[0001] Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs de sécurité et d'armement
pour une chaîne pyrotechnique d'un projectile et notamment des dispositifs de sécurité
et d'armement micro-usinés.
[0002] Les dispositifs de sécurité et d'armement (ou DSA) sont bien connus. Ils comportent
généralement un écran obturant un canal de transmission qui relie un détonateur et
une charge pyrotechnique.
[0003] L'écran s'interpose ainsi sur la transmission de l'onde détonique entre le détonateur
et la charge et il empêche le fonctionnement de cette dernière.
[0004] Un des problèmes rencontrés avec les dispositifs classiques est leur encombrement.
Les pièces sont relativement massives pour pouvoir assurer l'interruption de la chaîne
pyrotechnique. Les moyens moteurs permettant de déplacer l'écran doivent donc être
puissants. On utilise le plus souvent des ressorts qui restent bandés au cours des
phases de stockage, ce qui peut conduire à une dégradation de leurs caractéristiques
mécaniques et à une perte de la fiabilité de l'armement.
[0005] Depuis quelques années il a été proposé de réaliser tout ou partie des dispositifs
de sécurité et d'armement à l'aide de puces incorporant des éléments électro mécaniques
micro usinés ou micro gravés, soit dans un élément déposé sur un substrat, soit directement
sur le substrat lui-même. Cette technologie connue sous le nom de MEMS (Micro Electro
Mechanical System) permet en effet aujourd'hui de réaliser des micro mécanismes en
mettant en oeuvre une technique proche de celle permettant de réaliser les circuits
intégrés électroniques.
[0006] Le brevet
EP2077431 décrit ainsi un dispositif de sécurité et d'armement micro usiné dans lequel l'armement
est totalement mécanique tout en satisfaisant aux conditions de sécurité les plus
exigeantes.
[0007] Ainsi un premier verrou ou verrou d'accélération est libéré lors du tir. Ce verrou
recule contre l'action d'un ressort de rappel et il se dégage d'une tige solidaire
du volet. Une fois dégagé du volet, le premier verrou s'immobilise par rapport au
substrat grâce à des indentations appropriées.
[0008] Un deuxième verrou ou verrou centrifuge est libéré par le déplacement (sous l'effet
de la rotation du projectile) d'une masselotte logée dans le volet.
[0009] Un tel dispositif de sécurité et d'armement permet donc d'utiliser pour assurer l'armement
deux conditions d'environnement indépendantes : l'accélération longitudinale de tir
et l'accélération centrifuge. Cette double sécurité permet à ce dispositif d'être
conforme aux normes les plus exigeantes en matière de sécurité d'armement des projectiles
(STANAG 4187).
[0010] Ce dispositif de sécurité et d'armement présente cependant des inconvénients.
[0011] Le premier verrou en particulier (verrou d'accélération) occupe une place non négligeable
dans le dispositif. Il impose une augmentation des dimensions du substrat du composant
et oblige par ailleurs à prévoir sur le volet mobile une tige coopérant avec ce premier
verrou. Pour que cette tige ne reste pas saillante en position armée dans le canal
de transmission pyrotechnique, il est nécessaire d'accroître la course du volet, ce
qui pénalise encore les dimensions du dispositif.
[0012] L'invention a pour but de proposer un dispositif de sécurité et d'armement micro
usiné, ne présentant pas un tel inconvénient.
[0013] Le dispositif proposé par l'invention incorpore un verrou d'accélération de structure
simplifiée qui permet d'assurer à la fois compacité et fiabilité pour le dispositif.
[0014] Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de sécurité et d'armement micro-usiné
ou micro-gravé pour une chaîne pyrotechnique d'un projectile, dispositif comprenant
un substrat sur lequel est disposé un volet assurant l'obturation d'un canal, volet
qui est mobile en translation sur le substrat, dispositif dans lequel le volet est
maintenu immobilisé en position de sécurité par au moins un verrou d'accélération
qui est libéré comme suite à l'application de l'accélération axiale communiquée au
projectile lors du tir, dispositif
caractérisé en ce que le verrou d'accélération est constitué par au moins une languette cassable reliant
le volet au substrat, languette orientée et dimensionnée de telle sorte que les efforts
d'inertie axiaux développés lors du tir et s'exerçant sur le volet provoquent la rupture
de ladite languette.
