Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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"DISPOSITIF DE VISUALISATION DU CHANGEMENT D'ETAT
D'UN SYSTEME"
Le domaine technique de l'invention est celui des
dispositifs permettant la visualisation du changement
d'état d'un système, et plus particulièrement celui des
dispositifs permettant de visualiser l'état neutralisé
d'une munition, telle une mine.
Pour conduire rapidement et en toute sécurité les
opérations de déminage d'une zone de terrain, il est
nécessaire de pouvoir reconnaître d'une façon fiable les
munitions ou mines qui sont neutralisées et qui ne
présentent donc plus aucun danger.
On entend par munition neutralisée une munition dont
l'amorce a fonctionné (sans avoir entraîné l'explosion de
la munition), ou encore une munition dont l'amorce ne peut
plus être initiée, car la source d'énergie destinée à
alimenter l'amorce se trouve épuisée.
On connaît par le brevet FR2~63001 un dispositif de
neutralisation et de visualisation de l'état neutralisé
d'un engin explosif.
Ce dispositif prévoit un générateur de gaz qui a pour
effet d'actionner un verrou, ou d'ouvrir un contact de la
chaîne de mise à feu, et qui dans le même temps éjecte une
masselotte portant un ruban.
La visualisation de l'état neutralisé de la munition se
fait donc par l'observation de la masselotte et du ruban
qui doivent se trouver bien visibles.
Une telle solution présente des inconvénients.
En effet, la masselotte est un élément mécanique qui
peut se trouver bloqué ou coincé dans son logement, sa
défaillance ne permet pas la détection d'un état
neutralisé, même effectif.
De plus, cette solution met en oeuvre une composition
gén~ratrice de gaz qui peut elle aussi être défaillante et
ne pas rendre compte de l'état neutralisé.
Une telle solution est inadaptable aux mines dispersées
ou enterrées. En effet dans le cas de la dispersion, on
n'est pas sûr de la position adoptée par la mine lors de
son arrivée sur le sol. La visualisation de l'état
neutralisé est rendue plus difficile, l'éjection de la
2 ~ 95469
masselotte peut même être impossible.
Dans le cas d'une mine enterrée l'éjection de la
masselotte hors du sol est impossible.
C'est le but de l'invention que de proposer un
dispositif de visualisation du changement d'état d'un
système qui ne présente pas de tels inconvénients.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi la
visualisation à distance et d'une façon fiable de l'état
neutralisé d'une munition, quelle que soit sa position sur
le sol ou dans le sol.
L'invention permet cette visualisation avec une
fiabilité supérieure à celle des dispositifs connus, tout
en ne consommant pas d'énergie et en ayant une durée de vie
quasiment illimitée.
L'invention permet de visualiser à distance le
changement d'état de tout système, et peut être mise en
oeuvre en dehors du domaine de l'armement.
En effet, le dispositif selon l'invention n'utilise
aucune composition pyrotechnique et peut être facilement
actionné par tout dispositif mécanique ou électronique.
Le dispositif selon l'invention permet également de
repérer des mines factices dans un champ de mines réel à
l'issue d'un certain intervalle de temps.
Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de
visualisation du changement d'état d'un système et
notamment de visualisation de l'état neutralisé d'une
munition telle une mine, dispositif caractérisé en ce qu'il
comporte au moins un circuit oscillant passif, solidaire du
système, et accordé sur une certaine fréquence, circuit aux
bornes duquel est monté un court-circuit, le court-circuit
étant susceptible d'être ouvert par des moyens de coupure
actionnes au moment du changement d'~tat du système,
circuit oscillant passif destiné à être mis en résonance
par un moyen de détection extérieur au système et
comprenant au moins un circuit oscillant actif accordable
sur la fréquence propre du circuit oscillant passif.
Selon un premier mode de réalisation, les moyens de
coupure sont actionnés en réponse au fonctionnement d'une
21 95~69
amorce destinée à assurer l'initiation de la munition.
- Les moyens de coupure pourront ainsi comprendre une
partie du court-circuit qui est un conducteur placé à
proximité ou en contact de l'amorce.
Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de
coupure peuvent comprendre au moins un interrupteur passif
à semi conducteur qui est actionné lors du changement
d'état du système.
L'interrupteur passif pourra être actionné en réponse à
la décharge d'une source d'énergie disposée dans la
munition et destinée à assurer la mise à feu d'une amorce
d'initiation de la munition.
Avantageusement, l'interrupteur passif est un
transistor MOS dont la base est reliée à la source
d'énergie et qui se trouve ouvert lorsque la tension de la
source d'énergie est inférieure à une tension de seuil du
transistor.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens de
coupure peuvent comprendre un interrupteur passif à semi-
conducteur monté en série avec un conducteur passant àproximité ou au contact de l'amorce.
Selon un autre mode de réalisation, plus
particulièrement destiné à une mine factice placée parmi
des mines réelles, les moyens de coupure comprennent une
portion de circuit susceptible de se corroder jusqu'à
ouverture du circuit à l'issue d'un certain temps.
La partie de circuit non protégée pourra être
recouverte au moins partiellement lors de la mise en place
de la mine par une substance corrosive.
La partie de circuit non protégée pourra recevoir au
moins un matériau formant couple électrolytique avec elle.
L'invention sera mieux comprise 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 un schéma électrique simplifié d'un
dispositif de visualisation selon l'invention,
-la figure 2 montre un premier mode de réalisation d'un
~195469
Y ~,
dispositif selon l'invention,
-la figure 3 représente un deuxième mode de réalisation
d'un dispositif selon l'invention,
-la figure 4 représente un troisième mode de
réalisation d'un dispositif selon l'invention,
-les figures 5a, 5b montrent une mine inerte équipée
d'un dispositif de visualisation selon un quatrième mode de
réalisation, la figure 5b étant une vue partielle de la
figure 5a suivant la direction F,
-la figure 5c représente seul le court circuit monté
sur le circuit de la figure 5b.
-les figures 6a et 6b sont des vues recto et verso d'un
cinquième mode de réalisation d'un dispositif selon
l'invention.
Si on se reporte à la figure 1, un dispositif de
visualisation du changement d'état d'un système 1 (qui
n'est pas représenté en détails) comprend un circuit
oscillant passif 2, solidaire du système 1, et un moyen de
détection 3, extérieur au système 1.
Le circuit électrique oscillant passif 2 comporte une
inductance 4, aux bornes de laquelle est montée une
capacité 5. Aux bornes A et B du circuit oscillant 2 se
trouve un court-circuit 6 qui peut être ouvert par des
moyens de coupure 7 (tel un interrupteur), actionnés par un
moyen de commande 8 au moment d'un changement d'état du
système.
Le système pourra par exemple être une munition (telle
une mine dispersable), et le changement d'état considéré
sera la neutralisation de cette mine (mise hors d'état
d'être initiée).
Le système pourra également être un dispositif utilisé
dans le domaine civil. Par exemple un système indicateur de
risque lors de l'accès à une zone dangereuse (système
changeant d'état lors de l'apparition d'une radio
activité). Ou encore un système rendant compte de la
corrosion d'un tuyauterie ou d'une structure métallique
(dans ce cas le court circuit sera ouvert par la
corro; on).
Zl 95469
Le moyen de détection 3 comprend ici, d'une part un
générateur 9, contenant un circuit oscillant actif, et
couplé à une bobine émettrice 10, et d'autre part une
bobine réceptrice 11 reliée à un circuit amplificateur de
réception 12. Le circuit oscillant actif est accordé sur la
fréquence propre du circuit oscillant passif 2.
Un filtre passe bande 13 reçoit les signaux émis par le
générateur 9 et ceux reçus et amplifiés par le circuit 12.
Il isole dans le signal reçu par la bobine 11 les raies
fréquentielles qui sont dues au champ magnétique émis par
la bobine 10, cela afin d'éviter les perturbations dues aux
champs extérieurs.
Le filtre 13 pourra par exemple être un filtre
synchrone dont le principe est bien connu de l'homme du
métier.
Le filtre est relié à un détecteur de variation 14 qui
est lui même relié à un moyen de signalisation 15
(afficheur, écouteurs ou haut parleur...).
