ES2349934T3 - Dispositivo de iniciación de una carga explosiva o de una composición pirotécnica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de iniciación (5) para una carga explosiva o una composición pirotécnica, dispositivo que comprende al menos dos medios de iniciación (9) llevados por un soporte aislante (8) único y unidos a una fuente de energía, dispositivo caracterizado porque el soporte (8) aislante único lleva igualmente los conductores que aseguran el enlace de los medios de iniciación (9) a la fuente de energía, comprendiendo los medios de iniciación (9) contactos (14) llevados por la superficie del soporte (8) y unidos por un puente semiconductor (15) o resistivo (16), estando hechos los conductores en la forma de pistas conductoras llevadas por una cara del soporte (8), comprendiendo el soporte al menos un primer grupo (17) de medios de iniciación (9) distribuidos en una corona periférica (18) y al menos un segundo grupo de medios de iniciación distribuidos en al menos un brazo diametral (19a, 19b), comprendiendo todos los medios iniciadores (9) un primer contacto (14a) unido a un conductor común (C) y comprendiendo igualmente el soporte al menos otros dos conductores de control (S1, S2) que están unidos, cada uno, a segundos contactos (14b) de dos grupos de medios de iniciación (9) distintos.
Description
El campo técnico de la invención es el de dispositivos
que permiten la iniciación de una carga explosiva o de una
composición pirotécnica.
Los dispositivos conocidos se emplean sobre todo para
iniciar las cargas explosivas de las cabezas militares
generadoras de fragmentos o de carga conformada (que
engendran un lanzamiento o un núcleo). Asimismo, en las
cargas de fragmentación, a veces es necesario cebar un sector
angular con el fin de orientar el haz. Este sector angular
depende de la focalización buscada.
En general los dispositivos de iniciación emplean al
menos un componente de iniciación como un detonador o un
inflamador. Estos componentes son bien conocidos por el
experto en la materia. Según la tecnología usada, comprenden
por ejemplo un hilo caliente, un puente resistivo o un puente
semiconductor (conocido por la denominación SCB o
“semiconductor bridge”) que, cuando es recorrido por una
corriente eléctrica, comunica energía a una composición
pirotécnica de inflamación o detonación.
Hoy en día, en el campo de las cabezas militares se
busca proponer cabezas multimodo, es decir, que en función de
las necesidades operativas puedan engendrar fragmentos, un
lanzamiento de carga hueca o un núcleo formado por explosión.
La patente US-5.939.663 describe así una cabeza
multifunción cuyo dispositivo de iniciación comprende un
detonador axial y una corona de detonadores periféricos.
Todos los detonadores están unidos a un medio de iniciación
mediante conexiones de hilos distintas. Según los detonadores
que se soliciten, se obtiene un lanzamiento coherente o bien
una proyección de fragmentos.
El dispositivo de iniciación así definido es complejo y
costoso de emplear ya que necesita el montaje de los
diferentes detonadores en un soporte que debe colocarse de
forma precisa con respecto a la carga para que se asegure el
efecto buscado.
Igualmente es voluminoso axialmente e impone la
realización de una conéctica de hilos igualmente voluminosa.
La patente DE-40.011.243, que conforma un punto de partida
para el preámbulo de la reivindicación 1, describe un
dispositivo de iniciación para una carga explosiva, este
dispositivo comprende un circuito de selección, dos medios de
iniciación llevados por un soporte aislante único y unidos a
una fuente de energía.
En dicha patente no se divulga la estructura de los
medios de iniciación ni la naturaleza de los medios que
aseguran la unión eléctrica entre los medios de iniciación y
el circuito de selección.
El propósito de la invención es proponer un dispositivo
de iniciación que permita paliar estos inconvenientes.
Así, el dispositivo de iniciación según la invención es
compacto y poco costoso de fabricar. Puede adaptarse a
diferentes tipos de cargas explosivas y permite asegurar de
una forma fiable la iniciación de una carga explosiva según
varios modos de funcionamiento.
El campo de aplicación de la invención no se limita a
las cabezas militares explosivas multimodo. En la práctica,
el dispositivo según la invención puede usarse igualmente
para iniciar una composición pirotécnica, por ejemplo una
composición generadora de gas que tenga varios regímenes de
funcionamiento (por ejemplo, un generador de gas que
comprenda varios cartuchos de gas que pueden iniciarse
selectivamente).