[0015] Au moins une languette pourra être orientée suivant l'axe du projectile de façon
à être sollicitée en traction ou en compression.
[0016] Au moins une languette pourra être orientée perpendiculairement à l'axe du projectile
de façon à être sollicitée en cisaillement.
[0017] Au moins une languette pourra être reliée au volet et/ou au substrat par un support
de largeur croissante entre la languette et le volet et/ou le substrat.
[0018] D'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de modes
particuliers de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et
dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un projectile de moyen calibre équipé
d'une fusée incorporant un dispositif de sécurité et d'armement selon l'invention,
- la figure 2 est une vue simplifiée d'un mode de réalisation du dispositif de sécurité
et d'armement selon l'invention dans sa position de sécurité,
- les figures 3a et 3b sont des vues agrandies de deux exemples de réalisation d'une
languette d'un verrou d'accélération,
- les figures 4a et 4b sont des vues agrandies de deux autres exemples de réalisation
d'une languette d'un verrou d'accélération,
- les figures 5a et 5b sont des vues agrandies de deux autres exemples de réalisation
d'une languette d'un verrou d'accélération.
[0019] La figure 1 montre un projectile 1 de moyen calibre (calibre inférieur à 50 mm),
qui comprend un corps 2 d'axe 2a renfermant un chargement explosif 3. Le corps 2 reçoit
à sa partie avant une fusée 4 qui est vissée dans un taraudage du corps 2. La fusée
4 comprend un boîtier 8 qui renferme une charge d'amorçage 5. La charge d'amorçage
5 est destinée à être initiée par une chaîne pyrotechnique comprenant un détonateur
6 et un relais 7 (alternativement ce relais 7 pourrait être omis et le détonateur
6 initierait alors directement la charge d'amorçage 5). Le détonateur 6 est ici un
détonateur à percussion qui est initié par un percuteur 9 monté coulissant dans un
nez 10 solidaire du boîtier 8 de la fusée 4. Lors de l'impact du projectile 1 sur
une cible, le percuteur 9 est projeté sur le détonateur 6. Le percuteur est maintenu
en place lors des phases de stockage et de tir par une rondelle cisaillable 11.
[0020] Il est bien entendu possible de mettre en oeuvre le dispositif selon l'invention
avec un détonateur 6 électrique commandé par exemple par un moyen électronique de
chronométrie ou un détecteur de proximité.
[0021] La fusée 4 renferme également un dispositif de sécurité et d'armement 12 qui permet
d'interrompre la chaîne pyrotechnique au cours des phases de stockage et de début
de tir du projectile 1.
[0022] Conformément à l'invention, ce dispositif de sécurité et d'armement est réalisé sous
la forme d'un dispositif micro-usiné ou micro-gravé (MEMS). Il comprend ainsi un substrat
13 sur lequel est monté un volet coulissant 14 qui assure l'interruption de la chaîne
pyrotechnique.
[0023] Le substrat 13 comporte deux orifices 15a et 15b disposés de part et d'autre du volet
14. L'axe de ces orifices 15a, 15b, donc la direction d'action de la chaîne pyrotechnique
(6-7), est ainsi sensiblement parallèle au plan du volet 14. Cet axe est aussi confondu
avec l'axe 2a du projectile.
[0024] Une telle disposition d'un volet d'interruption de chaîne pyrotechnique de telle
sorte que la direction de la chaîne pyrotechnique se trouve en regard de l'épaisseur
du volet 14 et non perpendiculaire au plan du volet (comme dans les dispositifs MEMS
habituels) est connue notamment du brevet
EP1780496.
[0025] L'Homme du Métier se reportera à ce brevet qui décrit les caractéristiques générales
d'un tel type de chaîne d'amorçage et du volet qui lui est associé.
[0026] On note ainsi que le détonateur 6 devra avoir la taille minimale permettant d'assurer
le fonctionnement et il sera couplé à un relais pyrotechnique 7 (ou 5) approprié.
On a pu vérifier qu'en mettant en oeuvre un détonateur comportant un étage de sortie
de 10 milligrammes d'Hexogène couplé à un relais très peu sensible, par exemple en
HNS (hexanitrostilbène), il était possible de réaliser des orifices 15a, 15b (ou canaux
de transmission) de moins de 1 mm
2 de section (diamètre de canal de l'ordre du mm) tout en garantissant la transmission
d'initiation souhaitée.
