Brevet FR2724451A1 — publié le 19960315

EQUIPEMENT DE SECURITE DE CHAINE PYROTECHNIQUE La présente invention concerne les équipements de sécurité de chaîne pyrotechnique, du type comprenant un obstacle matériel déplaçable entre un état où il interrompt la chaîne pyrotechnique et un état où il en établit la continuité. De tels équipements sont utilisés sur les chaînes pyrotechniques pour isoler physiquement les initiateurs pyrotechniques, qui sont très sensibles aux perturbations extérieures accidentelles ou provoquées, des autres organes pyrotechniques (tels que les lignes de transmission, les relais, les actionneurs) qui sont beaucoup moins sensibles. De tels équipements sont utilisés dans le domaine spatial sur les lanceurs et les satellites, dans le domaine miiitaire, notamment sur des engins autoguidés ou téléguidés et dans le but d'assurer la protection des personnes et des biens. La plupart des équipements de sécurité existants comportent un obstacle matériel constitué par un boisseau qu'un moto-réducteur permet de faire tourner pour le faire passer d'un état à un autre. Le moto-réducteur comprend un moteur synchrone alimenté à partir d'une source distincte de la source générale du système et muni d'un frein électromagnétique à manque de courant de façon à bloquer le moteur lorsqu'il n'est pas alimenté. La commande du moteur est complexe, car elle exige un convertisseur courant continucourant alternatif. L'obstacle n'a que deux états stables et des défaillances peuvent l'amener à un état intermédiaire dangereux ou dégradé. I1 n'est pas possible de vérifier sans risque que l'obstacle est capable d'être amené dans sa position armée", puisque la venue dans cette position supprime la sécurité.Pour toutes ces raisons, les équipe ment s de sécurité actuels constituent des ensembles complexes dont la qualité doit être irréprochable, d'où un coût extrêmement élevé. La présente invention vise notamment à fournir un équipement de sécurité répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet d'effectuer un test de bon fonctionnement sans quitter l'état de sécurité. Elle vise également, à titre secondaire, à atteindre d'autres résultats, tels qu'une constitution simple et la possibilité d'amener l'équipement dans un état préarmé- où la sécurité est maintenue mais d'où on peut passer rapidement à l'état 'armé'. Dans ce but, l'invention propose notamment un équipement du type ci-dessus défini, caractérisé en ce que ledit obstacle comporte au moins deux barrières placées en série, ayant chacune plusieurs positions stables dont une seule permet la continuité et munies d'actionneurs indépendants permettant chacun de donner à la barrière respective l'une quelconque de ses positions stables. Dans un mode avantageux de réalisation, chacune des barrières a un nombre de positions stables nettement supérieur à deux. Ainsi, il est possible de coder chaque équipement, en ce sens que, à partir d'une position initiale donnée, les barrières doivent parcourir des nombres prédéterminés I et J d'états successifs, c'est-à-dire I et J pas d'avancement, avant d'arriver à l'état établissant la continuité de la chaîne pyrotechnique. Chaque équipement peut ainsi avoir un code particulier, ce qui diminue la vulnérabilité de l'équipement à la malveillance. Une seule des deux barrières étant en effet suffisante pour assurer la sécurité du système, toute position de la première barrière autre que I pas à partir d'une position initiale de repos prédéterminée et toute position de l'autre barrière autre que J pas à partir de la position initiale garantiront la sécurité. Dans un mode avantageux de réalisation, les barrières sont constituées par deux disques rotatifs accolés, percés chacun d'un trou alignable avec le trou de l'autre disque et avec la chaîne. Dans un mode particulièrement simple de réalisation, chaque actionneur peut alors être constitué par une crémaillère engrenant une denture à la périphérie du disque respectif, commandée par un bloc d'actionnement électromagnétique permettant à chaque excitation de faire avancer d'un pas le disque respectif, et des moyens assurant le blocage stable des disques en dehors de l'excitation. Afin d'assurer une redondance, courante en pyrotechnie, deux chaînes pyrotechniques peuvent être prévues en parallèle. Les barrières peuvent alors être constituées de façon à "armer" simultanément les deux chaînes. Ce résultat est par exemple atteint, lorsque chaque barrière est constituée par un disque, en prévoyant, sur chaque disque, deux trous (ou davantage) placés à une distance différente du centre. Des moyens de vérification de la présence de chaque barrière dans sa position d'armement et/ou dans une position initiale prédéterminée seront en général prévus. Dans le cas d'un disque, ils peuvent être constitués par une saillie placée à la périphérie du disque et circulant devant des capteurs. Les moyens décrits jusqu'ici assurent la sécurité de la chaîne pyrotechnique. Ils sont avantageusement complétés par des moyens réduisant la sensibilité de l'élément initiateur de la chaîne aussi longtemps que l'équipement de sécurité n'établit pas la continuité. Ces moyens peuvent notamment être constitués par un ou des commutateurs commandés par la barrière ou les barrières pour séparer des moyens d'allumage électrique de l'initiateur de leur circuit d'alimentation et pour les mettre en court-circuit aussi longtemps que l'équipement de sécurité n'établit pas la continuité. On obtient ainsi un "durcissement électromagnétique de la chaîne pyrotechnique en réduisant le niveau de courant pouvant circuler dans 1' initiateur, même pour des agressions extérieures élevées, qu'elles soient accidentelles ou délibérées. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. Ces diverses caractéristiques, bien qu'avantageusement utilisables ensemble, le sont également indépendamment. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma montrant la constitution de principe d'un équipement de sécurité selon l'invention - la figure 2 montre une disposition angulaire relative possible de deux disques constituant les barrières d'un équipement du genre montré en figure 1, dans un état de repos ou de référence possible - la figure 3, similaire à la figure 2, montre lorien- tation des disques dans l'état "armé" de la chaîne pyrotechnique - la figure 4 montre une disposition possible des trous des disques dans une position de préarmement - la figure 5 montre une constitution possible de moyens de durcissement de la chaîne pyrotechnique. L'équipement de sécurité 10 schématisé en figure 1 est utilisable notamment sur une chaîne pyrotechnique, entre l'initiateur 12 de la chaîne et un élément de transmission 14. L'initiateur est constitué par un détonateur contenant un explosif sensible, ayant une faible énergie d'activation, habituellement inférieure à 0,1 J. L'élément 14 est constitué par une ligne de transmission, un relais, un actionneur insensible aux perturbations mécaniques classiques, ayant une énergie d'initiation suffisamment élevée pour ne pas risquer d'apparaître accidentellement. L'équipement 10 est destiné à garantir, par sa rigidité mécanique, le confine ment de la détonation de l'initiateur 12 et à protéger l'élément de transmission 14, qui est classiquement une ligne de transmission souple ou rigide.L'obstacle mécanique constitué par léquipement s'efface lorsqu'il est en position "armée", met en regard l'initiateur et l'élément de transmission. I1 ne permet l'initiation de la chaîne pyro technique que dans cette position. L'équipement montré en figure 1 comporte deux barrières 16 et 18, ce nombre n'étant pas limitatif. Ces barrières sont munies d'actionneurs respectifs 20 et 22 permettant de les amener à un état armé dans lequel elles établissent une communication 24 entre l'initiateur 12 et l'élément de transmission 14. Un détecteur 26 est avantageusement prévu pour déterminer la position de chaque barrière et la fournir, en tant qu'indication d'état, sur une sortie 28. Le détecteur 26 peut de plus commander un circuit de protection 30, interposé sur le trajet de l'ordre électrique d'activation 32, interdisant l'allumage de l'initiateur aussi longtemps que les barrières ne sont pas dans la position qui établit la continuité de la chaîne pyrotechnique. Dans le mode de réalisation montré en figures 2 à 4, les barrières 16 et 18 sont constituées par des disques placés l'un contre l'autre, pouvant être déplacés en rotation, par pas égaux p, par des actionneurs respectifs. Un seul actionneur 20 est représenté sur la figure 2. Il comporte une crémaillère 34 engrenant une denture 36 de la périphérie du disque 16. Un bloc d'actIonnement électro-magnétique 38, tel qu'un solénoide, permet de déplacer la crémaillère dans le sens de la flèche f, d'une longueur correspondant à un pas p. Un ressort de rappel non représenté permet ensuite à la crémaillère de revenir dans sa position d'origine et d'engrener une nouvelle dent à la périphérie du disque. Le solénoide peut être soit solidaire du mécanisme, soit déporté par câble, tringlerie, ou autres méthodes adaptées. Les disques représentés permettent d'armer et de désarmer simultanément deux chaînes pyrotechniques, ce qui permet d'assurer une redondance d'activation et donc d'augmenter la-fiabilité de la mise à feu. Pour cela, chaque disque est percé de deux trous, désignés par 40a et 40b pour le disque 16, par 42a et 42b pour le disque 18. La continuité des chaînes pyrotechniques est assurée lorsque ces trous sont dans les positions 44 indiquées en tirets sur les figures 2 et 4. Les disques peuvent porter des repères coopérant avec des capteurs fixes et permettant de déterminer l'orientation du disque. Par exemple, chaque disque peut comporter un pion de repérage 46 ou 48 destiné à contrôler que le disque se trouve bien dans une position initiale prédéterminée, où les trous 40 et 42 sont décalés mutuellement et par rapport à la position 44. Un autre capteur peut être prévu, par exemple sur une couronne différente 50 de chaque disque, pour vérifier que les disques sont dans l'orientation correspondant à l'armement de la chaîne. Une troisième couronne 52 peut être prévue pour vérifier que l'équipement est dans l'état désarmé. Les capeturs utilisés sont avantageusement de nature optique.On évite ainsi de véhiculer des courants pouvant perturber l'initiateur en cas d'agressions électro-magnétiques accidentelles ou délibérées (foudre, impulsions électro-magnétiques nucléaires, perturbations à radio-fréquence par exemple). On voit sur la figure 2 que le disque 36 doit avancer de I=21 pas à partir de sa position nominale ou de référence pour arriver à l'état armé ; le disque 18 doit, lui, avancer de J=28 pas pour arriver à la position d'armement. Il suffit que