Brevet FR2770055A1 — publié le 19990423

L'invention concerne un générateur d'impulsions, notamment pour lanceur à rails, avec possibilité de coupure du courant. L'alimentation en énergie et puissance des lanceurs à rails utilise, à titre d'exemples, des condensateurs, des générateurs homopolaires, ou des bobines supraconductrices. La figure la décrit une unité de mise en forme des impulsions faisant appel à un circuit basé sur l'emploi de condensateurs. Cette unité, composée d'une capacité C, d'un commutateur principal S 1, d'un commutateur dit de Crowbar S2, et d'une 1o inductance L, permet la mise en forme de l'impulsion de courant. Le commutateur principal peut utiliser des tubes à décharge gazeuse ou des semi-conducteurs. Le commutateur de Crowbar est constitué en général par des diodes de puissance. Avec ce dispositif, le profil du courant alimentant le lanceur à rails présente deux inconvénients majeurs repérables sur la figure lb. Premièrement le courant dans le lanceur à rails possède encore une valeur élevée (quelques centaines de kA) lorsque le projectile quitte les rails. Ce courant résiduel ne contribue plus à la propulsion du projectile et génère un plasma à l'extrémité du lanceur à rails provoquant une lueur de bouche, inacceptable lors d'une utilisation militaire du lanceur à rails. Pour éviter la dissipation d'énergie et la lueur de bouche, il faut donc faire en sorte que le courant s'annule lorsque le projectile quitte le lanceur à rails. Deuxièmement le courant n'est pas constant pendant la phase d'accélération du projectile dans le lanceur à rails. Il en résulte une accélération inhomogène du projectile et un rendement plus faible, étant donné que l'énergie électrique maximale théoriquement possible ne peut être injectée dans le lanceur. L'invention a pour but de proposer un dispositif avec un circuit de mise en forme des impulsions qui remédie à ces deux inconvénients, par obtention d'un profil de courant tel que la valeur maximale admissible soit atteinte pendant la durée de la présence du projectile dans le lanceur à rails et que l'amplitude tombe à zéro au moment o le projectile quitte le lanceur. L'invention a donc pour objet un circuit de mise en forme des impulsions avec source d'alimentation capable de stocker de l'énergie non utilisée, notamment pour lanceur, caractérisé en ce qu'il comporte un module comprenant un redresseur intégrant 2 2770055 un thyristor asymétrique de puissance, pour générer des périodes d'oscillations avec un courant nul en fin de période et stocker l'énergie non utilisée dans la source d'alimentation si le thyristor n'est pas réamorcé après une période d'oscillation. Dans un mode de réalisation préférentiel du circuit de mise en forme selon l'invention, il comporte en parallèle an moins deux modules comprenant un redresseur intégrant un thyristor asymétrique de puissance, pour générer des périodes d'oscillations avec un courant nul en fin de période et stocker l'énergie non utilisée dans la source d'alimentation si le thyristor n'est pas réamorcé après une période d'oscillation. De préférence, l'alimentation se fait par condensateurs mais le circuit de mise en forme des impulsions selon l'invention est utilisable en association avec des sources d'énergie capacitives mais également avec d'autres types d'alimentation, qui fournissent du courant alternatif Le redresseur peut comprendre en oûtre trois diodes de redressement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre illustratif et non linmitatif, et des figures annexées parmi lesquelles: -la figure 1 a représente un lanceur à rails avec unité traditionnelle de mise en forme des impulsions; -la figure lb représente le courant dans le lanceur à rails en utilisant un circuit de mise en forme traditionnel; -la figure 2 représente un lanceur à rails avec une unité de mise en forme des impulsions selon l'invention; -la figure 3 représente le comportement de coupure d'un thyristor à haute puissance à diode antiparallèle; -la figure 4 représente les impulsions de courant d'une unité de mise en forme individuelle des impulsions selon l'invention; -la figure 5 représente le courant dans le lanceur à rails lors de l'utilisation d'un circuit de mise en forme des impulsions selon l'invention. 