Espoletas e Detonadores (dispositivos de iniciação) *183

Para que uma “cabeça de guerra” cumpra o papel para o que foi concebida, é necessário que seja detonada no momento adequado, pois qualquer outra situação diferente desta, poderá resultar na perda da ogiva sem que produza seus efeitos no alvo, ocasionando perigo mortal aos seus usuários e danos materiais indesejados aos equipamentos e instalações próximos. Um dispositivo de iniciação (espoletas e detonadores) é um subsistema que ativa o mecanismo de uma ogiva quando desejado, para produzir seus efeitos no alvo escolhido, e também mantém esta ogiva em condições seguras durante todas as fases anteriores da cadeia logística e operacional.

A espoleta é essencialmente um mecanismo de estado binário. No contexto do hardware do sistema de armas, uma espoleta e sua respetiva ogiva são uma coisa só, pois espera-se que permaneçam juntas e inertes até que seu alvo seja encontrado e depois funcionem conforme o esperado em uma fração de milissegundo. Os sistemas de orientação podem se recuperar de avarias transitórias; os radares de rastreamento de alvos podem experimentar vários alarmes falsos sem comprometer significativamente sua utilidade; e as estruturas de mísseis podem deformar-se e se recuperar, mas a ativação da ogiva é irreversível. A qualidade exigida para um dispositivo de iniciação é especificada por dois valores: confiabilidade de 0,95 a 0,99 para espoletas de mísseis complexos e até 0,999 para espoletas de contato de bombas e projéteis em geral.

Um sistema de iniciação de armas possui 5 funções básicas que podem ser executadas, sejam elas: Manter a arma segura, armá-la,  reconhecer ou detectar o alvo, iniciar a detonação da ogiva e determinar a direção da detonação (apenas espoletas especiais).

Dispositivos de Trava e Segurança

Sistemas de armas tem um periculosidade intrínseca, e devem ter agregados ao seu projeto garantias de que não serão ativados e/ou detonados até atinjam seus alvos. Essa garantia é fornecida pelos dispositivos de trava e segurança presentes nos mecanismos de iniciação. Os dispositivos de trava e segurança são um componente que isolam o iniciador (mecanismo que ativará a sequência de detonação) da carga de iniciação (explosivo primário) da ogiva, durante todas as fases da cadeia logística e operacional da arma, até que a arma seja lançada intencionalmente e tenha se distanciado o suficiente de seu vetor de lançamento para que este não seja afetado. Então, nesse ponto da trajetória quando não mais oferece perigo a quem o está lançando, este mesmo dispositivo de trava e segurança remove a barreira entre o mecanismo de iniciação e o trem explosivo, permitindo que a ogiva possa ser detonada.

Alguns dispositivos de trava e segurança funcionam medindo o tempo decorrido desde o lançamento, outros determinam a distância percorrida a partir do ponto de lançamento, registrando a aceleração experimentada pela arma. Alguns dispositivos detectam a velocidade do ar ou a rotação do projétil (força centrífuga), enquanto outros podem receber estímulos característicos da trajetória da arma, como pressão e aceleração do jato de escape do motor. Para maximizar a confiabilidade de uma espoleta, o dispositivo de trava e segurança deve ser capaz de diferenciar as forças que registra como sendo exclusivas da arma quando lançada, e não possam ser intencional ou acidentalmente duplicadas durante operações de manuseio no solo ou de pré-lançamento.

A maioria dos mísseis incorpora dispositivos de trava e segurança utilizando acelerômetros, que mede a aceleração projétil quando lançado. Um impulso de lançamento induz ao projétil uma pequena aceleração de até 10 g, enquanto que uma arma em queda pode sofrer facilmente forças de choque de até 500 g. Portanto, um recurso deve ser usado para evitar que a espoleta se arme prematuramente quando a arma é lançada. Essa característica faz com que os sistemas de detecção de aceleração entrem em condição de retardo por um período determinado, evitando que a espoleta se arme de imediato. 

