Brevet FR2634013A1 — publié le 19900112

Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs de sécurité et d'armement pour sous-projectiles. D'une façon habituelle les dispositifs de sécurité et d'armement comportent un volet qui est susceptible d'occuper au moins deux positions: une position de sécurité dans laquelle la chaîne pyrotechnique se trouve interrompue, et une position d'armement dans laquelle l'initiation de cette chaîne est possible, cette initiation intervenant à l'issue d'un intervalle de temps qui est déterminé par une fusée (électronique ou mécanique). Les volets, qu'ils soient animés d'un mouvement de rotation ou de translation, sont actionnés, après libération d'une ou plusieurs sécurités, par un organe moteur du type ressort. Les brevets FR2461922 et US3425353 montrent deux exemples de réalisation de dispositifs de sécurité et d'armement dans lesquels le volet de sécurité est un rotor mu par un ressort spiral. L'inconvénient majeur de tels dispositifs est l'absence de certitude quand à la reproductibilité du mouvement du volet. En effet, la bonne exécution des fonctions du dispositif est tributaire de 11 invariabilité des caractéristiques mécaniques des ressorts employés, et cela malgré des stockages de longues durées dans des ambiances climatiques diverses. Si une telle incertitude pouvait être tolérée pour des projectiles de type moyen calibre, en raison de leur coût réduit et de leur mode d'utilisation (tir en rafale autorisant un certain pourcentage de défaillances sans trop pénaliser l'efficacité globale), elle devient inacceptable pour des projectiles, dits "intelligents" dans lesquels le fonctionnement correct est conditionné pnr l'exécution d'une séquence complexe d'événements (tels dépotages, déverrouillages, déploiement d'ailettes, basculements, mise à feu etc..). La multiplicité des événements dont la commande est pyrotechnique entraîne une multiplication des dispositifs de sécurité et d'armement, et corrélativement une multiplication des causes possibles de disfonctionnement. Ces derniers devenant ici inacceptables en raison du tir d'un petit nombre de projectiles dont la probabilité de fonctionnement doit être égale à l'unité. C'est le but de l'invention que de proposer ' un dispositif de sécurité et d'armement qui permette d'éviter l'emploi de ressorts pour faire passer le volet de sécurité d'une position à une autre. Le dispositif de sécurité et d'armement selon l'invention utilisera, pour provoquer un tel mouvement, l'énergie qui sera disponible à un instant donné sur la trajectoire du projectile, (travail des forces d'inerties de translation ou de rotation). Cette énergie étant prise sur trajectoire, on s'affranchit ainsi des risques liés à la modification du potentiel d'une énergie stockée, et on supprime une cause de défaillance. Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de sécurité et d'armement pour un sous-projectile qui est disposé à l'intérieur d'un conteneur et qui est libéré par ce dernier sur trajectoire, dispositif comportant un volet de sécurité susceptible de passer, par l'action d'un organe moteur, d'une position de sécurité à une position d'armement, et caractérisé en ce que l'organe moteur comprend une crémaillère, qui vient engrener sur une denture, portée par le volet de sécurité ou par un pignon intermédiaire, et qui est solidaire d'une tige, qui est immobilisée par le conteneur ou par un autre sous-projectile, et dont la translation est commandée par le mouvement d'un actionneur consécutivement à la désolidarisation du sous-projectile et du conteneur. Le dispositif de sécurité selon l'invention comprend un premier organe de blocage du volet de sécurité dans sa position de sécurité, organe dont l'effacement est interdit par un moyen d'immobilisation, ainsi qu'un deuxième organe de blocage du volet de sécurité dans sa position d'armement. Dans le cas d'un sous-projectile se trouvant ralenti après sa séparation du conteneur par un dispositif de freinage, l'actionneur sera avantageusement constitué par le dispositif de freinage. Dans le cas d'un sous-projectile animé d'un mouvement de rotation, l'actionneur sera constitué par une masselotte, et la translation de la tige sera provoquée par la force d'inertie centrifuge qui s'exercera sur la masselotte après séparatioh du sous-projectile et du conteneur. Selon une variante de réalisation le dispositif de sécurité et d'armement selon l'invention comporte des moyens permettant la désolidarisation de la tige et de l'actionneur après passage du volet de sécurité en position d'armement. Ces moyens de désolidarisation pourront comprendre une bague entretoise portant une amorce de rupture. Dans le cas où l'actionneur est une masselotte apte à coulisser dans un logement cylindrique du sous-projectile, les