner la charge principa- le non comme une charge formée, à action dirigée, qui acquiert son effi- 6 cacité maximum à partir d'une certaine distance, mais comme un explosif à usage conventionnel dont on exploite avant tout l'effet de brisance dû à l'onde de choc. Des essais ont prouvé que l'explosion de la mine selon l'invention sous la chenille d'un char brisait à coup sûr cette dernière. La description qui suit en regard des dessins annexés, le tout donnéà titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure la est le schéma d'un premier mode de réalisa- tion de l'engin explosif selon l'invention avec coupe partielle arrachée et renvoi de 900 entre les parties supérieure et inférieure du schéma. La figure lb montre une variante du premier mode de réa- lisation. La figure 2 montre le détail des moyens d'inhibition pour un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 3 est le schéma synoptique du dispositif de mise à feu conforme au deuxième mode de réalisation. La figure 4 est le schéma synoptique du dispositif de mise à feu selon un troisième mode de réalisation. L'engin explosif selon la figure À, comporte, à sa par- tie supérieure représentée en coupe avec arrachement une charge formée 1 munie à sa partie inférieure d'un relais pyrotechnique non représenté et d'un revêtement conique 2, ce revêtement étant surmonté par une charge de déblaiement 3 fermée par un couvercle ou opercule supérieur 4 L'opercule 4 est constitué par une tôle métallique mince qui présente une certaine souplesse dans le sens de la flèche 5 sur le dessin Une enveloppe tubu- laire 6, qui est visible avec un renvoi d'angle de 9 00 à la partie supé- rieure et à la partie inférieure de la figure 1, comporte à son extrémité supérieure un alésage axial permettant de retenir un inflammateur I'1 qui renferme une résistance électrique 7 entourée d'une petite charge de pou- dre Les fils de connexion 8 de l'inflammateur I 1 cheminent dans une rai- nure longitudinale non représentée ménagée à l'intérieur du tube 6 A la partie inférieure du tube 6 est assujetti un plateau métallique non re- présenté, au-dessous duquel sont fixés les différents éléments représen- tés à la partie inférieure de la figure 1, ces éléments étant notamment un axe 9 autour duquel peut tourner un rotor 10 immobilisé dans le sens axial, un inflammateur I 2 à commande électrique, une cale 11 et un pion d'ancrage de ressort 12 Dans l'épaisseur du rotor 10, un alésage cylindrique permet de loger une amorce détonateur 13 à commande électrique qui est immobilisée de façon connue dans son logement Un ressort de traction 13, tendu entre le pion 12 et un crochet 14 solidaire du rotor 10, solli- cite le rotor 10 dans le sens géométrique direct L'inflammateur I 2 est muni d'une goupille 16, de préférence en matière plastique qui retient le rotor 10 dans la position dite'de sécurité Lors de la mise à feu del'in- flammateur I 2, la goupille 16 est détruite et autorise la rotation du ro- tor, sollicité par le ressort de traction 13 jusqu'à la cale fixe 11 Le rotor 10 se trouve alors dans la deuxième position dite d'armement, non représentée, dans laquelle l'amorce détonateur I 3 se trouve en contact étroit avec le relais pyrotechnique d'amorçage de la charge principale. Ce relais, non représenté, est disposé à la partie inférieure de la char- ge principale et dans l'axe du tube 6 Dans sa position dite d'armement, l'amorce détonateur 13 est capable de provoquer à coup sûr l'explosion de la charge principale Par contre, si l'amorce détonateur I 3 est mise à feu dans la position de sécurité qui est celle représentée à la figure 1, cette mise à feu est sans effet sur le relais à cause de son éloignement, et sur la charge principale 1 grâce à la présence du plateau métallique qui est interposé entre le rotor 10 et la charge 1 L'amorce détonateur I 3 est alimentée par les conducteurs 17-dont une partie 18 est extensible pour permettre la rotation du rotor 10 sous l'action du ressort 13 Les résistances de mise à