Brevet FR2959809A1 — publié le 20111111

DISPOSITIF DE MISE A FEU POUR UN INITIATEUR La présente invention concerne un dispositif de mise à feu pour un initiateur, cet initiateur pouvant être un inflammateur ou un détonateur. En particulier, le dispositif de mise à feu est du type à permettre l'allumage de l'initiateur par la production de chaleur, notamment par effet Joule ou par rayonnement. On connaît un détonateur à couche projetée qui permet d'amorcer un explosif secondaire de sécurité. Dans un tel détonateur, un conducteur électrique produit un plasma qui sert à propulser à haute vitesse un petit projectile délivrant l'onde de choc nécessaire à l'amorçage de l'explosif secondaire. Un tel détonateur nécessite une tension supérieure ou égale à 2 000 V et un temps de montée en tension inférieur à 1 ps, ce qui entraîne l'utilisation d'une alimentation électrique complexe et une connectique basse inductance très exigeante à l'emploi. Cette tension particulièrement élevée permet au détonateur à couche projetée de répondre aux normes de sécurité du STANAG 4560 imposant notamment à l'initiateur de ne pas réagir quand un courant alternatif de 500 V (avec des pics de 710 V) est branché directement sur ses bornes, faute de quoi l'initiateur doit présenter une interruption mécanique de chaine pyrotechnique en aval du matériau énergétique. Cependant cette tension particulièrement élevée présente l'inconvénient d'avoir un dispositif de mise à feu assez encombrant, limitant en conséquence l'emploi des détonateurs à couche projetée. D'un autre côté, on connaît un détonateur optique dans lequel un laser émis par une source laser (de préférence, une diode laser) allume un explosif secondaire disposé dans un premier étage qui propulse un petit projectile délivrant l'onde de choc nécessaire à l'amorçage de l'explosif secondaire du second étage. Un tel détonateur présente de nombreux avantages, notamment celui de nécessiter très peu d'énergie (une diode laser nécessite moins de 2 V et moins d'1 A pour émettre la lumière), d'être peu encombrant (la diode laser est moins encombrante qu'un convertisseur basse tension / haute tension), et d'être peu sensible à l'électricité statique (la fibre optique pouvant avoir plusieurs centaines de mètres de longueur, la diode laser peut être intégrée dans l'enceinte protégée du calculateur). Cependant, l'ensemble « diode laser fibre initiateur opto-pyrotechnique » est assimilé pour la 1ère fois à un initiateur électrique dans la troisième édition de la norme STANAG 4368 du fait que la diode laser est un composant électrique. En conséquence, vu que 2 V suffisent pour initier la diode laser, un tel détonateur ne peut rester insensible à une tension alternative de 500 V et, pour respecter la norme de sécurité du STANAG 4560 précité, il doit présenter une interruption de ligne optique en amont du matériau énergétique initié par la lumière laser. Or un interrupteur optique disposé sur la fibre optique est encombrant, présente un coût supplémentaire et ne supporte pas les environnements sévères (mécaniques et thermiques) que subissent certains initiateurs. La présente invention vise à réaliser un dispositif de mise à feu permettant à l'initiateur auquel il est associé d'être insensible aux tensions alternatives de 500 V (et donc de ne pas nécessiter une interruption de ligne), tout en étant d'un encombrement faible. Selon l'invention, le dispositif de mise à feu comprend un organe de mise à feu adapté à générer de la chaleur permettant l'initiation d'un matériau énergétique disposé dans un initiateur, et un interrupteur électrique monté en série avec l'organe de mise à feu, cet interrupteur passant d'un état ouvert à un état fermé par l'application d'une tension supérieure à une tension de fermeture. Selon un mode de réalisation préféré, l'interrupteur électrique est soit un thyristor, soit un triac, l'organe de mise à feu pouvant être un élément résistif (pour un initiateur électrique) ou une diode laser (pour un initiateur optique). Afin de répondre à la norme de sécurité du STANAG 4560, l'interrupteur électrique est choisi de façon à ce que sa tension de fermeture soit supérieure à 500 V (tension alternative), ce qui correspond à des pics de 710 V. En outre, afin d'avoir un encombrement le plus faible possible et une mise en oeuvre simple, l'interrupteur électrique est choisi de façon à ce que sa tension de fermeture soit inférieure à 1 000 V. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans les deux modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins mis en annexes dans lesquels : - La figure 1 représente un schéma d'un dispositif de mise à feu conforme à un premier mode de réalisation, le dispositif comprenant, en série, un thyristor et une diode, la figure 1 comprenant également un diagramme représentant la tension U et la puissance lumineuse L en fonction de l'intensité I, - La figure 2 représente un dispositif de mise à feu conforme à un second mode de réalisation, le dispositif comprenant, en série, un thyristor et un élément résistif, la figure 2 comprenant également un diagramme représentant la tension U en fonction de l'intensité I, - La figure 3 représente l'intensité traversant le dispositif de mise à feu du premier mode de réalisation pour un courant alternatif ayant des pointes de 660 V ; - La figure 4 représente l'intensité traversant le dispositif de mise à feu du premier mode de réalisation suite à l'application d'une tension de 800 V ; et - La figure 5 représente l'intensité traversant le dispositif de mise à feu du premier mode de réalisation suite à l'application d'une tension de 1 000 V. L'invention concerne un dispositif de mise à feu 1 permettant l'allumage d'un initiateur. Le dispositif de mise à feu 1 comprend un organe de mise à feu 2, 3 qui est adapté à générer de la chaleur permettant l'initiation d'un matériau énergétique disposé dans l'initiateur. Dans le premier mode de réalisation, l'organe de mise à feu est une diode laser 2 qui permet de générer une lumière laser qui, après focalisation, permet d'allumer le matériau énergétique enfermé dans l'initiateur. Comme illustré à la figure 1, la diode laser 2 commence à conduire le courant électrique à partir d'un seuil de tension (courbe Udl) et, à partir d'une intensité minimale la traversant, à émettre une lumière dont la puissance est proportionnelle à cette intensité (courbe L). Dans le second mode de réalisation, l'organe de mise à feu est un élément résistif 3 (ici, une résistance électrique 3) qui génère, par effet Joule, de la chaleur permettant d'allumer le matériau énergétique enfermé dans l'initiateur. Comme illustré à la figure 2, l'intensité traversant la résistance 3 est proportionnelle à la tension à ses bornes (courbe Ur), et la puissance délivrée est proportionnelle au carré de cette intensité. Le dispositif de mise à feu 1 comprend également un interrupteur électrique 4 qui est monté en série avec l'organe de mise à feu 2, 3 et qui passe d'un état ouvert à un état fermé par l'application d'une tension supérieure à une tension de fermeture. De façon plus précise, l'interrupteur électrique 4 comprend un thyristor 4 dont la gâchette n'est pas utilisée et dont la tension de retournement est égale à la tension de fermeture. Dans les présents modes de réalisation, l'interrupteur électrique 4 est un thyristor 4. Classiquement, un thyristor 4, est prévu pour être employé avec une tension inférieure à sa tension de retournement, et pour passer de son état ouvert à son état fermé par l'application d'une impulsion électrique sur sa gâchette. Dans la présente invention la gâchette n'est pas employée, la propriété du thyristor utilisée est le passage de son état ouvert à son état fermé suite à l'application, entre sa cathode et son anode, d'une tension supérieure à sa tension de retournement (cf. courbe Ut des figures 1 et 2). Ainsi, le dispositif de mise à feu 1 conforme à la présente invention ne conduit pas de courant tant que la tension de fermeture de l'interrupteur électrique 4 n'est pas atteinte (cf. figures 3 et 4 où l'intensité le traversant reste nulle). Quand cette tension de fermeture est atteinte, le dispositif de mise à feu 1 se comporte comme l'organe de mise à feu 2, 3 seul avec une tension un peu plus élevée (cf. courbes U des figures 1 et 2). La figure 5 illustre le comportement d'un dispositif de mise à feu 1 suite à l'application d'une tension de 1 000 V à ses bornes : une fois la tension ayant atteint la tension de retournement du thyristor 4 (ici, 900 V), un courant électrique traverse le dispositif, ce qui permet l'allumage de l'initiateur asocié. L'interrupteur électrique 4 et l'organe d'initiation 2, 3 peuvent être mis dans un même boîtier de façon à ne faire qu'un composant (avec uniquement deux connections sortant du boitier - la gâchette n'étant pas utilisée). L'interrupteur électrique 4 et l'élément chauffant 2, 3 peuvent être mis côte à côte ou fusionnés sur un même substrat. L'utilisation d'un interrupteur électrique 4 dont la tension de fermeture (la tension de retournement dans le cas d'un thyristor) est supérieure aux pics de 710 V d'une tension alternative de 500 V permet de répondre à la norme de sécurité du STANAG 4560, sans qu'il y ait une rupture de ligne. De ce fait, un tel dispositif de mise à feu 1 permet d'avoir un initiateur d'une grande fiabilité et d'une grande sécurité de fonctionnement, de manipulation et de mise en oeuvre. En outre les coûts des interrupteurs électriques tels que les thyristors ou les triacs sont bas, ce qui permet de produire des initiateurs de très haute sécurité à un prix très inférieur à ceux qui existent actuellement sur le marché. En outre, l'utilisation d'un interrupteur électrique 4 dont la tension de fermeture (la tension de retournement dans le cas d'un thyristor) est inférieure à 1 000 V permet d'avoir une mise en oeuvre simple et