Así, la invención tiene por objeto un dispositivo de
iniciación de una carga explosiva o una composición
pirotécnica, dispositivo que comprende al menos dos medios de
iniciación llevados por un soporte aislante único y unidos a
una fuente de energía, dispositivo caracterizado porque el
soporte aislante único lleva igualmente los conductores que
aseguran el enlace de los medios de iniciación con la fuente
de energía, comprendiendo los medios de iniciación contactos
llevados por la superficie del soporte y unidos por un puente
semiconductor o resistivo, estando hechos los conductores en
la forma de pistas conductoras llevadas por una cara del
soporte, comprendiendo el soporte al menos un primer grupo de
medios de iniciación distribuidos en una corona periférica y
al menos un segundo grupo de medios de iniciación
distribuidos en al menos un brazo diametral, comprendiendo
todos los medios iniciadores un primer contacto unido a un
conductor común y comprendiendo igualmente el soporte al
menos otros dos conductores de control que están unidos cada
uno a segundos contactos de dos grupos de medios de
iniciación distintos.
Según una forma particular de realización, los medios
de iniciación incluyen al menos un puente de semiconductor.
El dispositivo de iniciación según la invención podrá
comprender medios de iniciación distribuidos en una corona
periférica y en dos brazos diametrales ortogonales.
Según otra forma particular de realización, el
dispositivo comprende al menos un primer conductor de control
que asegura la iniciación de un medio de iniciación axial.
Según otra forma particular de realización, el
dispositivo comprende al menos un segundo conductor de
control que asegura la iniciación de una primera corona de
medios de iniciación distribuidos en los brazos alrededor del
medio de iniciación axial.
Según otra forma particular de realización, el
dispositivo comprende al menos un tercer conductor de control
que asegura la iniciación de un sector de medios de
iniciación de la corona periférica.
Según otra forma particular de realización, la corona
periférica comprende cuatro sectores de medios de iniciación
que pueden iniciarse cada uno de forma distinta mediante
conductores de control específicos.
La invención se comprenderá mejor con la lectura de la
descripción que se ofrece seguidamente de diferentes formas
de realización, descripción hecha en referencia a los dibujos
adjuntos y en los que:
la fig. 1 muestra en sección longitudinal una cabeza
militar multimodo que emplea un dispositivo de
iniciación según la invención;
la fig. 2 es una vista en sección longitudinal de una
forma de realización del dispositivo de
iniciación en solitario;
la fig. 3a es una vista esquemática de un puente
semiconductor elemental empleado en una forma de
realización del dispositivo de iniciación según
la invención;
la fig. 3b es una vista esquemática de un puente resistivo
elemental empleado en otra forma de realización
del dispositivo de iniciación según la
invención;
la fig. 3c es una vista en sección transversal parcial del
soporte en un medio de iniciación;
la fig. 4 es una vista desde arriba del soporte que lleva
los diferentes medios de iniciación elementales;
las fig. 5a, 5b, 5c y 5d son vistas análogas a la fig. 4 pero
que esquematizan las alimentaciones eléctricas
usadas para asegurar respectivamente un
funcionamiento: de cebado central, de cebado
anular, de cebado radial o de cebado por sector.
En referencia a la fig. 1, una cabeza militar de carga
conformada 1 comprende una carga explosiva 2 dispuesta en una
envoltura cilíndrica 3. Se aplica un revestimiento 4 cóncavo
contra la carga explosiva 2.
Las características de detonación del explosivo y la
geometría del revestimiento 4 se eligen de manera que esta
cabeza militar pueda tener varios modos de funcionamiento
diferentes en función del modo de iniciación elegido. Estas
características son bien conocidas para el experto en la
materia y, por tanto, no se describirán aquí ya que no forman
parte del objeto de la presente invención. A modo de ejemplo
será posible referirse a la patente EP-1.164.348 que describe
dicha cabeza militar multifunción.