feu des inflammateurs I et 12 sont disposées en série et alimentées à partir des bornes A et la résistance de mise à feu de l'amorce détonateur 13 est alimentée à partir des bornes B Le partie de la mine décrite ci-dessus en référence à la figure Il correspond à l'art antérieur connu et son fonctionnement est le suivant:- Un dispositif électrique et électronique décrit ci-des- sous plus en détail en référence aux figures 3 et 4 provoque, aux bornes A à un instant t 2 pendant le passage d'un char ou d'un véhicule à roues au-dessus de la mine, une première impulsion électrique, par exemple une impulsion de tension d'une amplitude de 4 V et d'une durée de 10 ms, la- quelle provoque simultanément l'explosion de la charge de déblaiement 3 qui chasse le couvercle 4 et la terre disposée au-dessus, et la destruc- tion de la goupille 16 qui fait passer le rotor 10 de la position de sé- curité à la position d'armement sûr Le dispositif électronique est con- çu de façon que 100 me après l'instant t 2 une deuxième impulsion sembla- ble à la première impulsion apparue en A apparaisse aux bornes B L'amorce détonateur 13 explose alors et l'explosion est communiquée à la charge principale par l'intermédiaire du relais non représenté Ce fonctionne- ment reste le même sous toute la largeur du char ou du véhicule à roues, c'est-à-dire que la mine explose ainsi entre chenilles, entre roues ou sous une roue ou une chenille. Selon l'invention, un interrupteur à pression 20 est lo- gé dans la charge de déblaiement, l'opercule 4 étant misen appui sur cet interrupteur à pression L'interrupteur 20 comporte des contacts électri- ques 21 normalement ouverts En présence d'un objet lourd sur la couche de terre qui recouvre la mine, la pression ainsi exercée est transmise, via la terre, et fait fléchir l'operculé 14 qui joue le rôle d'une membra- ne élastique, l'interrupteur à pression 20 est comprimé et les contacts 21 se ferment Les contacts 21 étant reliés par des conducteurs 22 aux fils de connexion 8 de l'inflammateur Il, te dernier est mis en court-cir cuit Si pendant la fermeture des contacts 21 une impulsion électrique telle que définie ci-dessus apparalt en A, la résistance 7 étant shuntée par les conducteurs 22 n'est traversée que par un courant insignifiant; par contre l'inflammateur I 2 fonctionne, sa résistance étant parcourue par un courant sensiblement égal au double de celui qui existe lors du fonctionnement selon l'art antérieur, ce fonctionnement étant suivi 0,1 s plus tard par celui de l'amorce détonateur I 3 en position d'armement, ce qui provoque l'explosion de la charge principale 1 alors que la charge de déblaiement n'a pas explosé préalablement Lors de l'explosion de la mi- ne, la charge de déblaiement, constituée par de la poudre noire, est sim- plement dispersée et tout se passe pratiquement comme si cette charge de déblaiement n'était pas présente dans la mine du fait que son explosion requiert un temps de l'ordre de quelques ms alors que celle de la charge principale est typiquement inférieure à 1 ma L'effet de confinement étant ainsi conservé et accru grâce à la présence de l'objet lourd au-des- sus de la mine, jusqu'à l'explosion de la charge principale 1, cette charge principale est défocalisée et n'agit plus comme une charge formée, l'efficacité de l'explosion étant plutôt obtenue par l'onde de chos Sur 250730 7 la figure 1 on a représenté les conducteurs 22 traversant la paroi de l'enveloppe tubulaire 6 à travers des orifices 23 Une étanchéité de ces orifices, non représentée, est prévue, pour éviter que la poudre consti- tuant la charge de déblaiement 3 ne pénètre dans l'enveloppe tubulaire 6. 