Brevet FR2751065A1 — publié le 19980116

La présente invention concerne les initiateurs de compositions pyrotechniques à usage civil ou militaire. Le dispositif de l'invention s'applique notamment aux initiateurs les plus classiques généralement utilisés, fonctionnant avec des courants de lA-1W ou de 100 à 200mA pour des initiateurs à basse énergie. Les conditions actuelles d'utilisation des compositions pyrotechniques, notamment à usage civil, nécessitent de déclencher généralement un nombre important d'initiateurs correspondant à différentes compositions pyrotechniques, à des distances plus ou moins importantes. Ainsi, le déclenchement d'un initiateur au bout d'une ligne électrique de plusieurs centaines de mètres nécessite une impulsion électrique brève et de grande énergie. Dans certaines applications, on utilise des commutateurs mécaniques manuels classiques pour générer les impulsions de commande requises. Cependant, de tels commutateurs mécaniques ne donnent pas satisfaction, lorsqu'ils sont utilisés à courant de forte intensité. Ils présentent en particulier des risques de collage et donc conduisent à une impossibilité de réutilisation. D'une façon générale, la présente invention a pour but de perfectionner les dispositifs de commande d'initiateurs connus. Un but de la présente invention est en particulier de proposer un dispositif apte à produire de manière répétitive une impulsion électrique de déclenchement d'initiateurs de compositions pyrotechniques, d'une intensité supérieure à 300mA et pendant une durée d'au moins ims. Un autre but de l'invention est de permettre une commutation fiable en amont de l'initiateur, pour des résistances de lignes importantes et variables suivant la longueur de la ligne électrique. La présente invention propose un dispositif de déclenchement électrique d'au moins un initiateur de composition pyrotechnique comprenant - un circuit de charge ou d'alimentation comportant une source de tension continue de faible tension associée à un élévateur de tension et un condensateur relié à la sortie de l'élévateur de tension, - un commutateur apte à assurer la décharge du condensateur, lequel commutateur est formé d'un tube à gaz connecté en entrée au condensateur et en sortie à l'initiateur et présente une entrée de commande d'amorçage, et - un circuit d'amorçage relié à.l'entrée de commande d'amorçage du tube à gaz. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu pour le déclenchement de plusieurs initiateurs, un ensemble de tubes à gaz connectés chacun en sortie à un initiateur et disposés en matrice selon des lignes et des colonnes, un nombre de circuits d'alimentation ou de charge égal au nombre de colonnes de la matrice et un nombre de circuits d'amorçage égal au nombre de lignes de la matrice, les différents tubes à gaz situés sur une colonne étant connectés en entrée à un circuit d'alimentation commun comprenant une source de tension continue associée à un élévateur de tension et un condensateur relié à la sortie de l'élévateur de tension, et les différents tubes à gaz situés sur une ligne de la matrice ayant leurs entrées de commande d'amorçage reliées à un circuit d'amorçage commun. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et fait en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de déclenchement d'un initiateur de composition pyrotechnique conforme à la présente invention, - la figure 2 représente une vue schématique d'une variante dudit dispositif pour le déclenchement de plusieurs initiateurs organisés en matrice, et - la figure 3 représente un autre agencement en matrice conforme à la présente invention. On aperçoit sur la figure 1, un initiateur 1 connecté en série d'une composition pyrotechnique 2. Le dispositif D de déclenchement de l'initiateur 1 représenté sur la figure 1 comprend essentiellement un circuit d'alimentation ou de charge C associé à un tube à gaz T portant la référence numérique 6, formant commutateur, et un circuit d'amorçage A. Le circuit d'alimentation C comprend une source de tension continue de faible tension 3 dont la tension est élevée par un élévateur de tension 4. La source électrique 3 est par exemple formée d'une pile de 1,5V tandis que l'élévateur de tension génère par exemple à sa sortie une tension de 330V. A titre d'exemple non limitatif, l'élévateur de tension 4 peut être formé par la combinaison d'un oscillateur et d'un transformateur. Un condensateur 5 est connecté entre la sortie de l'élévateur de tension 4 et la masse. A titre d'exemple non limitatif, le