La cabeza militar 1 puede someterse a iniciación por un
dispositivo de iniciación 5. Este último comprende una caja 6
cilíndrica que tiene sustancialmente el mismo diámetro
externo que la envoltura 3 de la cabeza militar 1 y está
cerrada por un fondo 6a plano en el que se dispone una
abertura axial 7.
De acuerdo con la invención la caja 6 encierra un
soporte aislante 8 único que lleva medios de iniciación 9. Se
fija un conductor 10 en una cara posterior del soporte 8 y
permite el enlace del dispositivo de iniciación 5 con un
medio de control electrónico 11 que incorpora una fuente de
energía que permite la activación del dispositivo de
iniciación 5. El conector 10 sale de la caja por la abertura
7.
La caja 6 encierra igualmente una composición
pirotécnica detonante 12, por ejemplo, de hexanitrostilbeno
(HNS) o hexógeno (RDX) comprimido, que se aplica por
compresión contra el soporte 8. Se podrá usar igualmente para
la composición 12 una lámina de explosivo plástico, por
ejemplo de un explosivo con base de caucho y pentrita
(explosivo conocido por la marca Formex).
La caja 6 se fija a la envoltura 3 mediante medios de
unión no representados aquí, por ejemplo por un casquillo
externo atornillado o embutido a la vez en la caja 6 y en la
envoltura 3 con el fin de que la cabeza militar 1 y el
dispositivo de iniciación 5 puedan, por ejemplo, formar un
único conjunto.
Además, como es visible más en particular en la fig. 2,
se aplicará un pallete fino 13, por ejemplo de aluminio, en
la cara de la composición detonante 12 destinada a entrar en
contacto con la carga explosiva 2. Este pallete asegurará una
función de estanqueidad durante el almacenamiento del
dispositivo de iniciación 5 independientemente de una cabeza
militar 1.
El soporte 8 es visible con más precisión en la fig. 4.
Está hecho de un material aislante y lleva los medios de
iniciación 9 en una de sus superficies destinada a entrar en
contacto con la composición detonante 12.
Las fig. 3a y 3b muestran de forma aumentada dos formas
de realización diferentes de dicho medio de iniciación 9. La
fig. 3a muestra así un medio de iniciación 9 que comprende un
puente 15 de material semiconductor que está dispuesto entre
dos contactos 14 de material conductor. El puente
semiconductor estará hecho, por ejemplo, de silicio dopado y
los contactos de cobre.
Los contactos tienen una anchura al lado del puente que
es inferior a la anchura a distancia del puente. Dicha
disposición permite facilitar el cebado del plasma de
iniciación entre los contactos.
Dicho puente semiconductor es bien conocido por el
experto en la materia. Se podrá consultar por ejemplo la
patente EP-0.711.400 que describe un iniciador de puente
semiconductor.
Cuando se aplica una tensión eléctrica de un cierto
nivel (que depende de las características dimensionales y
físicas del material usado para realizar el puente 15) entre
los contactos 14, se engendra un plasma a través del puente
15 y la energía que como consecuencia asegura la iniciación
de la composición detonante en contacto con el puente.
La fig. 3b muestra otra forma de realización de un
medio de iniciación 9. Según este modo los contactos 14 están
unidos por un elemento conductor resistivo 16 (por ejemplo,
de oro). En esta forma de realización (igualmente bien
conocida por el experto en la materia) es el calentamiento
por efecto Joule del elemento resistivo 16 (o su explosión)
el que asegura la iniciación de la composición detonante.
Según una forma de realización preferida, los
diferentes medios de iniciación 9 se aplicarán al soporte 8
según la tecnología de realización de los circuitos
integrados.
En la práctica es clásico realizar según esta técnica
una pluralidad de medios de iniciación (de puente
semiconductor o resistivo) en un mismo soporte, siendo a
continuación los medios cortados, por ejemplo, por láser para
integrarse de forma individual cada uno en una caja distinta.
De acuerdo con la invención se realizará según esta
técnica un soporte que lleva todos los medios de iniciación
(con una distribución geométrica especial que se precisará a
continuación) así como conductores (o pistas conductoras) que
aseguran (por medio del conductor 10) el enlace de los medios
de iniciación 9 a una fuente de energía incorporada por medio
del control 11.