6 D'autre part, on peut prévoir de régler la course de l'interrupteur à pression 20 et/ou sa distance à la membrane, de telle sorte que l'inter- rupteur se ferme au-delà d'un certain seuil de pression prédéterminé. Bien entendu, et sans sortir du cadre de l'invention, on obtiendrait le même résultat en utilisant un interrupteur qui soit normalement fermé au repos et qui s'ouvre sous l'effet de la membrane Il faut alors brancher Il et I 2 en parallèle et disposer l'interrupteur en série avec Iil Le schéma électrique de cette variante est représenté à la figure 1 b sur la- quelle l'interrupteur à pression est référencé 24 Ce premier mode de réalisation de l'invention, et sa variante, sont avantageux dans la mesu- re o l'inflammateur Ij est inhibé lors et seulement lors de la présence d'un objet lourd (essentiellement métallique en général) à l'aplomb de la mine, mais il peut présenter certains inconvénients: selon la nature des terrains qui sont plus ou moins compressibles et selon la pression varia- ble qui peut être exercée par un véhicule il peut s'avérer difficile de régler la sensibilité de l'interrupteur à pression 20 D'autre part, une mine enfouie dans le sol subit déjà une pression résiduelle résultant-de son environnement, cette pression n'étant pas négligeable notamment en période de gel Il faut noter toutefois qu'un fonctionnement indésirable de l'interrupteur à pression par rapport au fonctionnement souhaité dé- crit ci-dessus ne nuit pas aux dispositifs de sécurité pour l'allumage de la mine. Les mines modernes sont munies d'un allumeur à influen- ce capable dé déclencher la charge sous toute la largeur du véhicule (char ou véhicule à roues) Ces allumeurs sont munis par exemple de cap- teurs magnétique, sismique, acoustique, à induction mutuelle ou autres qui assurent le déclenchement de la charge Pour améliorer le pouvoir de discrimination entre les véhicules visés et les autres perturbations éventuelles, au moins deux capteurs (détecteurs), de types différents sont présents dans la mine D'autre part, la plupart de ces capteurs pro- duisent des signaux électriques différents selon que la mine se trouve entre ou sous les chenilles (respectivement les roues) Ce type de cap- teur est dénommé dans la suite du texte, capteur discriminant C'est notamment le cas pour le capteur sismique et pour le capteur magnétique dont l'amplitude est plus élevée lorsque la chenille (la roue) passe sur la mine Pour le capteur magnétique notamment, cette propriété est due à la distance à la cible: pour une mine enfouie à une profondeur standard de 15 cm, la distance entre la mine et le dessous d'un char est de 65 cm environ alors que la distance entre la mine et la chenille est de 15 cm. De plus, le pouvoir de discrimination est accru par le fait que la loi de variation du signal en fonction de la distance d est une loi en 1/d Dans le cas o il ne s'agirait pas d'une influence magnétique mais d'une autre influence, la discrimination entre chenille et dessous du char peut se faire sur la base d'autres caractéristiques du signal reçu par les capteurs, par exemple la différence des temps de transit pour un cap- teur du type radar ou à ultrasons. On peut utiliser la présence d'un capteur discriminant dans la mine pour mettre en oeuvre d'autres modes de réalisation de l'in- vention tels que ceux décrits ci-dessous en référence aux figures 2, 3 et 4. Les figures 2 et 3 sont relatives à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 2 est schématisé un capteur de pression constitué par une membrane élastique (non représentée) qui est cou- plée à un transducteur de pression ou de déplacement constitué par une couche de matériau piézoélectrique 26, par exemple en titanate de baryum recouverte par des couches métalliques 27 faisant office d'électrodes. Ce capteur a la propriété de transformer les variations de pression ou de déplacement, symbolisées par les flèches 28 en un signal électrique qui lui est approximativement proportionnel entre les électrodes 27 On n'utilise donc pas dans ce cas une pression statique comme dans le pre- mier mode de réalisation mais des variations de pression, ces variations pouvant d'ailleurs donner lieu à des déclenchements pyrotechniques ac- tifs ou d'inhibition dans la mine, même si elles ont une amplitude fai- ble Selon l'invention, les électrodes du capteur 25 sont