Neste dispositivo, os iniciadores e as cargas a serem iniciadas partem propositalmente desalinhados, e tem seu alinhamento paulatinamente induzido pelos acelerômetros, à distância considerada segura. Neste momento outro mecanismo retrai a trava de segurança eletricamente por meio de um solenoide, comprimindo uma mola capaz de reverter o destravamento caso algo dê errado. Mecanismos do tipo cruz de malta podem seu usados para forçar o alinhamento, devido a sua confiabilidade. A cadeia explosiva se forma quando iniciador, detonador e carga principal se alinham perfeitamente e um outro dispositivo trava o alinhamento na posição armado, tornando irreversível a detonação. Se o motor apresentar defeito, no entanto, de modo que a aceleração seja insuficiente e o alvo não possa ser atingido, uma mola retornará a trava de alinhamento, que será desfeito, e a trava de lançamento será inserida novamente no mecanismo, retornando-o a posição de segurança. Isso garante que a ogiva não seja detonada, em um lançamento mal sucedido devido a falha do motor. 

O integrador de aceleração de movimento linear, que embora seja por projeto muito robusto, tem a desvantagem funcional de que, durante a aceleração lateral do míssil que pode exceder 30 g, sofra uma força de atrito intensa entre o mecanismo de iniciação e o corpo da arma. Isso retarda seu movimento e pode aumentar a distância de armação. Em um projeto mais eficiente, o movimento linear é convertido em movimento rotativo, com um disco de metal montado excentricamente em um eixo transversal que gira à medida que o míssil acelera, alinhando o trem explosivo.

Para obter a confiabilidade de segurança desejada neste exemplo, existem vários componentes redundantes. Se algum dos componentes falhar, por exemplo, se uma trava de lançamento se romper e a arma for derrubada, outra ainda impediria o armamento da detonação inadvertida. Esse tipo de redundância é encontrado em todos os dispositivos trava e segurança. Estes dispositivos são feitos de componentes de altíssima qualidade e projetados para ter uma probabilidade de falha de segurança não superior a 1%.

Outro dispositivo adicional de trava e segurança necessário serve para neutralizar a ogiva se o vetor não atingir, por qualquer motivo, seu alvo. Um exemplo seria um projétil antiaéreo ou um SAM que poderia cair em território amigo se um alvo aéreo não fosse atingido. Para impedir essa possibilidade, um dispositivo de trava e segurança tipo temporizador neutralizaria a ogiva depois de um determinado tempo do disparo. Isso permitiria a continuidade da trajetória até que o tempo decorrido esperado entre o lançamento e a interceptação ao alvo seja excedido, momento em que o dispositivo destruirá a ogiva.

A configuração do temporizador seria baseada em um tempo maior que a interceptação normal, mas seria detonada enquanto a arma ainda estivesse no ar com segurança. Esse detalhe de projeto, para aumentar a confiabilidade da segurança é encontrado na maioria dos projéteis antiaéreos.

Embora a espoleta com seu dispositivo de trava e segurança seja o principal componente de segurança da arma, deve-se perceber que a ogiva não é insensível a influências além da iniciação da espoleta. Os altos explosivos químicos usados nas cabeças de guerra convencionais, bem como os nucleares podem ser detonados se forem submetidos ao calor e energia suficientes de fontes externas. Detonações ou incêndios acidentais ou de combate podem fornecer a energia necessária, e sobre estes não é possível tomar medidas preventivas.

Detecção e reconhecimento de alvos

A detecção e o reconhecimento do alvo devem ocorrer quando ele estiver da esfera de dano da ogiva ou de modo que o espoleta de proximidade possa prever quando essa condição ocorrerá. Esta função pode ser realizada por vários tipos de sensores mecânicos ou elétricos. O dispositivo específico usado classifica o tipo de sistema de difusão. Depois que o alvo for "detectado", este dispositivo emite um sinal de “fogo” ao detonador. Existem quatro categorias básicas desses dispositivos:

Dispositivo de Contato - Este dispositivo sensor inicia o dispositivo de detonação ao travar contato com o alvo. Os mecanismos típicos destes sensores podem incluir o deslocamento de uma massa inercial, a tensão de um cristal piezoelétrico, o curto-circuito de uma linha de transmissão coaxial, a interrupção de um circuito elétrico ou a combinação destes. As espoletas de impacto são desse tipo. Também podem ser incorporados um mecanismo de retardo que fornece um pequeno atraso na detonação após o contato, para permitir, por exemplo, a penetração da arma no alvo a fim de maximizar o dano.

Dispositivo de Ambiente - Embora não seja capaz de detectar a presença física do alvo, ele pode detectar o ambiente único em que o alvo pode ser encontrado, como o ambiente subaquático. Esse tipo de detecção normalmente seria encontrado em bombas de profundidade ou cargas de profundidade e seria acionado pela pressão hidrostática.