condensateur 5 est de 160 à 600pF. Le tube à gaz 6 formant commutateur est de préférence un tube à gaz Xenon. De façon classique en soi, un tel tube à gaz 6 comprend deux électrodes principales 60, 61 servant respectivement d'entrée et de sortie et une électrode de commande 62. L'application d'une impulsion adéquate sur l'électrode de commande 62 entraîne l'amorçage du tube 6, par ionisation, et le passage possible d'un courant entre les deux électrodes principales 60, 61. L'entrée 60 du tube à gaz 6 est reliée directement à la borne du condensateur 5 commune à la sortie de l'élévateur de tension 4. La sortie 61 du tube 6 est reliée à l'initiateur 1 par l'intermédiaire d'une ligne électrique 7. Le tube à gaz 6 forme ainsi un interrupteur de circuit entre le condensateur 5 et l'initiateur 1. L'électrode de commande 62 du tube 6 est reliée à une entrée de commande 8 elle-même connectée à la sortie d'un circuit d'amorçage A. Ainsi la commutation du tube à gaz 6 de l'état ouvert au repos à l'état fermé, pour assurer l'alimentation de l'initiateur 1 est soumise à l'apparition d'une impulsion sur la sortie du circuit d'amorçage A, c'est-àdire sur l'électrode de commande 62. A cet effet, le circuit d'amorçage A comprend de préférence un interrupteur commandé 1 1 intercalé entre l'entrée de commande 8 et un auto-transformateur 9 élévateur de tension relié à un condensateur 10, par exemple de 22nF associé à une source d'alimentation continue. L'interrupteur 1 1 associé au circuit d'amorçage A peut faire l'objet de nombreuses variantes. Il peut s'agir d'un interrupteur à semiconducteur ou encore d'un interrupteur mécanique classique. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne comme suit. La tension de la pile 3 est elevée par l'élévateur de tension 4 pour charger le condensateur 5 situé à l'entrée du tube à gaz 6, à haute tension. Au repos le tube 6 constitue un interrupteur ouvert. Lors de la fermeture contrôlée de l'interrupteur 1 1 du circuit d'amorçage A, la décharge du condensateur 10 dans l'autotransformateur élévateur 9 produit une impulsion d'amorçage par exemple d'une tension de 3 à 4 kV sur l'entrée de commande 8 du tube 6. Le tube 6 est alors commuté à l'état fermé, c'est-à-dire passant et le condensateur 5 se décharge, à travers le tube à gaz 6 vers l'initiateur 1, produisant un courant d'intensité adéquate, typiquement supérieure à 300mA pendant îms, pour initier la composition pyrotechnique 2 reliée en série de l'initiateur 1. La Demanderesse a montré en particulier que le dispositif conforme à la présente invention permet de commander des initiateurs 1 à 1A - 1W avec une résistance de ligne supérieure à 85Ohms ou des initiateurs basse énergie fonctionnant avec des courants 100 à 300mA avec une résistance de ligne supérieure à 400ohms. Par ailleurs, l'utilisation d'un interrupteur 6 formé d'un tube à gaz permet d'assurer de l'ordre de 100 millions de commutations à la puissance maximum sans risque de détérioration. Selon une variante de l'invention, schématisée sur la figure 2, pour le déclenchement de plusieurs initiateurs 1, on peut agencer un ensemble de tubes à gaz T sous forme d'une matrice de lignes et colonnes. Il est alors prévu un nombre de circuits de charge ou d'alimentation C (C1, C2 ... Cp sur la figure 2) égal au nombre de colonnes de la matrice. Chaque circuit de charge ou d'alimentation Cj comprend une source de tension 3 associée à un élévateur de tension 4 et un condensateur 5 relié à la sortie de l'élévateur de tension 4 comme indiqué précédemment. Les différents tubes à gaz Tij d'une même colonne ont leur électrode d'entrée 60 reliée à un circuit d'alimentation ou de charge Cj commun. En outre, il est prévu un nombre de circuits d'amorçage A (A1, A2 ... An sur la figure 2) égal au nombre de lignes de la matrice. Chaque circuit d'amorçage A comprend de préférence un autotransformateur élévateur de tension 9 relié en entrée à un condensateur 10 associé à une source de tension continue et relié en sortie à un interrupteur commandé 1 1 comme décrit précédemment en regard de la figure 1. Les différents tubes à gaz Tij d'une même ligne ont leur électrode de commande 62 reliée à la sortie d'un circuit d'amorçage A commun. En outre, la mise en service de la source d'alimentation 3 ou du condensateur 5 de chaque circuit de charge C est contrôlée par un interrupteur spécifique 30. Enfin, l'électrode de sortie 61 de chaque tube T est reliée à un initiateur respectif 1. L'homme de l'art comprendra aisément que la mise en