reliées à des moyens d'inhibition 29 par un circuit différentiateur constitué par la capacité interélectrodes du capteur et une résistance R en parallèle, les moyens d'inhibition 29 étant constitués par un amplificateur de si- gnaux alternatifs 31 lui-même suivi d'un circuit à seuil d'un type connu 32 dont la fonction est de délivrer une impulsion chaque fois que la grandeur électrique d'entrée dépasse un seuil de valeur prédéterminée. Selon le deuxième mode de réalisation le signal de sortie des moyens d'inhibition 29 est transmis à un organe temporisateur 33 qui transfor- me chaque impulsion qu'il reçoit en un créneau de tension ou de courant de durée-T prédéterminée Le signal de sortie du temporisateur 33 comman- de un interrupteur 34 qui est fermé pendant le temps du créneau de façon à court-circuiter l'inflammateur I et ouvert en l'absence de créneau Le temporisateur 33 est par exemple un circuit monostable commandé sur front montant ou descendant et l'interrupteur 34 un transistor à effet de champ commandé par sa grille Une impulsion étant produite sensiblement à l'ins- tant ti qui marque le début du passage de la chenille ou de la roue, le temps T, commençant aussi sensiblement à l'instant t 1 est déterminé de façon qu'il soit supérieur au temps de passage du véhicule ou du char. T est par exemple égal à 10 s. La figure 3 est le schéma synoptique du dispositif de mise à feu conforme au deuxième mode de réalisation Un capteur discri- minant, par exemple le capteur sismique 25 a ses bornes reliées à un cir- cuit de traitement du signal sismique 36 dont la sortie est fournie à un circuit-porte ET 37 Un deuxième capteur, par exemple un capteur magnéti- que 38 a ses bornes reliées à un circuit de traitement du signal magnéti- que 39 dont la sortie est fournie à une deuxième entrée du circuit-porte ET 37 Les circuits 36 et 39 comportent, de façon connue des amplifica- teurs, des filtres, des circuits à seuil, des intégrateurs Lors de la présence d'un véhicule sur la mine, les signaux électriques émis en 25 et en 38 sont traités en 36 et en 39 et après un temps de retard prédétermi- né de l'ordre de 0,5 S après l'instant t 1 des signaux en forme d'impul- sion de tension apparaissent à la sortie des circuits 36 et 39 Il en ré- sulte une impulsion de déclenchement 41 en sortie du circuit-porte ET 37. L'impulsion 41 est fournie directement à un premier circuit de mise à feu MAF 1 qui commande la mise à feu des inflammateurs I et 12 disposés en série et à un deuxième circuit de mise à feu MAF 2 commandant la mise à feu de l'amorce détonateur 13 par l'intermédiaire d'un circuit à retard 42 essentiellement constitué par exemple par une résistance et une diode Zener dont le point commun est relié à un condensateur Le circuit 42 retarde l'impulsion 41 de 0,1 S environ De façon connue, les circuits MAF 1 et MAF 2 comportent des thyristors et des condensateurs de mise à feu et transforment l'impulsion 41 qu'ils reçoivent en une impulsion ca- '07307 librée d'amplitude égale à 4 V et de durée égale à 10 ms environ A la figure 3 sont aussi représentées les sécurités électriques pour le stoc- kage de la mine, constituées par des commutateurs à deux positions à com- mande manuelle commune symbolisée-par le trait interrompu 46 Pendant le stockageles commutateurs 43 et 44 ont la position représentée sur la figure de façon que tous les conducteurs des inflammateurs Il, I 2, 13 soient reliés à la masse avec isolation galvanique par rapport aux cir- cuits de mise à feu MAF 1 et MAF 2 Lors de la mise en place de la mine dans le sol, l'opérateur actionne la barrette 46 qui met les commutateurs 43 et 44 dans leur deuxième position, active, non représentée sur la fi- gure Le dispositif selon l'invention déjà décrit en référence à la figu- re 2 est représenté à la partie supérieure de la figure 3 en 29, 33 et 34. La figure 4 représente un troisième mode de réalisation de l'invention pour lequel les mêmes références représentent les mêmes éléments qu'à la figure 3 