Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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DISPOSITIF DE MISE Ä FEU D'UNE AMORCE
La présente invention concerne le domaine des mécanismes de mise à feu
électrique pour projectiles, missiles, mines et bombes miniatures et à plus
particulièrement pour objet un dispositif de mise à feu d'une amorce du type
comportant notamment une alimentation électrique d'un circuit comprenant
notamment des moyens de commutation et des moyens, tels qu'une résistance
électrique ou comportant un percuteur et des moyens aptes à le mouvoir, aptes
à
1 o enflammer l'amorce.
On connaît un certain nombre de dispositifs de mise à feu d'une amorce
Ainsi, la demande de brevet n°FR2742859 aux noms des demanderesses
décrit un-dispositif d'amorçage à temps programmable comportant une amorce,
des
moyens d'alimentation électrique d'un circuit comprenant principalement une
résistance d'amorçage, des moyens de commutation du circuit d'alimentation de
la
résistance d'amorçage, des moyens de programmation d'une durée de
temporisation
et des moyens de commande des moyens de commutations constitués par un
2 o m~crocontrôleur et une roue codeuse, ainsi qu'un module de piégeage
connecté au
microcontrôleur.
A titre d'exemple, les moyens de piégeage peuvent être du type à ouverture
de contact et constitués par un circuit fermé alimenté par les moyens
d'alimentation
et comprenant un certain nombre de contacteurs à ouverture télécommandée à
distance, ou inertielle ou un fil de trébuchement.
Ces types de contacteurs peuvent présenter des inconvénients pour leur mise
en oeuvre dans le cadre d'une mine terrestre antichar. En effet, dans certains
cas il
n'est pas envisageable de prévoir un déclenchement télécommandé, ou de type
3 o inertiel et, de surcroît, le fil de trébuchement ne permet pas une
discrimination pour
la mise à feu de l'amorce entre un fantassin et un véhicule.
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la
Pour remédier à ce problème et pour déclencher la mise à feu uniquement en
présence d'un véhicule, le brevet FR2654824 mentionne que pour la
reconnaissance d'un véhicule, on peut par exemple utiliser un détecteur
sensible au
contact par le véhicule ou à la pression, ou un détecteur sensible à son champ
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magnétique ou à la variation de celui de la terre sous l'action du véhicule,
ou un
détecteur de vibration.
II décrit en outre l'utilisation d'une double détection, l'une par influence
et
l'autre par contact ou pression.
Parmi les détecteurs sensibles au contact ou à la pression d'un véhicule, on
peut citer ceux décrits dans les brevets FR2504254 et FR2507307.
Le premier décrit une mine anti-chat comportant un détecteur à sa partie
supérieure constituée notamment par un plateau de pression destiné à provoquer
la
mise à feu par allumage d'une chaîne pyrotechnique composée d'un percuteur,
d'une amarce, d'un relais d'allumage et d'un bloc d'allumage permettant la
mise à
feu de la charge pyrotechnique utile renfermëe par la mine.
Le second décrit une mine anti-char comportant une charge de dégagement
et une charge utile, ainsi qu'une double détection du char, l'une par
influence
provoquant la mise à feu de la charge de dégagement puis celle de la charge
utile,
et l'autre par contact ou pression qui provoque la mise à feu directe de la
charge
utile.
Tous les dispositifs décrits dans les brevets précités présentent des
inconvénients. Ainsi, la mine à plateau décrite dans le brevet FR2504254
nécessite
un passage du véhicule à détruire à l'aplomb de la mine ce qui réduit
notablement la
probabilité d'actionnement de la mine par le véhicule.
Les brevets FR2654824 et FR2507307 enseignent la possibilité d'accroître
notablement la portée d'une mine par l'utilisation, en plus d'une détection
par
contact ou pression, celle d'une détection par influence.
Toutefois, cette double détection nécessite la présence de deux ensembles
électroniques distincts ce qui augmente le nombre de composant et donc le coût
des
moyens de mise à feu de l'amorce et diminue la fiabilité globale du
dispositif.
Par ailleurs,. les dispositifs décrits dans ces derniers brevets ne permettent
pas d'optimiser les effets sur le char de l'explosion de la mine.