[0027] Il est ainsi possible d'assurer une interruption de l'effet pyrotechnique avec un
volet de silicium ayant une longueur L de l'ordre de 3 mm ce qui est tout à fait réalisable
avec les technologie MEMS. Cette longueur de silicium de l'ordre de 3mm correspond
donc ici à la dimension L du volet 14 repérée sur les figures 1 et 2.
[0028] Le projectile 1 est par ailleurs doté d'une ceinture 2b qui prend les rayures du
tube de l'arme (non représenté) et qui communique au projectile 1 un mouvement de
rotation autour de son axe 2a lors du tir.
[0029] La figure 2 montre de façon simplifiée la structure interne d'un premier mode de
réalisation du dispositif de sécurité et d'armement 12 selon l'invention.
[0030] Le dispositif comprend un substrat 13 sur lequel est disposé un volet 14 d'interruption
de chaîne pyrotechnique qui est mobile en translation sur le substrat dans une cavité
31. On a représenté sur la figure 2 une flèche A qui indique la direction de déplacement
du volet 14 lors de l'armement. Cette direction est perpendiculaire à l'axe 2a du
projectile (qui est confondu avec l'axe 16 des orifices 15a et 15b).
[0031] Le volet 14 est réalisé par micro-usinage ou micro-gravure suivant les techniques
de réalisation des MEMS qui sont bien connues de l'Homme du Métier.
[0032] On a représenté sur la figure 2 les orifices 15a et 15b qui sont disposés de part
et d'autre du volet 14 ainsi que l'axe 16 de ces orifices (donc la direction d'action
de la chaîne pyrotechnique). La dimension L du volet 14 assure l'interruption de la
chaîne pyrotechnique dans la position de sécurité du dispositif 12.
[0033] Le volet 14 d'interruption de chaîne est maintenu immobilisé par au moins un verrou
d'accélération 17.
[0034] Le dispositif comportera également de préférence un autre verrou du volet qui sera
libéré grâce à la force centrifuge. Ce type de verrou ne fait pas l'objet de la présente
invention. Il n'a donc pas été représenté pour simplifier la description. On pourra
considérer par exemple la solution décrite par le
brevet EP2077431 cité dans le préambule de la présente demande.
[0035] On notera également que des languettes 29 solidaires du substrat 13 viennent s'engager
dans des encoches 30 aménagées sur une surface latérale du volet 14. Ces languettes
n'interdisent pas le déplacement du volet suivant la direction d'armement A. Languettes
et encoches constituent un moyen permettant d'interdire le retour du volet en position
de sécurité à l'issue de son mouvement d'armement.
[0036] Le dispositif comprend ici un verrou d'accélération axiale 17 constitué par deux
languettes cassables 18 qui relient le volet 14 au substrat 13. Chaque languette est
solidaire d'un bord latéral 14a ou 14b du volet 14. La figure 3a montre de façon agrandie
un exemple de réalisation d'une telle languette 18.
[0037] Les languettes 18 assurant la suspension du volet sont orientées parallèlement à
l'axe du projectile, donc de telle sorte que les efforts d'inertie axiaux F
γ, qui sont parallèles à l'axe 2a du projectile, et qui s'exerceront sur le volet 14
lors du tir provoqueront leur rupture. On a représenté sur la figure 3a une flèche
F
γ pour montrer l'orientation de ces efforts d'inertie.
[0038] Par ailleurs les languettes 18 seront dimensionnées de telle sorte que cette rupture
n'intervienne que pour les efforts d'inertie liés au tir et non lors des chocs reçus
par le dispositif lors des phases de manipulation ou bien au cours des opérations
logistiques.
[0039] La largeur e de la languette 18 sera ainsi calibrée pour se rompre lors d'une accélération
de l'ordre de 50000 m/s
2, ce qui est l'ordre de grandeur des accélérations subies par les projectiles de moyen
calibre (calibre inférieur ou égal à 40mm).
[0040] On remarque sur la figure 3a que la languette 18 est reliée au volet 14 d'une part
et au substrat 13 d'autre part par des supports 20a et 20b dont la largeur est croissante
entre la languette 18 et le volet 14 d'une part et le substrat 13 d'autre part. Ces
supports 20a, 20b sont ici triangulaires. Une telle disposition permet de mieux maîtriser
la localisation de la rupture sur la languette 18. En donnant des dimensions différentes
aux supports élargis 20a, 20b on pourra en particulier rapprocher du volet ou du substrat
la zone de rupture constituée par la languette 18.