El soporte 8 podrá estar así constituido por un disco
de silicio amorfo en el que los medios de iniciación, así
como las pistas conductoras, se realizarán por metalización
y/o depósito al vacío.
Se ve en la fig. 4 que el soporte 8 lleva un medio de
iniciación axial 9a y un primer grupo 17 de medios
iniciadores 9 distribuidos en una corona periférica 18 (hay
veinticuatro iniciadores 9 distribuidos regularmente de forma
angular en la corona periférica 18).
El soporte 8 incluye igualmente un segundo grupo de
medios iniciadores 9 distribuidos en al menos un brazo
diametral.
Hay aquí dos brazos diametrales 19a y 19b que incluyen
cada uno seis medios iniciadores 9. Se observará que los
- extremos
- de los brazos diametrales pasan por medios
- iniciadores 9b, 9c
- , 9d y 9e que pertenecen a la corona
- periférica 18.
Como es visible en la fig. 4, una cara superior del
soporte lleva pistas conductoras que permiten unir los polos
de ciertos iniciadores al conector 10.
Así todos los medios iniciadores incluyen un primer
contacto 14a que está unido a un conductor común C (todos los
contactos unidos al conductor común se representan sombreados
en la fig. 4). Este circuito común pasa por el contacto 14a
del medio iniciador 9c y comprende una pista conductora
circular periférica 20a así como otras dos pistas circulares
internas 20b y 20c coaxiales con la primera. El circuito
común comprende igualmente una pista 21 que une las
diferentes pistas circulares 20a, 20b y 20c del circuito
común.
Además la cara superior del soporte 8 lleva otras
pistas conductoras que permiten unir entre sí los segundos
contactos 14b de un cierto número de medios iniciadores
distintos 9.
Existen así varios grupos de iniciadores 9 que están
unidos entre sí y que pueden así ser iniciados
simultáneamente por la guía de conductores de control
específicos.
Así hay un primer conductor de control S1 que asegura
la iniciación de un medio iniciador axial 9a.
Hay igualmente un segundo conductor de control S2a que
asegura la iniciación de una primera corona 22 de cuatro
medios iniciadores distribuidos en los brazos 19a y 19b y
alrededor del medio iniciador axial 9a. Los polos 14b de
estos iniciadores están todos unidos unos a otros por una
parte de pista circular 25.
De forma análoga hay conductores de control S2b y S2c
que aseguran la iniciación de otras dos coronas 23 y 24 de
cuatro medios iniciadores distribuidos en los brazos 19a y
19b y alrededor del medio iniciador axial 9a. Los polos 14b
de estos iniciadores están también unidos todos unos a otros
por una parte de pista circular, respectivamente 26 y 27.
Finalmente hay al menos un tercer conductor de control
S3a que asegura la iniciación de un sector 28 de medios
iniciadores 9 situados todos en la corona periférica 18.
El dispositivo representado en la fig. 4 incluye así en
su corona periférica 18 cuatro sectores 28, 29, 30 y 31 que
están delimitados por los brazos 19a y 19b. Cada sector
incluye cinco medios iniciadores 9 contiguos.
Cada uno de estos sectores está controlado por un
conductor de control específico (respectivamente S3a, S3b, S3c
y S3d). En cada sector, los contactos 14b de los iniciadores
están todos unidos unos a otros por una parte de pista
circular. Estas partes de pista llevan en la figura las
referencias 32, 33, 34 y 35.
Finalmente, como se ha precisado ya anteriormente, hay
en la corona periférica 18 cuatro iniciadores aislados 9b,
9c, 9d y 9e dispuestos en los extremos de los brazos 19a y
19b. Cada uno de estos iniciadores está controlado por un
conductor de control específico Sib, Sic, Sid y Sie.
Todos los conductores de control están unidos al
conector 10 que comprende así al menos 13 patillas.
Estas conexiones se representan esquemáticamente en la
fig. 4 mediante trazos discontinuos y flechas que conducen al
conductor 10 representado por un simple rectángulo.
En concreto las conexiones se realizan en la forma de
pistas llevadas por la otra cara del soporte 8 y el conector
es llevado igualmente por la otra cara y se dispone en el
centro del soporte.