moyens de désolidarisation pourront consister en une division de la masselotte en au moins deux segments, les segments étant rendus solidaires de la tige par une concordance de formes avec un profil porté par cette dernière lorsqu'ils se trouvent maintenus en contact les uns avec les autres à l'intérieur du logement cylindrique. Un dispositif de sécurité et d'armement selon l'invention et destiné à une fusée comportant au moins une amorce électrique, sera tel que la tige porte un premier élément d'interrupteur qui vient en appui sur un deuxième élément d'interrupteur au cours de sa translation, fermant ainsi un contact électrique du circuit de mise à feu de l'amorce. L'amorce électrique pourra être solidaire du volet de sécurité, un de ses pôles se trouvant en contact électrique avec une surface conductrice non portée par le volet, et l'autre pôle de l'amorce étant en contact électrique avec un doigt porté par ledit volet, le doigt étant alors lui-même en contact électrique avec cette surface conductrice dans la position de sécurité et au cours du mouvement du volet, et se trouvant en contact électrique avec le premier élément d'interrupteur quand le volet se trouve en position d'armement. L'invention sera mieux compr-ise à la lecture de la description de modes particuliers de réalisations, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 représente schématiquement, en position de sécurité, un premier mode de réalisation d'un dispositif de sécurité et d'armement selon l'invention. Les Figures 2, 3, 4 et 5 sont des vues de la précédente en coupes suivant les plans B-B, D-D, A-A, et C-C respectivement. La Figure 6 montre le circuit imprimé d'interconnexion. La Figure 7 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de l'invention (en position de sécurité). Les Figures 8, 9, 10 et 11 sont des vues de la précédente en coupes suivant les plans E-E, F-F, G-G et H-H respectivement. Les Figures 12A et 12B montrent en détail la liaison tige masselotte. En se reportant à la Figure 1, un dispositif de sécurité et d'armement 1 (appelé par la suite DSA) est solidaire d'un sous-projectile 2 qui n'est pas représenté en détail, et qui est disposé à l'intérieur d'un conteneur 38 dont seul le fond est visible ici. Le conteneur constitue le corps d'un projectile principal tiré de façon conventionnelle par un canon à tube rayé. Le sous-projectile est destiné à poursuivre après séparation de son conteneur une trajectoire propre. Un dispositif de freinage de type parachute déployable 41 est prévu et il se sépare du sous-projectile après avoir réduit sa vitesse, comme cela sera exposé ci-après. Une structure de projectile comprenant un conteneur et des sous-projectiles dispersables sur trajectoire est connue, et on pourra se reporter par exemple aux brevets FR2313657, Ex0195854 et FR2260772. Ce dernier document décrit plus particulièrement un artifice éclairant chassé d'un conteneur par une charge de dépotage et ralenti par un parachute qui se déploie après libération du conteneur. Le DSA comprend un corps en deux partie 3 et 4 disposées dans un logement aménagé à la partie arrière du sousprojectile 2 et fermé par un couvercle 6. Le DSA est représenté sur la Figure 1 en transparence, il comporte un volet de sécurité 8 qui porte une amorce électrique 20 (voir Figure 3), le volet est monté sur le corps 3'par des tourillons 9 qui lui permettent un mouvement de rotation relativement à ce dernier. En position armée l'amorce électrique 20 est en regard d'un relais pyrotechnique 11 porté par le corps 3 et destiné à venir initier la charge principale 10 du sous-projectile. Le volet 8 est immobilisé dans sa position de sécurité par un premier organe de blocage 31, qui est un axe poussé vers le volet par un ressort et dont une extrémité vient ainsi se placer dans un logement aménagé sur le volet. Le déplacement de cet axe est interdit par un moyen d'immobilisation 32 (voir Figure 4) qui est un piston, poussé par un ressort, et venant se loger-dans une gorge annulaire portée par l'axe. Cet organe de blocage est représenté de façon détaillée sur la Figure 7. Le volet de sécurité porte une denture circulaire sur laquelle vient engrener une crémaillère 13 portée par une tige 12 (voir Figure 2). La tige 12 est apte à coulisser relativement au corps 3,4 parallèlement à l'axe D-D, jusqu'à venir en butée sur l'écrou 15, elle est rendue solidaire par filetage d'une bague entretoise 16, qui porte, pincé entre un épaulement et une goupille 18, un actionneur qui comprend ici un plateau 14 solidaire du dispositif de freinage de type parachute 41 représenté replié dans un logement cylindrique 42 du conteneur 38. Le conteneur est en contact avec le plateau 14 et immobilise ainsi la tige 12. La bague entretoise 16 porte une gorge annulaire 17 qui forme une