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Le but de l'invention est de proposer des moyens de mise à feu d'une amorce
très fiable, nécessitant un minimum de composants électroniques et, bien que
n'utilisant qu'un seul type de moyens de détection, présente une portée accrue
par
rapport à un dispositif tel que celui décrit dans le brevet FR2504254 et
permettant
d'optimiser les effets de l'explosion de l'engin explosif associé aux moyens
de mise
à feu.
La solution apportée est un dispositif de mise à feu d'une amorce du type
comportant notamment au moins une alimentation électrique d'un circuit
comprenant
notamment des moyens de détection etlou de commutation et des moyens, tels
qu'une résistance électrique ou comportant un percuteur et des moyens aptes à
le
mouvoir, aptes à enflammer l'amorce, et caractérisé en ce que les moyens de
détection et/ou de commutation sont constitués par un réseau de contacteurs
aptes
à ouvrir, respectivement à fermer, un circuit comportant au moins ladite
alimentation
électrique, sous l'action d'un contact ou d'une force et à refermer,
respectivement à
ouvrir, ledit circuit lors de la disparition dudit contact ou de ladite force.
Selon une caractéristique particulière, le réseau est constitué par un ruban
de
contacteurs.
Selon une autre caractéristique, lesdits contacteurs sont constitués par des
commutateurs à membrane.
Selon une autre caractéristique, les commutateurs à membrane sont
constitués par une première plaque comportant un ajour, une seconde plaque
comportant elle-même un ajour et des bords tombants qui s'inscrivent dans
l'ajour de
la première plaque, une membrane sphérique ayant la forme d'un segment
sphérique dirigé vers le haut est fixée sur l'extrémité des bords tombants,
une bande
électriquement conductrice étant fixée sur la face inférieure de la membrane.
Selon une caractéristique préférentielle permettant d'introduire un seuil de
détection, en l'occurrence un seuil de pression, ledit réseau est disposé à
l'intérieur
d'une gaine déformable en matériau dont la dureté est préférentiellement
supérieure
à 40° shore. Le choix de la forme et du ou des matériaux constitutifs
de la gaine
ainsi que la constitution des commutateurs à membrane permet de d'introduire
un
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seuil de pression minimal au-dessus duquel le commutateur à membrane peut se
fermer et au-dessous duquel il ne le peut pas.
Selon une caractéristique particulière, cette gaine est constituée par un
profilé
en silicone extrudé dont la dureté peut être de 60°shore.
Selon une caractéristique préférentielle, la gaine comporte plusieurs
segments délimités par une modification de sa structure et apte à faciliter
son pliage.
Selon une caractéristique additionnelle, cette modification de structure
consiste en une réduction de son épaisseur sur tout ou partie de sa
circonférence et
peut par exemple être constituée par une gorge, les commutateurs ëtant
préférentiéllement positionnés en dehors de la section droite de la
modification de
structure de la gaine.
Selon une autre caractéristique permettant par exemple d'introduire un seuil
de déclenchement de l'amorçagè, les commutateurs à membranes sont connectés à
des moyens de traitement des signaux électriques issus des moyens de
détection,
ces moyens de traitement étant aptes notamment à filtrer les objectifs et à
commander le déclenchement de l'amorçage.
Selon une caractéristique additionnelle, ces moyens de traitement
comportent un module de comptage.
Selon une caractéristique particulière, ces moyens de traitement sont
constitués par un microcontrôleur.
Selon une autre caractéristiques, les moyens de traitement sont connectés à
l'alimentation électrique, aux moyens de détection et à la résistance de mise
à feu
de l'amorce.
Selon une caractéristique additionnelle, des moyens de commutation
commandés par les moyens de traitement sont disposés entre ces derniers et la
résistance de mise à feu de l'amorce.
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Selon une autre caractéristique additionnelle, des moyens de temporisation
sont associés aux moyens de traitement et/ou aux moyens de commutation
commandés par les moyens de traitement.