La tecnología de los circuitos de doble cara es bien
conocida para el experto en la materia. A modo indicativo se
ha representado en la fig. 3c el soporte en sección a la
altura del medio de iniciación 9c. Se ve que los contactos
14a y 14b recubren parcialmente el puente 15. El contacto
14a, que está unido al circuito común C, recubre un depósito
metálico que constituye la pista circular 20a, depositada en
el soporte 8 del mismo lado que el medio de iniciación.
Una perforación 36 atraviesa el soporte 8. Permite unir
las dos caras de este último. Esta perforación, u orificio
metalizado en el lenguaje del experto en la materia, se
rellena mediante un depósito metálico 37 que está unido por
una soldadura 39a al contacto 14b y por una soldadura 39b a
una pista conductora 38 llevada por la cara interior del
soporte 8 y que conduce al conector 10.
El experto en la materia definirá fácilmente la
geometría de las pistas que, realizadas en la cara inferior
del soporte, permitirán unir los diferentes circuitos de
control S al conector 10. Bastará así con realizar, en cada
uno de los grupos de los medios de iniciación llevados por la
cara superior del soporte, una perforación que atraviese el
soporte 8 a la altura de uno de los contactos 14b de uno de
los medios de iniciación del grupo considerado. Además, otra
perforación realizada en el contacto 14a del medio de
iniciación 9c asegura el paso del conductor común C.
El medio electrónico de control 11 no ha sido descrito
en detalle ya que no constituye el objeto de la presente
invención. De una forma clásica, este medio de control está
diseñado de forma que envíe una corriente eléctrica de
disparo entre el conductor común C y uno o varios de los
conductores de control S1, S2, S3, ..., Si. La elección de
los conductores que van a alimentarse o no se realizará con
ayuda de un medio de programación y/o de selección apropiado
para las necesidades operativas de modo de funcionamiento de
la cabeza militar.
A continuación se describirán los diferentes modos de
funcionamiento del dispositivo según la invención con
referencia a las fig. 5a, 5b, 5c y 5d.
Si se desea iniciar la cabeza militar 1 de forma que
engendre un núcleo es necesario asegurar un cebado axial de
la carga explosiva 2.
Para esto el medio electrónico envía una corriente de
disparo sólo al medio de iniciación 9a, y así entre el
conductor común C y el conductor de control S1 (fig. 5a).
Si se desea iniciar la cabeza militar de forma que
engendre un lanzamiento de carga hueca, es necesario
iniciarla según una corona circular. La fig. 5b muestra cómo
es posible iniciar dicho funcionamiento. Para esto el medio
electrónico de control envía una corriente de disparo entre
el conductor común C y todos los conductores de control S3a,
S3b, S3c y S3d, así como todos los conductores de control
aislados Sib, Sic, Sid y Sie. Así, todos los medios de
iniciación 9 de la corona externa se inician simultáneamente,
tanto los que están en los grupos 28, 29, 30 y 31 como los
que están aislados 9b, 9c, 9d y 9e.
El dispositivo de iniciación que se describe aquí
incluye doce grupos de medios de iniciación accionables cada
uno de forma distinta. Así es posible obtener otros modos de
funcionamiento de la cabeza militar.
A modo de ejemplo la fig. 5c muestra un modo de
iniciación en el que se controlan simultáneamente todos los
medios de iniciación distribuidos a lo largo de los brazos
19a y 19b, tanto los medios aislados 9b, 9c, 9d y 9e como los
de las coronas 22, 23 y 24.
Dicho modo de iniciación conduce a la fragmentación del
revestimiento y a la proyección de estos fragmentos según la
dirección de acción DA de la carga (fig. 1).
La fig. 5d muestra un modo de iniciación en el que se
controlan simultáneamente todos los medios de iniciación del
sector 28 de la corona periférica 18. Dicho modo de
iniciación conduce a la proyección de los fragmentos de la
envoltura 3 de la carga según una dirección privilegiada DB
sustancialmente radial y opuesta al sector iniciado.
Se ve así que el dispositivo según la invención permite
obtener de una forma simple un medio que permite asegurar la
iniciación de una cabeza militar multifunción.