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant:
L'interrupteur 7 est fermé lorsque le système se trouve
dans son premier état, par exemple pour une munition,
l'état actif. Le court-circuit 6 est alors effectif et le
circuit oscillant passif 2 est inactif.
Si on approche alors le moyen de détection 3, le champ
électromagnétique émis par la bobine 10 ne peut mettre en
résonance le circuit passif 2. La bobine réceptrice 11 ne
détecte donc aucun signal émis par l'inductance 4.
Lorsque le système 1 change d'état (par exemple lorsque
la munition est neutralisée), l'interrupteur 7 est ouvert
par le moyen de commande 8.
Les bornes A et B du circuit passif 2 ne sont plus
alors en court-circuit et le circuit oscillant passif 2
peut être mis en résonance par le moyen de détection 3.
Lorsque le moyen de détection 3 passe à proximité du
système 1, le champ émis par la bobine 10 engendre un
courant dans le circuit passif 2.
Ce courant provoque une modification du champ
magnétique au voisinage du circuit passif. Cette
2195469
._,,
modification entraîne une variation de l'amplitude de la
tension aux bornes de la bobine réceptrice 11. Cette
variation est détectée par le détecteur 14 qui active le
moyen de signalisation 15.
Un tel mode de réalisation du moyen de détection 3
permet de séparer la fonction "génération d'un champ
magnétique" et la fonction "détection d'une perturbation du
champ". On peut donc choisir des valeurs d'inductances
différentes pour les bobines 10 et 11, valeurs bien
adaptées à la fonction de chaque bobine.
On détecte alors très facilement les déséquilibres du
champ magnétique provoqués par le circuit passif et il en
résulte une sensibilité importante pour le moyen de
détection.
D'autres moyens de détection pourraient être envisagés,
par exemple un circuit oscillant actif comportant une seule
antenne d'émission et relié à un détecteur de variations.
Le circuit actif est alors encore accordé sur une fréquence
qui est la même que celle du circuit oscillant passif 2.
Lorsque le circuit passif n'est plus court-circuité, le
circuit oscillant actif se trouve déséquilibré en raison du
couplage qui intervient entre lui et le circuit passif 2.
Cela se traduit par exemple, pour le circuit actif, par
une variation de sa fréquence, de son amplitude ou de sa
consommation suivant le montage qui est retenu (de tels
montages sont classiques et bien connus de l'homme du
métier).
Le détecteur de variation choisi sera lui aussi de type
connu (par exemple un détecteur synchrone) son seuil de
sensibilité sera adapté de façon à permettre la détection
du circuit passif à une distance acceptable (par exemple de
l'ordre du mètre).
Le circuit oscillant actif pourra également être un
circuit générant une fréquence vobulée (fréquence variable)
dont le domaine de variation couvrira la fréquence propre
du circuit oscillant passif 2.
La figure 2 montre le dispositif de visualisation selon
l'invention adapté à un système 1 qui est une munition (non
2195469
représentée en détail) comportant une charge explosive 16
(ici une charge creuse), initiée par un relais 17, lui même
initié par une amorce électrique 18 reliée à une fusée
électronique 19.
L'amorce 18 est portée par un tiroir 20 qui fait partie
d'un dispositif de sécurité et d'armement de type connu (on
consuItera par exemple le brevet FR2650662 qui décrit un
tel dispositif). Le tiroir est représenté ici en position
de sécurité (amorce 18 non alignée avec le relais 17). Il
peut se translater de façon à amener l'amorce 18 en regard
du relais 17 (position armée).
Le court-circuit 6 est réalisé ici sous la forme d'un
fil 24 de faible diamètre (de l'ordre de 0,lmm). Les moyens
de coupure du court-circuit sont constitués par une partie
21 du fil de court-circuit 6 qui est placée au contact de
l'amorce 18.
On pourra par exemple coller cette partie 21 du fil sur
l'amorce 18.
Lorsque l'amorce 18 est initiée dans la position de
sécurité du tiroir 20 (telle que représentée sur la figure
2), l'énergie mécanique et thermique développée brise le
fil de court circuit 6, ce qui a pour effet de rendre le
circuit passif 2 détectable par le moyen de détection 3.