amorce de rupture. La bague constitue un moyen de désolidarisation de la tige et de l'actionneur. Pincé entre les deux parties 3 et 4 du corps se trouve un circuit imprimé d'interconnexion 7 qui sera décrit plus en détail par la suite. Une plaque de centrage 5 positionne l'extrémité de la tige 12 relativement au corps du DSA. La tige 12 entraîne dans son mouvement de translation un premier élément d'interrupteur électrique 33, qui coulisse dans une cage de guidage isolante 36, jusqu a venir en contact avec un deuxième élément d'interrupteur électrique 34, comprennant quatre fiches 37, et solidaire du circuit imprimé 7. Un ressort 35 maintien les deux éléments d'interrupteur éloignés l'un de l'autre quand le DSA est dans sa position de sécurité. Les Figures 3 et 5 montrent en detail la structure du volet de sécurité 8. Celui-ci est réalisé en un matériau conducteur, l'amorce électrique 20 est disposée dans un logement cylindrique radial et est appuyée par un organe de maintien 21 contre un épaulement de ce logement. L'organe de maintien 21 comprend une pince venant enserrer le premier pôle -24 de l'amorce et un ressort 23 prenant appui à la fois sur la pince et sur un plot de contact 22, un couvercle fileté maintient en place amorce, ressort et plot de contact. En position de sécurité le plot de contact vient en appui sur un bouchon de mise en place 19. Un conducteur 25, faisant un angle de 90' avec l'axe du bouchon 19, se trouve isolé électriquement du corps conducteur du DSA par une gaine 26. En se reportant à la Figure 5, le volet 8 porte, monté coulissant dans un logement radial, un doigt de contact 27 qui est poussé vers le corps du DSA par un ressort. Le doigt de contact 27 est relié électriquement par une liaison de court-circuit 28 au bouchon de mise en place 19 lorsque le volet 8 est dans sa position de sécurité. Lorsque le volet vient dans sa position d'armement, le doigt 27 poussé par le ressort vient se positionner dans un logement de blocage 30 réalisé dans le corps 3, et se trouve alors relié électriquement au circuit 7 par une liaison 29. Le doigt 27 et le logement 30 constituent ainsi un deuxième organe de blocage du volet 8 dans sa position d'armement. Ainsi, lorsque le volet est dans la position de sécurité, un pôle de l'amorce 20 est en contact électrique avec le bouchon de mise en place 19 par l'intermédiaire du plot de contact 22, et l'autre pôle de l'amorce (qui est sa surface périphérique) est en contact électrique avec le doigt de contact 27 par l'intermédiaire du volet lui-même. On voit donc que les deux pôles de l'amorce se trouvent en court-circuit quand le volet est en position de sécurité cela par l'intermédiaire de la liaison 28. Les deux pôles se trouvent encore en court-circuit pendant le mouvement de rotation du volet, en effet le plot 22 et le doigt 27 sont alors tous les deux en contact avec la surface cylindrique interne du logement du volet 8 dans le corps conducteur du DSA. Dans les deux cas, les pôles de l'amorce sont reliés par une surface conductrice qui n'est pas portée par le volet (logement cylindrique du corps 3 ou réunion de 28 et 19), ils se trouvent donc court-circuités ce qui assure un haut niveau de sécurité au DSA. Lorsque le volet est en position armée, le plot 22 est en contact électrique avec le conducteur 25, et le doigt 27 avec la liaison 29. La Figure 6 représente schématiquement le circuit imprimé d'interconnexion 7, les quatre fiches 37 du deuxième élément d'interrupteur 34 sont soudées sur le circuit 7 et se trouvent reliées deux par deux au moyen de cavaliers conducteurs (représentés en pointillés), portés par le premier élément d'interrupteur 33 lorsque la tige 12 se translate et fait passer le volet en position d'armement. En position armée le doigt 27 se trouve alors en contact électrique avec le premier élément d'interrupteur via la liaison 29. Le mouvement de la tige provoque ainsi la fermeture de ces contacts et réalise la connexion de l'amorce électrique à un circuit de mise à feu non représenté, qui fournit une tension électrique entre les points 41 et 42 du circuit. Le fonctionnement du DSA est le suivant: L'axe du conteneur, qui est le même que celui du sous-projectile, est sensiblement confondu avec l'axe D-D de la Figure 1, cet axe matérialise ainsi la direction de l'accélération initiale communiquée au sous-projectile lors du tir. L'accélération initiale va avoir pour effet de déplacer le piston du moyen d'immobilisation 32, ainsi le premier organe de blocage 31 va se trouver libéré. La rotation communiquée par les rayures du tube de l'arme, va provoquer le déplacement de cet organe de blocage sous l'effet de la force d'inertie centrifuge. A la fin de la période d'accélération initiale, le piston, poussé par son ressort, va remettre le moyen