L'invention a aussi pour objet un engin explosif du type comportant une
5 charge explosives, une amorce et des moyens de mise à feu de cette charge
explosif et caractérisé en ce les moyens de mise à feu comporte un disposif de
mise
à feu selon l'une des caractéristiques precitées.
D'autres avantages et caractéristiques apparaitront dans la description de
modes particuliers de réalisation de l'invention au regard des figures
annexées
parmi lesquelles
- la figure 1 montre une variante de réalisation des moyens de détection
selon l'invention,
- la figure 2 présente un schéma d'une vue en coupe des moyens de
détection selon cette variante de réalisation de l'invention
- la figure 3, illustre un commutateurs à membrane utilisé dans le cadre
de cette variante de réalisation de l'invention,
- la figure 4 présente un schéma d'un dispositif de mise à feu selon un
premier mode de réalisation,
- les figures 5 et 6 montrent un schéma d'un dispositif de mise à feu
selon un deuxième mode de réalisation,
- les figures 7a et 7b montrent un exemple d'actionnement d'un
commutateur à membrane,
- la figure 8 présente un schéma d'un dispositif de mise à feu selon un ..
troisième mode de réalisation.
- la figure 9 présente une disposition particulière d'engins explosifs
utilisant des moyens de mise à feu selon l'invention,
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Les figures 1 et 2 présentent des moyens de détection 10 selon l'invention
destinés à être intégrés dans un dispositif de mise à feu d'une amorce, en vue
de
son association avec un engin explosif, tel qu'une mine.
Ces moyens de détection 10 sont constitués par un ruban 11 d'interrupteurs à
membrane 12 et sont insérés dans une gaine 13 en forme de tube de section
rectangulaire.
Cette gaine 13 est en silicone extrudé de dureté shoré 60° et
obtenue par
extrusion. Elle comporte en outre, des modifications de structure 25
régulièrement
réparties sur sa longueur afin de permettre son pliage en accordéon. Ces
modifications de structures consistent en une diminution longitudinale de sa
section
de quelques millimètres, ou en d'autres termes, en une gorge située sur toute
la
périphérie externe de la gaine 13.
Les dimensions extérieures de cette gaine sont de 54mm de largeur et de
10mm de hauteur tandis que celles de l'espace libre interne est de 30mm de
largeur
et de 6mm de hauteur. Sa longueur total est de 4m et elle comporte quatre
modifications de structures permettant son pliage en 5 segments.
Le ruban 11 d'interrupteurs 12 a une largeur de 24mm et il est disposé centré
sur la face interne inférieure 14 de la gaine 13. Les interrupteurs 12 sont du
type de
ceux décrits dans le brevet EP202711. Comme montré sur la figure 3, ils
comportent
une première plaque 15 comportant un ajout circulaire 16, une seconde plaque
17
comportant elle-même un ajout circulaire 18 et des bord tombants 19 qui
s'inscrivent
dans l'ajout 16 de la première plaque 15. Une membrane sphérique 21 ayant la
forme d'un segment sphérique dirigé vers le haut est fixée sur l'extrémité 20
des
bords tombants 19. Une bande électriquement conductrice 22 est fixée sur la
face
inférieure de la membrane 21.
La deuxième plaque 17 est fixée sur la première plaque 15 par collage. Une
bande conductrice 23 disposëe longitudinalement est centrée sur le ruban
souple 11
et chacun des ensembles constitués par les plaques 15 et 17 et la membrane 21
est
fixé sur le ruban 11 et centrés sur celui-ci. Ainsi, pour chaque ensemble, une
partie
de la bande conductrice 22 est à l'aplomb d'une partie de la bande conductrice
23.
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Comme montré sur la figure 4, les moyens de détection 10 sont reliés à des
moyens de traitement 30 des signaux électriques générés (0 ou 5V) par les
moyens
de détection 10.
Ces moyens de traitement sont en outre reliés d'une part à des moyens
d'alimentation électrique 40, ainsi qu'à une résistance 31 de mise à feu d'une
amorce 32.