Le tiroir étant en position de sécurité, l'initiation
de la charge explosive n'intervient pas, mais la munition
se trouve ensuite dépourvue d'amorce, donc neutralisée.
L'invention permet de visualiser cet état neutralisé,
même si la munition est totalement invisible (par exemple
une mine enterrée).
A titre de variante, il est possible de placer le fil
de court-circuit 6 à quelque distance de l'amorce,
l'énergie développée par celle-ci étant suffisante pour
assurer la destruction du fil.
Le fil 24 peut également être remplacé par un ruban
conducteur de faible épaisseur, par exemple un conducteur
déposé ou sérigraphié sur un support en matière plastique.
Le fil 24 peut également être réalisé sous la forme
d'une piste de circuit imprimé positionnée au voisinage ou
21 9¢J469
. ~ 8
au contact de l'amorce.
Il est possible également de rendre le fil de court-
circuit solidaire d'un organe qui se déplace lors de la
neutralisation de la charge. Par exemple un organe
mécanique de stérilisation se déplaçant à la fin d'une
période pré-programmée par un système chronométrique et
destiné à bloquer le tiroir porte amorce. On pourra par
exemple considérer un dispositif de sécurité et d'armement
du type de celui décrit par le brevet FR2662242.
Dans ce cas, le fil de court-circuit sera attaché à
l'organe mobile qui assurera sa rupture.
Les moyens de coupure 7 pourraient également être
constitués par un interrupteur ouvert par le déplacement de
l'organe mobile.
La figure 3 montre un dispositif de visualisation selon
un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Le système 1 est là encore une munition dont la charge
explosive (non représentée) est initiée par une amorce
électrique 18 reliée à une fusée électronique 19.
La fusée est alimentée par une source d'énergie 22,
telle une pile au lithium.
On considère habituellement que la munition est
neutralisée lorsque la source d'énergie est déchargée, car
elle ne peut plus alors p~ovoquer l'initiation de l'amorce.
Les moyens de coupure 7 du court-circuit 6 sont
constitués ici par un interrupteur passif à semi-conducteur
qui est par exemple un transistor 23 de technologie MOS
(Metal Oxyde Semi conductor). Ce transistor est ici du type
"canal N", c'est à dire qu'il laisse passer le courant pour
une tension positive entre sa base (G) et sa source (S).
Le Drain (D) et la source (S) de ce transistor sont
reliés aux bornes A et B du circuit oscillant passif 2. La
base (Gate G) du transistor est reliée à la sortie positive
(+) de la source de tension 22 qui alimente la fusée 19. La
sortie négative (-) de la source de tension 22 est
également le pôle commun de l'ensemble des circuits et elle
est reliée à la source (S) du transistor 23.
Un transistor de type MOS présente une plage de seuil,
~ 1 9~4 69
, ~ g
c'est à dire une plage de tension Vmin/Vmax telle que:
-lorsque la tension entre base (G) et source (S) est
supérieure à Vmax, le transistor est saturé (Source (S) et
Drain (D) sont reliés),
-lorsque la tension entre base (G) et source (S) est
inférieure à Vmin, le transistor est bloqué (Source (S) et
Drain (D) ne sont plus reliés).
On pourra par exemple avoir Vmax = 2 volts et Vmin =
0,5 Volts.
Lorsque la tension aux bornes de la source 22 est
supérieure à la plage de seuil de commutation du transistor
23 (soit par exemple supérieure à 2 volts), ce dernier est
saturé. Le transistor court-circuite alors le circuit
oscillant 2, Drain (D) et source (S) sont reliés.
Lorsque la source d'énergie est déchargée, sa tension
devient inférieure à la plage de seuil du transistor 23
(inférieure ou égale à 0,5 Volts). Le transistor se trouve
alors bloqué, ce qui signifie que Drain (D) et source (S)
ne sont plus reliés et que le court-circuit 6 est ouvert.
Le MOS sera choisi de façon à ce que la tension à
laquelle intervient son blocage (Vmin) soit inférieure à la
tension minimale qui permettrait l'initiation de l'amorce.