donc de miniaturiser le dispositif de mise à feu 1. Par exemple, il est possible d'employer un tel dispositif pour la mise à feu de quatre impulseurs embarqués dans un projectile dont le diamètre est de 30 mm. Par ailleurs, afin d'avoir un circuit le plus petit possible, il est préférable de choisir un interrupteur électrique 4 dont la tension de retournement est à peine supérieure à celle autorisée par la réglementation (typiquement, à partir de 800 V). Ces dispositifs de mise à feu pour initiateurs sont donc de la plus haute sécurité tout en n'étant pas de très 5 haute énergie. Ils permettent la mise à feu de détonateurs répondant aux normes STANAG 4187 et ne comprennant que des explosifs secondaires conformes aux normes STANAG 4170, ainsi que la mise à feu d'inflammateurs répondant aux normes STANAG 4368 10 et chargés en compositions pyrotechniques de sécurité. Dans le cas d'un initiateur optique (inflammateur ou détonateur), celui-ci peut être conforme à l'une des demandes EP 1 067 356, EP 1 067 357, EP 1 306 643 et EP 1 742 009. 15 Dans le cas d'un initiateur électrique, et plus précisément, dans le cas d'un détonateur, l'élément résistif 3 peut également être n'importe quel petit composant électronique passif (résistance ou condensateur) ou actif (diode ou transistor) permettant de transmettre 20 son échauffement au matériau énergétique avec un bon rendement. L'effet Joule ne permettant pas d'amener un explosif secondaire à détoner, il est donc nécessaire d'utiliser un détonateur à 2 étages avec une transition déflagration-détonation ou une transition choc-détonation. 25 Pour des raisons de fiabilité, le fonctionnement en choc-détonation est préféré. Ainsi, l'élément résistif peut être un condensateur au tantale qui présente les avantages d'être de petite taille, de pouvoir être facilement mis en oeuvre, et d'avoir deux 30 courbes d'impédance différentes selon son sens d'utilisation : ce condensateur peut être assimilé à un diac quand on le sollicite en direct du fait qu'il présente une pente de résistance négative au-delà d'une limite, ou à une diode en direct quand on le sollicite en inverse du fait qu'il présente une pente de résistance positive au-delà d'un seuil. Ainsi, par cette invention, l'initiateur auquel est associé le dispositif de mise à feu présente les trois avantages suivants : un fonctionnement fiable avec moins de 1 000 V (et donc une simplicité de mise en oeuvre), une tenue, avec succès et sans altération, aux tests de 500 V en alternatif, et un emploi de matières actives insensibles. D'autres modes de réalisation sont possibles. Ainsi, l'interrupteur électrique pourrait être un triac. REVENDICATIONS1. Dispositif de mise à feu (1) pour un initiateur, le dispositif (1) comprenant un organe de mise à feu (2, 3) adapté à générer de la chaleur permettant l'initiation d'un matériau énergétique disposé dans l'initiateur, caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur électrique (4) monté en série avec l'organe de mise à feu (2, 3), l'interrupteur électrique (4) passant d'un état ouvert à un état fermé par l'application à ses bornes d'une tension supérieure à une tension de fermeture. 2. Dispositif de mise à feu (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur électrique (4) comprend un thyristor (4) dont la gâchette n'est pas utilisée et dont la tension de retournement correspond à la tension de fermeture. 3. Dispositif de mise à feu (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur électrique (4) est formé par un thyristor (4). 4. Dispositif de mise à feu (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur électrique (4) est formé par un triac. 5. Dispositif de mise à feu (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tension de 25 fermeture est supérieure à une tension alternative de 500 V. 6. Dispositif de mise à feu (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tension de fermeture est inférieure à une tension de 1 000 V. 30 7. Dispositif de mise à feu (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe de mise à feu (2, 3) est formé par une diode laser (2). 8. Dispositif de mise à feu (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe de mise à feu (3) est formé par un élément résistif (3). 9. Dispositif d'initiation selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément résistif (3) est formé par une résistance (3). 10. Dispositif d'initiation selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément résistif est formé par un condensateur au tantale. 11. Système d'initiation d'une chaîne pyrotechnique comprenant un dispositif de mise à feu (1) conforme à l'une des revendications 1 à 10, et un initiateur auquel est connecté le dispositif de mise à feu. 12. Système d'initiation selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'initiateur est un inflammateur. 13. Système d'initiation selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'initiateur est un détonateur.