service contrôlée d'une source de tension 3 j par fermeture de l'interrupteur associé 30j permet de sélectionner une colonne de la matrice, et la fermeture contrôlée d'un interrupteur 1 li permet de sélectionner une ligne de la matrice pour assurer le passage à l'état conducteur du tube à gaz Tij situé à l'intersection de la colonne j et de la ligne i précitées, pour mettre en service l'initiateur 1ij correspondant. La structure en matrice ainsi proposée dans le cadre de la présente invention permet de réaliser avantageusement un circuit de déclenchement d'un nombre important d'initiateurs, à coût réduit. Par exemple, un dispositif à 100 lignes et 100 colonnes permet le déclenchement de 10 000 initiateurs. On a illustré sur la figure 3, une variante d'agencement en matrice conforme à la présente invention. Cette variante de la figure 3 comprend n lignes et p colonnes. L'agencement comporte n, p initiateur I, référencé respectivement Inp. Chaque initiateur Inp a ses deux bornes de commande reliées respectivement à une ligne n et à une colonne p. Chaque ligne n est reliée à un circuit de charge ou d'alimentation cn par un tube à gaz Tln lui-même commandé par un circuit d'amorçage respectif Aln. Par ailleurs, chaque colonne p est reliée à une borne, par exemple de masse, par un tube à gaz Tcp lui-même commandé par un circuit d'amorçage respectif Acp. L'homme de l'art comprendra l'activation simultanée des circuits d'amorçage Aln et Acp permet de rendre conducteur les tubes à gaz Tln et Tcp, et par conséquent de sélectionner l'initiateur Inp situé à l'intersection de la ligne n et de la colonne p. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de déclenchement électrique d'au moins un initiateur (1) de composition pyrotechnique (2) comprenant - un circuit de charge (C) comprenant une source de tension continue (3) de faible tension associée à un élévateur de tension (4) et un condensateur (5) relié à la sortie de l'élévateur de tension (4), - un commutateur (6) formé d'un tube à gaz possédant une entrée (60) reliée au condensateur (5), une sortie (61) reliée à l'initiateur (1)'et une entrée de commande d'amorçage (8, 62), et - un circuit d'amorçage (A) relié à l'entrée de commande d'amorçage (8) du tube (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en-ce que le tube à gaz (6) est un tube à gaz Xénon. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élévateur de tension (4) du circuit de charge (C) comprend un oscillateur et un transformateur. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le circuit d'amorçage (A) comprend un autotransformateur élévateur de tension (9) relié à un condensateur (10) et associé à un interrupteur contrôlé (11). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la source de tension continue (3) du circuit de charge (C) est une pile de l'ordre de 1,5V. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le condensateur (5) du circuit de charge (C) situé en amont du tube à gaz (6) est un condensateur de 160 à 60011F. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit d'amorçage (A) comprend un condensateur de l'ordre de 22nF et un autotransformateur élévateur de tension produisant une tension d'amorçage de 3 à 4kV. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de tubes à gaz Tij agencés en matrice selon des lignes et des colonnes, un nombre de circuits d'alimentation ou de charge (C) égal au nombre de colonnes de la matrice, et un nombre de circuits d'amorçage (A) égal au nombre de lignes de la matrice, les différents tubes à gaz Tj situés sur une colonne étant connectés en entrée à un circuit d'alimentation (C) commun, les différents tubes à gaz Ti situés sur une même ligne ayant leurs entrées de commande d'amorçage reliées à un circuit d'amorçage commun (A), et chaque tube à gaz Tij ayant sa sortie (61) reliée à un initiateur respectif 1ij. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que chaque circuit d'alimentation ou de charge (C) comprend un interrupteur contrôlé (30) de mise en service. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend une matrice de n lignes et p colonnes, np initiateur (Inp) ayant leurs bornes reliées respectivement à une ligne n et à une colonne p, chaque ligne n étant reliée à un circuit de charge ou d'alimentation C par un tube à gaz (Tln) commandé par un circuit d'amorçage respectif (Aln) et chaque colonne (p) étant reliée à une borne des tensions contrôlées, par exemple de masse par un tube à gaz Tcp commandé par un circuit d'amorçage respectif (Acp).