Ainsi on est assuré de voir le court-circuit 6 s'ouvrir
lorsque la tension de source ne permet plus l'initiation de
l'amorce.
Le circuit oscillant 2 peut alors être mis en résonance
par le moyen de détection.
La munition qui se trouve neutralisée comme suite à la
décharqe de sa source d'énergie peut donc être facilement
détectée. La détection est possible même s'il s'agit d'une
mine enterrée.
A titre de variante, il est possible de remplacer dans
le circuit 2 la capacité 5 par le transistor MOS 23 lui
même. En effet ce dernier possède une capacité interne
entre Drain (D) et source (S) de l'ordre de 100 pico-farads
qu'il est possible d'utiliser pour réaliser le circuit
oscillant passif 2.
La figure 4 montre un autre mode de réalisation de
21954g9
l'invention dans lequel les moyens de coupure comprennent
un interrupteur statique (transistor MOS 23) monté en
série avec un fil 24 de faible diamètre comportant une
partie 21 placée au contact de l'amorce 18.
Ce mode de réalisation permet de rendre détectable le
circuit passif 2 lorsque la neutralisation est due à
l'initiation de l'amorce 18 ou lorsque elle est consécutive
à la décharge de la source d'énergie 22.
Les figures 5a, 5b, 5c illustrent un autre mode de
réalisation de l'invention plus particulièrement destiné à
permettre, lors des opérations de déminage, la détection
des mines factices.
L'invention permet de détecter aisément les mines
neutralisées parmi celles qui sont encore actives. On
facilite et accélère ainsi les opérations de déminage, car
il n'est plus nécessaire de prendre des précautions pour
relever les mines neutralisées.
Pour des raisons d'économies on réalise aujourd'hui de
plus en plus de champs de mines dans lesquels sont
mélangées les mines réelles et les mines factices.
Afin de maintenir l'efficacité du champ de mine, il est
indispensable que les mines factices ne puissent pas être
détectées facilement par les troupes ennemies.
Cependant, lorsqu'on cherche à l'issue du conflit à
déminer une zone, il n'est pas possible de distinguer une
mine réelle encore active et une mine factice. Il en
résulte un ralentissement (et un surcoût) des opérations,
car toutes les précautions doivent être prises pour traiter
des mines à priori suspectes.
Les modes de réalisation précédents facilitent les
opérations de déminage en permettant la visualisation des
mines réelles qui sont neutralisées.
Ils ne peuvent par contre pas être utilisés dans une
mine factice qui ne contient aucun circuit électronique.
Il est possible pourtant d'adapter le dispositif de
visualisation selon l'invention à de telles mines factices.
Une première solution à ce problème est de doter la
mine factice d'un module de chronométrie qui reçoit lors de
2 1 95469
,. ~,
` 11
la pose de la mine une programmation correspondant à la
durée d'emploi envisagée pour le champ de mine.
Ce module chronométrique pourra être mécanique et
comprendre par exemple un piston qui se déplacera à l'issue
de la période programmée pour venir rompre le court-circuit
d'un circuit oscillant passif selon l'invention.
Le module chronométrique pourra aussi être électronique
et commander à l'issue de l'intervalle programmé le blocage
d'un interrupteur statique.
La figure 5a montre un autre mode de réalisation très
peu coûteux dans lequel aucun système chronométrique n'est
nécessaire.
La mine factice 25 comporte un logement 26 dans lequel
est placé un circuit oscillant passif 2.
Ce circuit oscillant est réalisé ici sous la forme de
composants électroniques soudés à un circuit imprimé 27
(voir aussi la figure 5b).
Le circuit est noyé dans une résine de protection 28
qui remplit tout le logement 26. Le court-circuit 6 a la
forme d'un cavalier monté sur des broches portées par le
circuit imprimé 27. Seul le court-circuit 6 se trouve à
l'extérieur de la résine 28.
Le court circuit 6 est représenté seul à la figure 5c.
Il comporte un support 29 en forme d'ampoule (en verre ou
en matière plastique) sur laquelle sont fixées les broches
de raccordement 30. Un fil de petit diamètre 31 est disposé
entre les broches 30 à l'intérieur de l'ampoule 29 qui
constitue un réceptacle étanche.