Comme montré sur la figure 5 et afin d'amëliorer la sécurité de l'amorçage,
les moyens de traitement peuvent être constitués par un microcontrôleur et
être
reliés à des moyens 38 de programmation d'une durée de temporisation
constitués,
par exemple, par des roues codeuses, ainsi qu'à des moyens 34 de commutation
du
circuit d'alimentation de la résistance 12 d'amorçage ainsi qu'un condensateur
36
fournissant une intensité 12 lors de sa décharge, l'intensité 11 du courant de
charge
de ce condensateur étant insuffisante pour provoquer la mise à feu de
l'amorce.
Le microcontrôleur 30 commande l'ouverture et/ou la fermeture des moyens
de commutation 34.
Comme schématisé sur la figure 6, ces moyens 34 de commutation
comportent des premiers moyens 41 constitués par un dispositif
électromécanique
de sécurité comprenant une horloge mécanique, associée à un inverseur
mécanique
qui est normalement en position ouvert et qui ferme le circuit à l'expiration
d'une
durée prédéterminée de fonctionnement de cette horloge. Cet inverseur est
relié à
un condensateur 36 apte à fournir une intensité 12 lors de sa décharge,
l'intensité 11
du courant de charge fourni par les moyens d'alimentation 40 de ce
condensateur
étant insuffisante pour provoquer la mise à feu de l'amorce.
Ces moyens 34 de commutation comportent des seconds moyens constitués
par un transistor 50 dont la source est reliée à l'alimentation 40, la grille
au
microcontrôleur 30 et le drain à l'entrëe de l'inverseur de l'ensemble
électromécanique 41, et un transistor 55 dont la source est reliée à la
résistance
d'amorçage 31, la grille au microcontrôleur 30 via une résistance 72 et le
drain à la
sorüe du condensateur 36.
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De plus, le drain 53 du transistor 50 est connecté à un transistor 60 de court
circuit lui-même relié au microcontrôleur 30 et à la masse.
En outre, des résistances 70,71,72 de limitation de l'intensité du courant
sont
disposées sur le circuit en amont des moyens électromécaniques et entre le
microcontrôleur 30 et le transistor 55 de sorte que, en cas de défaillance des
transistors et des moyens électromécaniques, la résistance d'amorçage 12 soit
traversée par un courant dont l'intensité est insuffisante pour provoquer
l'amorçage
du détonateur.
De surcroît, des moyens de signalisation 81 et 80 sont disposés
respectivement en aval de l'interrupteur à fermeture temporisée 65 et en
parallèle de
la résistance d'amorçage 12.
Enfin un verrou mécanique 21 à deux positions, disposé en sortie de
l'alimentation, permet dans une première position, de mettre tous les moyens
électroniques à la masse tandis que dans la seconde position, tous les moyens
électroniques sont alimentés mais le condensateur 36 n'est, dans tous les cas,
connecté au circuit d'alimentation, qu'après un délai de sécurité générë par
le
dispositif électromécanique de sécurité 41.
Le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention est le suivant. Tous les
commutateurs à membrane du réseau sont initialement ouverts. Comme montré sur
les figures 7a et 7b, l'application d'un galet d'un char 90 sur l'un de ces
commutateurs 12 provoque le contact entre les éléments conducteurs 22 et 23
puis
la rupture de ce contact dès que le galet est passé, l'interrupteur étant
réversible et
revenant dans sa position initiale. Une impulsion de tension est donc ainsi
générée
et comptabilisée par les moyens de traitement 30.
Ces moyens de traitement peuvent soit déclencher immédiatement
l'alimentation de la résistance 60 par une intensité suffisante pour mettre à
feu
l'amorce 61, soit ne déclencher cette mise à feu qu'après détection d'un
certain
nombre d'impulsions. A titre l'exemple, les moyens de traitement peuvent être
programmés pour ne déclencher la mise à feu de l'amorce qu'après détection de
trois impulsions séparées par une durée minimale, donc qu'après le passage de
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trois galets, et ce afin que l'explosion se produise à l'endroit le plus
vulnérable du
char, notamment au niveau de la soute à munitions.
Ils peuvent aussi être programmés pour ne déclencher la mise à feu de
l'amorce qu'après détection de quatre voire cinq impulsions séparées par une
durée
minimale et se produisant dans un espace temps limité, et ce afin de ne
détruire que
les engins à chenilles. Les moyens de traitement peuvent ainsi avoir une
fonction de
filtrage des objectifs.