Dispositivos Temporizadores - Após um tempo decorrido predeterminado, um dispositivo contador de tempo enviará um sinal de “fogo” ao detonador. A "detecção" do alvo é predeterminada pelo usuário, quando após algum tempo decorrido predefinido, baseado em cálculos de quando se espera que o alvo esteja dentro da esfera de dano da ogiva. Projéteis de armas usam esse tipo de espoleta. Granadas de artilharia, por exemplo, podem ter espoletas de tempo variável que podem ser configuradas para disparar no ar, ou de segundos a horas após atingir o solo.

Dispositivos de Proximidade - Estes dispositivos não requerem contato com o alvo, pois detectam sua presença à alguma distância. Eles enviam um sinal de “fogo” ao detonador quando o alvo está dentro da esfera de danos da ogiva. 

Iniciação da ogiva

Uma ogiva geralmente contém um alto explosivo poderoso, mas relativamente insensível, que só pode ser iniciado pelo calor e energia de um explosivo primário. O explosivo primário é um componente do subsistema de espoleta e normalmente é carregado no detonador. Se o detonador for projetado corretamente, ele poderá ser ativado apenas por um sinal de fogo exclusivo, recebido do dispositivo de detecção de alvo. Um detonador pode ser projetado para ativar quando recebe energia elétrica (alta tensão) ou energia mecânica (choque)..

Classificação do Sistema de Espoletas

Várias convenções de classificação do sistema de espoletas são empregadas atualmente. Como os projetos de espoleta variam amplamente de acordo com as características e missão de cada arma, uma convenção de classificação os agrupa por aplicação:

1. Espoletas de projéteis de armas de fogo
1. para munição rotativa
2. para munição não rotativa
2. Foguetes
3. Espoletas de Bombas
4. Espoletas de Minas
5. Espoletas de Mísseis
1. ar-ar
2. ar-superfície
3. superfície-ar
4. superfície-superfície
6. Espoletas de Torpedos

Também se utiliza um segundo sistema de classificação que reflete a maneira de operação do espoleta:

1. Espoletas de Proximidade (VT)
1. ativas
2. semi-ativas
3. passivas
2. Espoletas de Tempo
3. Espoletas de Impacto
4. Espoletas de Retardo
5. Espoletas Remotamente Comandadas

Espoletas de Proximidade (VT)

De longe, a espoleta mais complexa é a de proximidade. Este conceito teve origem na Inglaterra no início da Segunda Guerra Mundial. Os analistas, ponderando sobre como aumentar a eficácia de sua artilharia antiaérea, calcularam que um sensor de proximidade no projétil poderia tornar um bombardeiro efetivamente 10 vezes maior que seu tamanho físico, detonando o projétil próximo ao alvo e não depois de um tempo programado de voo. Assim, aqueles projéteis que atingissem entrassem na esfera de danos em que o alvo pudesse ser atingido, seriam dez vezes mais efetivos em danificar ou destruir o alvo em comparação com projéteis dotados de espoleta de tempo. Hoje, a incidência de ataques diretos por mísseis guiados é maior do que para projéteis não guiados, mas os princípios originais ainda se mantêm verdadeiros.

Os espoletas de proximidade cumprem seu objetivo através do "sensor de influência", ativando a ogiva sem contato físico entre a o iniciador e o alvo. Estas espoletas são acionadas por alguma característica do alvo, em vez do contato físico com ele. A iniciação pode ser causada por um sinal de rádio refletido, um campo magnético induzido, uma variação de pressão, um impulso acústico ou um sinal infravermelho. Um espoleta de proximidade é classificada pelo seu modo de operação, dos quais existem três: ativo, semi-ativo e passivo. 

Espoletas de Proximidade Eletromagnéticas

É concebível que todas as partes do espectro eletromagnético possam ser usadas para a detecção de alvos. Praticamente, no entanto, considerações de propagação, atenuação e outros parâmetros afetados pela radiação determinam a aplicabilidade. As partes do espectro com maior utilidade são as frequências de rádio e microondas (HF, UHF, SHF, EHF) e o infravermelho (IR). Uma espoleta eletromagnética, operando particularmente na região de rádio e microondas, pode ser construída para operar como um conjunto de radares em miniatura. Ela deve transmitir os pulsos eletromagnéticos, receber seu eco de retorno e identifica-los. O sinal recebido apropriado inicia o detonador. Um dispositivo de proximidade eletromagnética ativo básico possui os seguintes componentes:

1. Um transceptor composto por componentes eletrônicos de estado sólido, capazes de fornecer a energia necessária para a transmissão e suficientemente sensível para detectar o fraco retorno do sinal.
2. Um circuito de amplificação para ampliar o sinal de retorno, para que ele ative o iniciador e sensibilize o detonador. Os circuitos do receptor e do amplificador são projetados para selecionar apenas o sinal correto.
3. Uma fonte de alimentação para gerar e fornecer energia elétrica para a espoleta.