Le fil est choisi en un matériau qui s'oxyde au contact
de l'humidité de l'air (par exemple en un matériau à base
de fer).
On choisira le diamètre de fil en fonction de la durée
d'emploi prévue pour le champ de mine.
Lors de la mise en place de la mine d'exercice, on
brise une face supérieure de l'ampoule 29 ce qui met le fil
en communication avec l'air ambiant et l'humidité
extérieure.
A l'issue d'un intervalle de temps (de l'ordre de
/ l Z195469
12
quelques jours) qui correspond à la durée d'emploi du champ
de mine, la corrosion a attaqué complètement le fil 31 qui
s'est rompu rendant ainsi le circuit oscillant passif 2
détectable.
5A titre de variante, il est possible de placer dans
l'ampoule au moment de la pose de la mine un matériau
corrosif destiné à attaquer le fil. Cette variante permet
de maîtriser plus facilement la durée nécessaire pour
rompre le court-circuit, puisque la cinétique de la
réaction chimique utilisée est bien connue.
Les figures 6a et 6b montrent un autre mode de
réalisation particulièrement bon marché dans lequel le
circuit oscillant passif 2 est porté par une étiquette 32
réalisée en une matière plastique souple, par exemple en
Nylon (ou encore en papier).
Une étiquette portant un circuit oscillant passif est
connue par exemple dans le domaine des systèmes antivols
destinés aux commerces (voir par exemple le brevet
GB2105952).
20L'étiquette 32 porte sur chacune de ses faces un dépôt
métallique. Le dépôt sera réalisé par exemple par
sérigraphie. L'ensemble des dépôts conducteurs constitue un
circuit électrique oscillant comportant une inductance 4
aux bornes de laquelle est montée une capacité 5, circuit
shunté par un court-circuit 6.
Une armature 5a de la capacité est portée par une face
de l'étiquette 32, l'autre armature Sb est portée par
l'autre face de l'étiquette. Le matériau de l'étiquette
constitue le diélectrique de cette capacité.
30L'inductance est portée par une seule face de
l'étiquette et elle est formée par une piste conductrice en
forme de spirale. L'armature 5b de la capacité est reliée à
l'inductance par une connexion 33 qui traverse l'étiquette.
On pourra par exemple réaliser la connexion en
prévoyant un trou traversant l'étiquette et qui est rempli
après réalisation par un matériau conducteur. On pourra
également métalliser le trou.
Le court-circuit 6 passe ici d'une face à l'autre par
2 1 9S4 69
'~ 13
un des rebords 32a de l'étiquette. Il suffira pour cela de
réaliser le circuit sur une seule face d'une feuille qui
sera repliée ensuite le long du rebord 32a et collée, la
connexion 33 est réalisée après collage de la feuille .
L'ensemble du circuit est recouvert d'une couche d'un
vernis protecteur à l'exception d'une zone 34 qui laisse à
nu une partie du court-circuit 6.
Cette zone non protégée est recouverte d'un adhésif
protecteur 35.
Le circuit ainsi réalisé est collé sur une mine
factice.
Au moment de l'emploi de la mine on retire l'adhésif
protecteur 35 de façon à laisser au contact de l'humidité
de l'air la partie du court-circuit 6 qui n'est pas
protégée.
La corrosion finira par détruire cette partie rendant
ainsi le circuit passif 2 détectable.
On choisira le matériau du court-circuit ainsi que la
taille de la zone qui n'est pas protégée en fonction de la
durée d'emploi prévue pour le champ de mine.
A titre de variante, on pourra remplacer au moment de
la pose l'adhésif protecteur par un autre adhésif réalisé
en un matériau formant un couple électrolytique avec le
matériau du court circuit. On pourra par exemple associer
de l'aluminium avec du cuivre.
Les matériaux formant couple électrolytique se
dégradent mutuellement suivant une cinétique chimique qui
est bien connue et facile à maîtriser.
~ ne telle disposition permet de définir de facon plus
fiable la durée nécessaire pour ouvrir le court circuit 6.