d'immobilisation 32 dans sa position de la Figure 1. La vitesse de rotation du projectile étant encore importante, le premier organe de blocage 31 se trouve alors encore en position dégagée et il va être immobilisé dans cette position par le retour du piston. Le volet de sécurité est alors encore immobilisé par la crémaillère 13. En effet, quand le sous-projectile se trouve dans le conteneur 38, le plateau 14 se trouve en butée sur ce dernier. A un certain moment se produira le dépotage sur trajectoire (commandé de façon connue par un système d'amorçage de type conventionnel, voir brevet FR2260772). Le conteneur 38 ne maintient plus la tige 12 et l'actionneur, constitué par le parachute 41 solidaire du plateau 14, va provoquer la translation de la tige et donc la rotation du volet de sécurité. Le passage de ce dernier en position armée va être suivi de son verrouillage dans cette position, consécutivement au positionnement du doigt 27 dans le logement de blocage 30. Dans le même temps le premier élément d'interrupteur 33 est venu en appui sur le deuxième élément 3A, la chaîne pyrotechnique est alignée et les pôles de l'amorces sont reliés au circuit de mise à feu. Le choc occasionné par l'ouverture du parachute va provoquer le freinage du sous-projectile, puis la rupture de la bague entretoise 16, ainsi le dispositif de freinage ne perturbe pas la trajectoire ultérieure du sous-projectile. On voit ainsi les principaux avantages de l'invention qui permet d'assurer un haut niveau de sécurité, tout en garantissant un armement effectif consécutivement au dépotage. On s'affranchit ainsi des risques de voir se dégrader les caractéristiques mécaniques d'un ressort stocké à l'état comprimé, la probabilité d'obtenir un armement correct est alors proche de l'unité, la désolidarisation effective du sous-projectile de son conteneur entraînant obligatoirement le passage de la position de sécurité à la position armée. Inversement la crémaillère agit comme un organe de blocage du rotor et une défaillance au moment du dépotage assure le maintien du DSA dans sa position de sécurité. Les Figures 7 à 12 montrent un autre mode de réalisation du DSA selon l'invention, mode plus particulièrement adapté à un sous-projectile animé d'un mouvement de rotation. Les pièces identiques ou remplissant la même fonction que celles décrites dans le mode de réalisation précédent seront affectées des mêmes repères numériques. Cette variante diffère de la précédente essentiellement au niveau de l'actionneur et de la direction de la translation de la tige 12. Dans la variante des Figures 1 à 6, la tige 12 se translatait parallèlement à l'axe du sous-projectile, ici cette translation se fait sensiblement perpendiculairement à cet axe. Sur la Figure 7, le sous-projectile est représenté en projection dans un plan perpendiculaire à son axe, le conteneur cylindrique 38 est vu partiellement. La tige 12 porte une masselotte 44 disposée dans un logement cylindrique 43 aménagé dans le sous-projectile. Cette masselotte est l'actionneur qui commande la translation de la tige 12. La masselotte est immobilisée par la surface cylindrique interne du conteneur 38. Les Figures 12A et 12B précisent la structure de la masselotte et son mode de liaison avec la tige 12. La masselotte est constituée par quatre segments 39 présentant à leur partie arrière un profil coopérant avec un profil complémentaire 40 porté par la tige 12. Ainsi lorsque la masselotte est dans son logement cylindrique 43 elle est solidaire de la tige. Le fonctionnement est le suivant: sur trajectoire, la séparation du sous-projectile du conteneur va entraîner la libération de la masselotte 44. Les forces d'inertie centrifuge qui s'exercent sur celle-ci vont provoquer sa translation ainsi que celle de la tige 12 portant la crémaillère 13. Le volet passe alors en position d'armement. Lorsque le volet 8 se trouve bloqué en position armée, toute la masselotte se trouve en saillie relativement au sous-projectile. Les segments 39 ne sont donc plus maintenus en place par le logement cylindrique 43, et sont éjectés. On évite ainsi la présence d'une protubérance radiale sur le corps du sous-projectile, qui serait préjudiciable à 1 'aérodynamisme. La division de la masselotte en quatre segments constitue ici un moyen de désolidarisation de l'actionneur et de la tige. Les autres phases de fonctionnement de cette variante sont identiques à celles précédemment décrites. On pourra jouer sur le matériau constituant la masselotte pour modifier la sensibilité du DSA à la force d'inertie centrifuge. Bien entendu le DSA selon l'invention peut s'appliquer à d'autres types de sous-projectiles. Dans le cas où plusieurs sous-projectiles sont disposés à l'intérieur d'un même conteneur, ce dernier immobilisera la tige porte