Dans le cadre de l'exemple des figures 5 et 6, le fonctionnement est
sensiblement le même que celui décrit précédemment mais des moyens
complémentaires sont prévus pour garantir au maximum les personnes chargées de
la pose des mines.
Le fonctionnement est alors le suivant
Le verrou mécanique 21 est initialement dans sa première position, les moyens
électroniques 10, 30, 34, 36 n'étant alors pas alimentés.
L'utilisateur commande, à l'aide des roues codeuses une durée de
temporisation D1 puis met, à l'aide d'une clé particulière, le verrou 21 dans
la
position dans laquelle tous les moyens électroniques sont électriquement
alimentés
et les roues codeuses bloquées.
Les moyens de mise à feu sont ensuite positionnés sur une mine, et cette
mine enfouie dans le sol tandis que les moyens de détection sont soit posé sur
Ie sol
soit enfouis.
Dans cette position, le décomptage de la durée de temporisation D1, entamë
lors de la manoeuvre du verrou 21, se poursuit, tandis que l'horloge mécanique
de
temporisation des moyens électromécaniques de sécurité est déclenchée. A
l'expiration d'un temps Tp1 préprogrammé de fonctionnement de cette horloge,
elle
produit le basculement de l'inverseur mécanique 41 et donc la fermeture de la
partie
du circuit située entre le transistor 50 et le condensateur 36.
Aussi, dans tous les cas où la durée D1 de la temporisation programmée par
l'utilisateur est inférieure au temps préprogrammé Tp1 ou en cas de
défaillance du
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microcontrôleur 30 ou des transistors 50, 55, 60, la mise à feu ne pourra
éventuellement survenir, dans tous les cas, qu'après l'expiration de ce temps
Tpl.
A l'issue du décomptage de la valeur D1, le microcontrôleur 30 désactive le
transistor 60 de court circuit, et active le transistor 50 qui devient alors
passant. Le
5 condensateur 36 se charge alors et à l'issue d'un temps préprogrammé Tp2
l'activation, par le microcontrôleur 30, du transistor 55 produit la décharge
du
condensateur 36 au travers de ce transistor 55 et de la résistance d'amorçage
31,
l'intensité 12 circulant dans cette dernière étant alors suffisante pour
provoquer
l'amorçage du détonateur et l'explosion de la mine.
10 L'activation du transistor 55 est commandée comme décrit précédemment,
c'est-à-dire dès détection d'une impulsion de tension par les moyens de
détection 10
ou après détection d'un certains nombre d'impulsions, par exemple trois pour
atteindre une partie sensible du char ou 4 voir 5 pour ne détruire que les
engins à
chenilles, ce nombre d'impulsion étant prëférablement combiné avec des temps
séparant et englobant ces impulsions.
II est à noter par ailleurs que pour des questions de sécurité, il est
préférable
que le temps de charge Tp2 du condensateur soit long par rapport à son temps
de
décharge. Ainsi, les dysfonctionnements qui se traduiraient par des commandes
simultanées de tous les transducteurs (cas des effets EMP et nucléaires)
n'auraient
aucune conséquence.
Selon une variante de réalisation de l'invention, les moyens de temporisation
peuvent ètre simplifiés comme présentés sur la figure 6. Le dispositif
d'amorçage
comprend alors les moyens de détection 10, une alimentation électrique 40, en
l'occurrence des piles, un relais à ouverture temporisée 33, un relais à
fermeture
temporisée 35, un condensateur 36 et une résistance d'amorçage 31 de l'amorce
32.
Dès l'introduction des piles, les deux relais sont excités. Le relais 33 étant
tout d'abord fermé, le condensateur 36 se charge. Ce relais 33 s'ouvre après
un
temps Tp4, puis le relais 35 se ferme et, dès que l'un des commutateurs à
membrane 12 des moyens de détection 10 ferme le circuit, le condensateur 36 se
décharge dans la résistance 31, provoquant la mise à feu de l'amorce 32.