[0041] Suivant l'architecture du dispositif 12 on pourra réaliser le verrou d'accélération
axiale 17 sous la forme de languettes sollicitées en traction, en compression ou bien
de languettes sollicitées en cisaillement ou bien d'une combinaison de plusieurs types
de languettes.
[0042] On a représenté à titre d'exemple à la figure 3b un exemple de dispositif dans lequel
la languette 18 est orientée perpendiculairement à l'axe du projectile (donc perpendiculairement
à la direction de F
γ) de façon à être sollicitée en cisaillement.
[0043] Le fait de réaliser le premier verrou sous la forme de languettes cassables permet
de rendre le dispositif plus compact. On n'est plus en effet obligé de définir un
mécanisme de verrouillage spécifique associant verrous et ressorts de rappel. La simplification
du mécanisme rend également le dispositif plus fiable.
[0044] Cette solution est particulièrement bien adaptée au domaine des projectiles de moyen
calibre pour lequel la réversibilité du fonctionnement du dispositif (retour en position
de sécurité) ne se pose pas.
[0045] La figure 2 montre des languettes du verrou d'accélération disposées entre volet
14 et substrat 13 au niveau des bords longitudinaux 14a et 14b qui sont parallèles
à la direction d'armement A du volet 14. Sur cette figure 2, une des languettes (la
languette du bord supérieur 14a) est donc sollicitée en traction et l'autre languette
(celle du bord inférieur 14b) est sollicitée en compression.
[0046] A titre de variante il est possible de disposer une languette d'un verrou 17 selon
l'invention au niveau du bord latéral 14c. Ce verrou pourra comprendre une languette
18 travaillant en cisaillement comme représentée à la figure 4a ou bien une languette
travaillant en traction comme représentée à la figure 4b.
[0047] On pourrait aussi dans certains cas, et en fonction des contraintes d'intégration,
réaliser des languettes simples sous la forme de barrettes rectangulaires.
[0048] Les figures 5a et 5b montrent de tels modes de réalisation de languettes 18 en forme
de barrettes. La figure 5a montre une barrette 18 orientée relativement aux efforts
d'inertie F
γ de façon à être cassée par traction. La figure 5b montre une barrette 18 orientée
relativement aux efforts d'inertie F
γ de façon à être cassée par cisaillement.
[0049] On a décrit ici à titre d'exemple non limitatif le verrou d'accélération selon l'invention
dans son application à un dispositif de sécurité et d'armement dans lequel la direction
d'action de la chaîne pyrotechnique est sensiblement parallèle au plan du volet.
[0050] Il est clair pour l'Homme du Métier qu'il est possible de mettre en oeuvre l'invention
pour tout autre type de dispositif de sécurité et d'armement à volet mobile.
[0051] On pourrait par exemple envisager un tel verrou d'accélération pour des dispositifs
de sécurité et d'armement dans lesquels la direction d'action de la chaîne pyrotechnique
est perpendiculaire au volet. De tels dispositifs sont décrits par exemple par
EP1601926.
[0052] On pourrait aussi envisager ce verrou pour les dispositifs dans lesquels le volet
n'assure pas l'interruption d'une chaîne pyrotechnique mais l'interruption d'un signal
de commande optique (par exemple pour une initiation d'un explosif par un rayon laser).
De tels dispositifs sont connus en particulier de
EP1559986,
EP1559987.
[0053] On pourrait aussi utiliser un verrou selon l'invention pour les dispositifs de sécurité
et d'armement dans lesquels le volet interrompt un canal de passage d'une plaquette
projetée par un détonateur (de type "slapper"), ce dispositif est décrit par exemple
par
US6173650.
[0054] On pourra enfin mettre en oeuvre l'invention dans les dispositifs de sécurité et
d'armement pour lesquels le volet porte lui-même une composition pyrotechnique pour
l'introduire dans une chaîne d'initiation, dispositifs tels que décrits par exemple
par les brevets
US6622629,
US7552681 et
US7490552.