et pour lequel est exploité comme capteur dis- criminant un capteur magnétique 47, par exemple du type décrit dans le brevet français no 1 451 481 A la différence de ce qui apparalt sur la figure 3, ce troisième mode de réalisation'comporte trois circuits de mi- se à feu et en particulier un circuit de mise à feu MAF 1 ' de 1 'inflamma- teur I et un-circuit de mise à feu MAF 1 " de liinflammateur I 2, tous deux reliés à la sortie du circuit-porte ET 37 De même, la sécurité électri- que est constituée par trois commutateurs à deux positions 44, 48 et 49 à commande manuelle commune 51 Selon l'invention, les moyens d'inhibi- tion 52 transforment les variations de champ magnétique qu'ils reçoivent du capteur magnétique 47 en une impulsion qui est transmise au circuit MAF 1 ', et qui inhibe dans ce dernier, par tout moyen connu, soit l'impul- sion 41 elle-même reçue ultérieurement au temps t 1 sur l'autre entrée du circuit MAF 1 ' soit l'effet de cette impulsion, la durée d'inhibition étant égale à la durée T précédemment définie. Il faut noter que dans tous les modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, un fonctionnement intempestif des moyens d'inhibition tels que 20, 29, 52, qui ne s'accompagnerait pas de l'explo- sion de la mine n'altère en rien un bon fonctionnement ultérieur de cet- te dernière. RÉPUBLIQUE FRAN AISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS BREVET 2 507 308 D'INVENTION CERTIFICAT D'UTILITÉ CERTIFICAT D'ADDITION Aucun titre n'est publié sous ce numéro REVENDICATIONS: 1 Procédé de mise à feu d'engin explosif, notamment de mi- ne à charge formée, comportant une charge de déblaiement, et dont l'allu- mage comporte des sécurités caractérisé en ce que le passage d'un objet essentiellement métallique lourd en contact avec le sol à l'aplomb de l'engin explosif provoque l'inhibition de la mise à feu de la charge de déblaiement. 2 Engin explosif, notamment mine antichar à influence des- tinée à être enterrée, comportant d'une part une charge de déblaiement munie d'un inflammateur électrique I alimenté à partir d'un circuit de mise à feu MAFI, d'autre part une charge formée à titre de charge princi- pale, fonctionnant conformément au procédé selon la revendication 1 ca- ractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'inhibition qui, lors du pas- sage d'un objet essentiellement métallique lourd à l'aplomb de la mine, empochent le fonctionnement dudit inflammateur I 1 au moins pendant la durée T, commençant à linstant tl, de passage dudit objet métallique lourd 3 Engin explosif selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits moyens d'inhibition sont constitués par un interrupteur à pression logé dans la charge de déblaiement, dont le changement d'état est provoqué par le passage dudit objet métallique lourd en contact avec le sol à l'aplomb de l'engin explosif. 4 Engin explosif comportant un allumeur à influence muni de capteurs répondant à des effets physiques de nature différente selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur discriminant qui produit des signaux électriques différents selon que le- dit objet métallique lourd en contact avec le sol passe soit à l'aplomb de la mine soit à proximité immédiate de cette dernière et que lesdits moyens d'inhibition reçoivent lesdits signaux de sortie dudit capteur dis- criminant et produisent une impulsion électrique sensiblement à l'instant t 1 lorsque et seulement lorsque ledit objet métallique lourd passe à l'aplomb de la mine. Engin explosif selon l'une des revendications 2 à 4 ca- ractérisé en ce que lesdits moyens d'inhibition provoquent le court-cir- cuit ou la mise hors circuit de l'inflammateur Il au moins pendant ladi- te durée T. 6 Engin explosif comportant un circuit de mise à feu MA Fi' particulier pour l'inflammateur I 1 selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite impulsion est fournie audit circuit de mise à feu MAF 1 ' pour empocher le fonctionnement de ce dernier pendant une durée au moins égale à T.