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Dans le cas d'un amorçage par déplacement d'une pièce mécanique, la
décharge du condensateur alimente un soléno'ide dont l'activation provoque le
déblocage de la pièce électromécanique qui amorce le détonateur.
Du fait de la réversibilité des moyens de détection selon l'invention, il est
possible d'adapter les modalités de mise à feu en fonction de la nature de
l'objectif.
Ainsi, si celui est constitué par une colonne de char'';9Ö comme présenté sur
la figure
9, il est possible de programmer le microcontrôleur 30, de façon à ce que la
mise à
feu de l'amorce ne soit commandée qu'après le passage d'un certain nombre de
chars.
Les engins explosifs 91 à 95 représentés sur la figure 9 sont disposés, par
exemple tous les 30 mètres, et ce sur 150 mètres. Ces cinq engins explosifs
comportent chacun leurs propres moyens de détection 10 selon l'invention
reliés à
des moyens 30 de traitement des signaux électriques comportant un
microcontrôleur.
Cependant, les moyens de mise à feu des engins explosifs 91, 92, 94 et 95
sont désactivés tandis que les moyens de mise à feu de l'engin explosif 93
sont
activés.
Cette dësactivation consiste à empêcher fa mise à feu de l'amorce même en
cas de détection d'un char ; ainsi des chars peuvent rouler sur les moyens de
détection 10, être détectés par ces moyens mais sans que se produise la mise à
feu
de l'amorce. Elle peut, par exemple être réalisëe par soft au niveau du
microcontrôleur des moyens 30 de traitement ou par hardware avec un
interrupteur...
Par ailleurs les moyens 30 associés aux engins explosifs 91, 92, 94 et 95 sont
programmés pour que, après activation, ils déclenchent la mise à feu à la
première
détection d'un char par leurs moyens de détection associés 10.
Les moyens 30 de traitement associés à l'engin explosif 93 sont programmés
d'une part pour déclencher la mise à feu de l'engin explosif 93 lors de la
détection
du passage d'un troisième char et d'autre part pour activer les moyens 30 des
autres
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engins explosifs après détection de ce troisième passage, cette activation
pouvant
par exemple être réalisée, par voie filaire ou par voie herzienne avec un
ensemble
émetteur/récepteur.
Ainsi, la détection du passage des chars 100 et 101 sur les moyens de
détection 10 associé à l'engin explosif 93, le seul dont les moyens de mise à
feu
soient activés, ne produit rien. Par contre le passage d'un troisième char, en
l'occurrence le char 102, provoque l'explosion de l'engin explosif 93 et
l'activation
des moyens de mise à feu associés aux engins explosifs 91, 92, 94 et 95. Des
lors,
la détection d'un char par l'un des moyens 10 de détection associés à ces
engins
explosifs provoque la mise à feu de l'amorce et donc l'explosion de l'engin
explosif
correspoPdant.
Un tel fonctionnement des moyens de mise à feu provoque l'effet de nasse.
Les chars situés entre les moyens de détection 10 de l'engin explosif 91 et
ceux de
l'engin explosif 95, lors de l'explosion de l'engin explosif 93, seront
détruits à leur
tour dès qu'ils seront détectés par les moyens 10 d'un engin explosif non
encore
explosé, et ce jusqu'à ce que tous les engins explosifs aient explosés.
Ainsi, dans l'exemple de la colonne de char de la figure, au moins 5 chars
sont détruits grâce à l'utilisation des moyens de mise à feu selon
l'invention.
De nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de
réalisation décrit sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le réseau peut
avoir la
forme d'une étoile, d'un carré... et dans le cas d'un ruban 11 de contacteurs,
sa
longueur peut être de l'ordre du mètre voire, du décamètre et être relié dans
ce cas
à plusieurs engins explosifs.
De plus, moyennant l'ajout d'un récepteur associé aux moyens de mise à feu, il
est possible, à l'aide d'un émetteur, de commander, par exemple, la fermeture
d'un
interrupteur sur le circuit de mise à feu de l'amorce, la mise à feu pouvant
alors se
produire au moment opportun après la détection d'un char par les moyens de
détection 10. II est ainsi possible de sélectionner la cible.