crémaillère du DSA d'un premier sous-projectile, qui immobilisera lui-même la tige du DSA du sous-projectile voisin. L'empilement des sous-projectiles assurera ainsi l'ensemble des immobilisations requises. On pourra ainsi utiliser l'invention pour des bombelettes distribuées par un projectile cargo, et munies d'un dispositif de stabilisation (ruban ou parachute). Dans ce cas on utilisera ce dispositif de stabilisation comme actionneur, et on ne prévoira pas de moyen de désolidarisation. On peut utiliser également le DSA selon l'invention pour des sous-projectile du type mines dispersables, (telles celles décrites dans le brevet EP0130893), chaque mine pourra alors remplir à la fois les fonctions d'immobilisation et d'actionneur pour la mine voisine. Le culot du projectile remplissant ces deux fonctions pour la première mine de l'empilement. REVENDICATIONS 1-Dispositif de sécurité et d'armement pour un sous-projectile (2) qui est disposé à l'intérieur d'un conteneur (38) et qui est libéré par ce dernier sur trajectoire, dispositif comportant un volet de sécurité (8) susceptible de passer, par l'action d'un organe moteur, d'une position de sécurité à une position d'armement, caractérisé en ce que l'organe moteur comprend une crémaillère (13), qui vient engrener sur une denture, portée par le volet de sécurité (8) ou par un pignon intermédiaire, et qui est solidaire d'une tige (12), qui est immobilisée par le conteneur (38) ou par un autre sous-projectile, et dont la translation est commandée par le mouvement d'un actionneur consécutivement à la désolidarisation du sous-proj.ectile (2) et du conteneur (38). 2-Dispositif de sécurité et d'armement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un premier organe de blocage 13l} du volet de sécurité (8) dans sa position de sécurité, organe dont l'effacement est interdit par un moyen d'immobilisation (32). 3-Dispositif de sécurité et d'armement selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième organe de blocage (27,30) du volet de sécurité (8) dans sa position d'armement. 4-Dispositif de sécurité et d'armement selon une des revendications 1 à 3, et plus particulièrement destiné à un sous-projectile (2) se trouvant ralenti après sa séparation du conteneur (38) par un dispositif de freinage (41X, caractérisé en ce que l'actionneur est constitué par le, dispositif de freinage (41). 5-Dispositif de sécurité et d'armement selon une des revendications 1 à 3, et plus particulièrement adapté à un sous-projectile (2) animé d'un mouvement de rotation, caractérisé en ce que l'actionneur est constitué par une masselotte (44), et en ce que la translation de la tige (12) est provoquée par la force d'inertie centrifuge s'exerçant sur la masselotte (44) après séparation du sous-projectile (2) et du conteneur (38). 6-Dispositif de sécurité et d'armement selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant la désolidarisation de la tige (12) et de l'actionneur après passage du volet de sécurité (8) en position d'armement. 7-Dispositif de sécurité et d'armement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de désolidarisation comprennent une bague entretoise (16) portant une amorce de rupture (17). 8-Dispositif de sécurité et d'armement selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la masselotte (44) est apte à coulisser dans un logement cylindrique (43) du sous-projectile (2) et en ce que les moyens de désolidarisation consistent en une division de la masselotte en au moins deux segments (39), les segments étant rendus solidaires de la tige (12) par une concordance de formes. avec un profil (40) porté par cette dernière lorsqu'ils se trouvent maintenus en contact les uns avec les autres à l'intérieur du logement cylindrique (43). 9-Dispositif de sécurité et d'armement selon une des revendications 1 à 8, destiné à une fusée comportant au moins une amorce électrique (20), caractérisé en ce que la tige (12) porte un premier élément d'interrupteur (33) qui vient en appui sur un deuxième élément d'interrupteur (34) au cours de sa translation, fermant ainsi un contact électrique du circuit de mise à feu de l'amorce. 10-Dispositif de sécurité et d'armement selon la revendication 9, caractérisé en ce que: l'amorce électrique (20) est solidaire du volet de sécurité (8), un de ses pôles se trouvant en contact électrique avec une surface conductrice (3,28-19) non portée par le volet, et l'autre pôle de l'amorce étant en contact électrique avec un doigt (27) porté par ledit volet (8), le doigt (27) est lui-même en contact électrique avec cette surface conductrice dans la position de sécurité et au cours du mouvement du volet (8), le doigt (27) est en contact électrique avec le premier élément d'interrupteur (33) quand le volet (8) se trouve en ppsition d'armement.