3 2770055 Les figures 1 à 5 illustrent l'application du dispositif selon l'invention à un lanceur à rails. Le circuit de mise en forme des impulsions selon l'invention est composé de petits modules, qui peuvent être associés et commandés individuellement. Le montage électrique d'un module individuel comportant une alimentation par condensateurs, est représenté sur la figure 2. La partie centrale du montage représente un redresseur composé de trois diodes et d'un thyristor. Le thyristor assure les fonctions de commutateur déclenché et de quatrième diode de redressement. Le comportement classique d'un thyristor asymétrique de puissance muni d'une diode antiparallèle est illustré sur la figure 3: après passage de la demi-onde négative, le thyristor ne se reconnecte pas car le courant est descendu en dessous de sa valeur de maintien. La demi-onde négative peut être reprise par une diode connectée antiparallèlement au thyristor, fonction assurée par l'une des trois diodes de redressement dans le nouveau module. Le courant redressé d'un module individuel est représenté en fonction du temps sur la figure 4. On peut voir que le courant se maintient à zéro à l'issue de la première période, étant donné que le thyristor n'est plus mis en mode de conduction. L'énergie non consommée est de nouveau stockée dans le condensateur et est disponible pour un tir ultérieur. On peut au choix amorcer le thyristor à plusieurs reprises et générer ainsi deux ou plusieurs périodes d'oscillation. Un fonctionnement en parallèle de plusieurs de ces modules de base permet, en les mettant dans le circuit et les mettant hors circuit à des moments favorables, de générer pratiquement n'importe quelle impulsion de courant. La seule condition aux limites qui s'applique est que le processus de coupure ne peut avoir lieu qu'à l'issue d'une période d'oscillation complète, c'est-à-dire que la durée de l'ensemble du processus de coupure pour un fonctionnement en parallèle d'un nombre plus ou moins grand de modules de base correspond au moins à la durée d'une d'oscillation. A l'aide de thyristors asymétriques conventionnels c'est-à-dire non déconnectables et de diodes de redressement, on peut construire un circuit de mise en forme des impulsions o le thyristor est intégré dans le redresseur. On peut ainsi renoncer, d'une part, à une diode de redressement et, d'autre part, à un commutateur séparé pour la commutation de l'impulsion de courant. Par rapport aux circuits de mise 4 2770055 en forme utilisés jusqu'à présent dans les lanceurs à rails, le circuit de mise en forme selon l'invention possède les avantages décisifs suivants. Le pouvoir de coupure du circuit de mise en forme présenté ci-dessus permet de réduire le courant dans les rails de sa valeur maximale à zéro juste avant que le projectile ne les quitte comme cela est indiqué sur la figure 5. D'une part, la lueur de bouche est nettement diminuée puisque la formation de plasma à la bouche du lanceur est évitée. D'autre part, toute l'énergie mise à disposition par le courant est utilisée pour l'accélération. On augmente ainsi le rendement d'un lanceur à rails équipé de ce circuit de mise en forme d'environ 10 % par rapport à un lanceur à rails alimenté par un circuit de mise en forme conventionnel. L'énergie électrique qui n'est pas transformée en énergie cinétique pendant la phase d'accélération n'est pas perdue, elle est stockée dans le condensateur et peut être réutilisée pour le tir suivant. Par ailleurs, on a la possibilité de déterminer l'énergie électrique que l'on souhaite injecter, même encore après le chargement des condensateurs. La flexibilité du lanceur à rails est ainsi considérablement augmentée et le tir peut être adapté de manière optimale aux spécifications données du point de vue énergétique, c'est-à-dire aussi du point de vue de la vitesse du projectile. L'utilisation du circuit de mise en forme selon l'invention n'est pas limitée aux lanceurs à rails, mais il peut en particulier aussi être utilisé dans d'autres types de lanceur, commne par exemple les lanceurs électrothermiques. Ce circuit de mise en forme est même adapté pour d'autres installations à courant pulsé utilisées dans le domaine civil, qui exigent une impulsion de courant déconnectable rectangulaire. 2770055 REVENDICATIONS 1.Circuit de mise en forme des impulsions avec source d'alimentation capable de stocker de l'énergie non utilisée, notamment pour lanceur, caractérisé en ce qu'il comporte un module comprenant un redresseur intégrant un thyristor asymétrique de puissance, pour générer des périodes d'oscillations avec un courant nul en fmin de période et stocker l'énergie non utilisée dans la source d'alimentation si le thyristor n'est pas réamorcé après une période d'oscillation. 2.Circuit de mise en forme des impulsions avec source d'alimentation capable de stocker de l'énergie non utilisée, notamment pour lanceur, caractérisé en ce qu'il comporte en parallèle an moins deux modules comprenant un redresseur intégrant un thyristor asymétrique de puissance, pour générer des périodes d'oscillations avec un courant nul en fmin de période et stocker l'énergie non utilisée dans la source d'alimentation si le thyristor n'est pas réamorcé après une période d'oscillation. 3.Circuit de mise en forme des impulsions avec source d'alimentation capable de stocker de l'énergie non utilisée, notamment pour lanceur, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'alimentation se fait par condensateurs. 4.Circuit de mise en forme des impulsions avec source d'alimentation capable de stocker de l'énergie non utilisée, notamment pour lanceur, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le redresseur comprend trois diodes de redressement..