1. Dispositif de sécurité et d'armement (12) micro-usiné ou micro-gravé pour une chaîne
pyrotechnique d'un projectile, dispositif comprenant un substrat (13) sur lequel est
disposé un volet (14) assurant l'obturation d'un canal, volet qui est mobile en translation
sur le substrat (13), dispositif dans lequel le volet (14) est maintenu immobilisé
en position de sécurité par au moins un verrou d'accélération qui est libéré comme
suite à l'application de l'accélération axiale communiquée au projectile lors du tir,
dispositif caractérisé en ce que le verrou d'accélération (17) est constitué par au moins une languette (18) cassable
reliant le volet (14) au substrat, languette (18) orientée et dimensionnée de telle
sorte que les efforts d'inertie axiaux développés lors du tir et s'exerçant sur le
volet (14) provoquent la rupture de ladite languette (18).
2. Dispositif de sécurité et d'armement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une languette (18) est orientée suivant l'axe (2a) du projectile de façon
à être sollicitée en traction ou en compression.
3. Dispositif de sécurité et d'armement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une languette (18) est orientée perpendiculairement à l'axe (2a) du projectile
de façon à être sollicitée en cisaillement.
4. Dispositif de sécurité et d'armement selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins une languette (18) est reliée au volet (14) et/ou au substrat (13) par un
support (20a, 20b) de largeur croissante entre la languette (18) et le volet (14)
et/ou le substrat (13).
1. Mikrobearbeitete oder mikrogeätzte Vorrichtung zum Sichern und Scharfmachen (12) für
eine pyrotechnische Kette eines Projektils, wobei die Vorrichtung ein Substrat (13)
umfasst, auf dem eine Klappe (14) angeordnet ist, welche das Verschließen eines Kanals
gewährleistet, wobei die Klappe auf dem Substrat (13) verschiebbar beweglich ist,
wobei in der Vorrichtung die Klappe (14) in Sicherheitsposition durch wenigstens einen
Beschleunigungsverschluss blockiert gehalten wird, welcher in Folge der Einwirkung
der axialen Beschleunigung, die auf das Projektil beim Abschuss übertragen wird, freigegeben
wird, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Beschleunigungsverschluss (17) von wenigstens einer zerbrechlichen Lasche (18)
gebildet wird, welche die Klappe (14) mit dem Substrat verbindet, wobei die Lasche
(18) derartig ausgerichtet und dimensioniert ist, dass die beim Abschuss entwickelten
und auf die Klappe (14) ausgeübten axialen Trägheitskräfte den Bruch der sogenannten
Lasche (18) verursachen.
2. Vorrichtung zum Sichern und Scharfmachen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lasche (18) gemäß der Achse (2a) des Projektils derartig ausgerichtet
ist, dass sie auf Zug oder Druck belastet wird.
3. Vorrichtung zum Sichern und Scharfmachen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lasche (18) senkrecht zur Achse (2a) des Projektils derartig ausgerichtet
ist, dass sie auf Scherung belastet wird.
4. Vorrichtung zum Sichern und Scharfmachen nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lasche (18) über einen Träger (20a, 20b) mit steigender Breite zwischen
der Lasche (18) und der Klappe (14) und / oder dem Substrat (13) mit der Klappe (14)
und / oder dem Substrat (13) verbunden ist.
1. A micro-machined or micro-engraved safety and arming device (12) for a projectile
pyrotechnic train, device comprising a substrate (13) onto which a shutter (14) is
positioned to ensure the blocking of a channel, such shutter being mobile in translation
on the substrate (13), device in which the shutter (14) is held immobile in the safety
position by at least one acceleration lock that is released further to the application
of the axial acceleration imparted to the projectile during firing, device wherein the acceleration lock (17) is constituted by at least one breakable tongue (18) linking
the shutter (18) to the substrate, tongue (18) oriented and dimensioned such that
the axial inertial stresses developed during firing and exerted on the shutter (14)
cause the said tongue (18) to break.
2. A safety and arming device according to Claim 1, wherein at least one tongue (18)
is oriented along the axis (2a) of the projectile so as to be stressed in traction
or in compression.
3. A safety and arming device according to Claim 2, wherein at least one tongue (18)
is oriented perpendicularly to the projectile axis (2a) so as to be shear stressed.
4. A safety and arming device according to one of Claims 2 or 3, wherein at least one
tongue (18) is linked to the shutter (14) and/or to the substrate (13) by a support
(20a, 20b) of increasing width between the tongue (18) and the shutter (14) and/or
the substrate (13).