En efecto, las tecnologías empleadas son aquellas que
permiten realizar los medios de iniciación individuales. No
es más costoso emplearlas para asegurar también la
realización de todas las pistas conductoras y obtener así un
componente completo que asegure los efectos deseados.
Además la colocación de los diferentes medios de
iniciación unos con respecto a otros está asegurada de una
forma fiable y reproducible por el simple diseño del
dispositivo.
El soporte que lleva su conector 10 se coloca a
continuación de forma simple en el interior de su caja 6. La
carga de la composición detonante 12 se efectúa siguiendo los
procedimientos de carga habituales para los iniciadores (o
por la adhesión de una lámina de explosivo plástico en el
soporte). La precisión de la colocación de los medios de
iniciación con respecto a la envoltura de la cabeza militar 1
se obtiene por fin simplemente por una operación única de
fijación de la caja 6 en la envoltura 3.
Además el volumen axial del dispositivo según la
invención se reduce. La altura E puede ser así inferior a 5
mm lo que permite la realización de cabezas militares
extremadamente compactas.
Son posibles diversas variantes sin apartarse del marco
de la invención. Así es posible realizar dispositivos de
iniciación que tengan un número de medios de iniciación o de
grupos de medios de iniciación diferentes.
Se podrán definir también distribuciones diferentes
5 para los medios de iniciación.
Es posible también realizar un dispositivo según la
invención en el que los medios de iniciación 9 son
iniciadores de hilo caliente o explosivo. Después de la
fabricación del soporte 8 que lleva las pistas conductoras,
10 será necesario entonces soldar los hilos entre los contactos
de cada iniciador. Sin embargo dicho modo es menos
interesante ya que resulta más costoso de realizar.
También es posible como se menciona en el preámbulo
realizar con la invención un dispositivo de iniciación para
15 composiciones generadoras de gas.
Claims (7)
- REIVINDICACIONES1. Dispositivo de iniciación (5) para una carga explosivao una composición pirotécnica, dispositivo que comprende al menos dos medios de iniciación (9) llevados por un soporte aislante (8) único y unidos a una fuente de energía, dispositivo caracterizado porque el soporte (8) aislante único lleva igualmente los conductores que aseguran el enlace de los medios de iniciación (9) a la fuente de energía, comprendiendo los medios de iniciación (9) contactos (14) llevados por la superficie del soporte (8) y unidos por un puente semiconductor (15) o resistivo (16), estando hechos los conductores en la forma de pistas conductoras llevadas por una cara del soporte (8), comprendiendo el soporte al menos un primer grupo (17) de medios de iniciación (9) distribuidos en una corona periférica (18) y al menos un segundo grupo de medios de iniciación distribuidos en al menos un brazo diametral (19a, 19b), comprendiendo todos los medios iniciadores (9) un primer contacto (14a) unido a un conductor común (C) y comprendiendo igualmente el soporte al menos otros dos conductores de control (S1, S2) que están unidos, cada uno, a segundos contactos (14b) de dos grupos de medios de iniciación (9) distintos.
-
- 2.
- Dispositivo de iniciación según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de iniciación (9) incluyen al menos un puente (15) de semiconductores.
-
- 3.
- Dispositivo de iniciación según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque comprende medios de iniciación (9) distribuidos en una corona periférica (18) y en dos brazos diametrales ortogonales (19a, 19b).
-
- 4.
- Dispositivo de iniciación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende al menos un primer conductor de control (S1) que asegura la iniciación de un medio de iniciación axial (9a).
-
- 5.
- Dispositivo de iniciación según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende al menos un segundo conductor de control (S2a, S2b, S2c) que asegura la iniciación de una
5 primera corona (22) de medios de iniciación (9) distribuidos en el brazo alrededor del medio de iniciación axial (9a). - 6. Dispositivo de iniciación según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque comprende al10 menos un tercer conductor de control (S3a, S3b, S3c, S3d) que asegura la iniciación de un sector (28, 29, 30, 31) de medios de iniciación (9) de la corona periférica (18).
- 7. Dispositivo de iniciación según la reivindicación 6,15 caracterizado porque la corona periférica (18) comprende cuatro sectores (28, 29, 30, 31) de medios de iniciación (9) que pueden iniciarse cada uno de forma distinta por los conductores de control específicos.
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