l'un des deux disques ne se trouve pas dans la position d'armement pour que l'initiation de la chaîne devienne impossible. A tout moment, il est possible en conséquence de vérifier que chaque actionneur permet d'amener le disque respectif dans la position armée, sans pour autant obérer la sécurité. On voit qu'il est possible, par un choix approprié d'une position initiale autre que la position de référence, d'affecter à chaque chaîne pyrotechnique un code particulier (I,J), tout non-respect de ce code interdisant l'activation de la chaîne. En effet il est possible de placer délibérément, dans un état initial, les disques dans une orientation connue, autre que l'orientation de repos montrée sur la figure 2. L'équipement peut être amené dans une position qu'on peut qualifier de réarmée", à partir de laquelle l'on passe rapidement à la position armée, où les disques 16 et 18 sont dans une orientation très proche de l'orientation d'armement. La figure 4 montre, à titre d'exemple, un état dans lequel les trous 40 sont à un pas de la position d'armement et les trous 42 à un pas de cette position adaptant le courant en fonction de la tension de service. Ces trous sont donc très proches de la position qu'ils prennent dans l'état armé, de sorte que l'on peut passer très rapidement à l'état armé. Dans cet état pré-armé, la protection assurée par le codage disparaît, mais il peut n'être adopté qu'immédiate- ment avant un tir. La relative complexité du codage est ainsi reportée sur des moyens de mise en oeuvre au sol, au pas de tir. L'initiateur 12 peut être protégé contre les interférences électro-magnétiques transmises par le câblage des circuits d'activation en équipant chaque initiateur 12 d'un circuit de protection 30 pouvant comporter un commutateur 54 du genre montré en figure 5. Sur cette figure, les entrées 56 d'amenée de l'impulsion électrique constituant l'ordre d'allumage, sont appliquées à des bornes 58 par l'intermédiaire d'une résistance de charge 60 adaptant le courant en fonction de la tension de service. Une résistance supplémentaire 62 permet une vérification de continuité. La résis tance 63 connectée à la masse mécanique assure une protection électrostatique de l'initiateur. Le commutateur 54 a deux positions. Dans la position représentée sur la figure 5, qui est celle dans laquelle le commutateur revient au repos, le fil d'allumage 64 de l'initiateur est courtcircuité et ce fil est séparé des bornes 58. Un organe de commande 66 amène le commutateur dans l'autre position lorsque les deux disques sont simultanément dans la position d'armement. Des moyens supplémentaires de sécurité peuvent être prévus. Par exemple, la mise en place des initiateurs peut être interdite mécaniquement aussi longtemps que les disques sont en position d'armement ou en dehors de la position nominale initiale de la barrière. Une goupille ou des goupilles de sécurité peuvent être prévues pour bloquer le système dans une position de sécurité jusqu'à emport de l'engin équipé. REVENDICATIONS 1. Equipement de sécurité de chaîne pyrotechnique, ccmprenant un obstacle matériel déplaçable entre un état où il interrompt la chaîne pyrotechnique et un état où il en établit la continuité, caractérisé en ce que ledit obstacle comporte au moins deux barrières (16,18) en série, ayant chacune plusieurs positions stables dont une seule établit la continuité et qui sont munies d'actionneurs indépendants (20,22) permettant chacun de donner à la barrière respective l'une quelconque de ses positions stables. 2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque barrière a un nombre de positions stables nettement supérieur à deux, permettant de coder chaque équipement, du fait que, à partir d'une position initiale donnée, les barrières doivent parcourir des nombres prédéterminés I et J d'états successifs avant d'arriver à l'état établissant la continuité de la chaîne pyrotechnique. 3. Equipement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque barrière (16,18) est constituée par un disque rotatif percé d'un trou (40,42) alignable avec le trou de l'autre disque et avec la chaîne. 4. Equipement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'actionneur de chaque disque est constitué par une crémaillère (34) ec un bloc d'actionnement électro-magnétique (38) permettant de faire avancer le disque pas-à-pas. 5. Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de retenue stable du disque en dehors des périodes d'excitation de l'actionneur. 6. Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux chaînes pyrotechniques en parallèle, les barrières étant constituées de façon à les armer simultanément. 7. Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des moyens de vérification de la présence de chaque barrière dans sa position d'armement et/ou dans une position initiale prédéterminée. 8. Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des moyens commutateurs commandés par les barrières pour séparer des moyens d'allumage électrique d'un initiateur de chaîne de leur circuit d'alimentation et pour les mettre en court-circuit aussi longtemps que l'équipement de sécurité n'établit pas la continuité. 9. Equipement selon les revendications 3 et 8, caractérisé en ce que chacun des disques est percé de deux trous (40a,40b; 42a,42b) placés à des distances différentes du centre et correspondant chacun à une chaîne pyrotechnique.