Ogivas antisuperfície

Algumas armas usadas contra alvos de superfície, unidades de bomba de fragmentação (CBU) e armas termobáricas (FAE), empregam espoletas de proximidade para detonar sua carga a uma altura predeterminada. Armas antipessoal com ogivas unitárias são mais eficazes quando detonadas acima da área-alvo do que ao contato. As espoletas de proximidade para essas aplicações podem funcionar com rádio-altímetros ou sensores eletro-ópticos, ou mesmo com sensores de alcance de inclinação que medem a distância da superfície no ponto projetado de impacto da arma.

Um meio de seleção de sinal faz uso do princípio do radar, no qual o tempo decorrido entre um pulso transmitido e seu retorno, é uma função da distância entre o alvo e a ogiva, que também está dotada de um portão de alcance máximo, que torna a espoleta insensível a retornos que estão mais distantes. Um circuito complementar passará o sinal para iniciar a ogiva quando o tempo decorrido se reduzir a um valor predeterminado. O uso do princípio doppler permite a seleção, no qual a frequência do sinal recebido varia em função da velocidade relativa entre a ogiva e o alvo. Isso permite a classificação de alvos de acordo com suas velocidades, o que é útil na seleção de um alvo específico dentro de um grupo de sinais de retorno de uma variedade de fontes. 

A frequência doppler também pode ser usada para determinar quando detonar a ogiva. Se o encontro for frontal, o doppler mostraria um incremento relativamente alto do sinal de retorno, em comparação com os níveis predeterminados estabelecidos no circuito de espoletas, e a detonação da ogiva precisaria ser imediata para garantir que atingisse o alvo e não passasse por ele. Se o rastreamento for pela retaguarda, como em uma situação de perseguição, o retorno do doppler seria relativamente baixo e, portanto, um retardo na detonação pode ser desejado para garantir um acerto.

Mísseis antiaéreos

Nas aplicações contra alvos aéreos, a principal função da espoleta de proximidade é compensar os erros terminais na trajetória da arma, causados pela fugacidade dos alvos, detonando a ogiva em um ponto calculado para infligir um nível máximo de dano. Por causa das relações cinemáticas entre a arma e o alvo, o ponto preferido de detonação não é, em geral, o ponto de abordagem mais nítido da arma para o alvo. Em vez disso, o engenheiro de sistema busca um projeto de espoleta que a inicie de maneira adaptativa a ogiva dentro de uma janela de máxima eficácia para cada trajetória que a ogiva provavelmente experimentará em uso operacional futuro. O intervalo de explosão letal é definido como o intervalo intermediário ao longo da trajetória em que a ogiva pode ser iniciada para atingir o alvo em sua área mais vulnerável. É claro que esse ponto ideal nunca é atingido na prática, e a intenção deve ser adaptada à praticidade. 

Como compromisso, o engenheiro adota um design prático, acessível e que maximize o número de detonações letais em uma amostra representativa de todos os encontros postulados. O ponto real de detonação em um determinado encontro é o resultado de parâmetros de projeto de espoleta, velocidade do vetor da arma, localização do mecanismo de telemetria da arma, lógica de controle da explosão e uma grande variedade de outros fatores de influência, como contramedidas ativas ou passivas e efeitos ambientais. Como exemplo, temos as ogivas de mísseis táticos que não são tão poderosas  a ponto de devastar o alvo se detonadas em qualquer lugar nas proximidades. Além disso, muitas ogivas não podem ser muito grandes ou pesadas sem comprometer seriamente a velocidade, altitude, alcance e manobrabilidade dos mísseis. Portanto, os fragmentos liberados pela ogiva devem ser entregues nas áreas do alvo mais vulneráveis a danos: a cabine, os estágios do compressor do motor e o sistema de controle de voo. Isso requer espoletas sofisticadas, com controle preciso do momento de detonação.

Além disso, para maximizar seu alcance letal, a ogiva é projetada de modo que os fragmentos sejam confinados a uma zona estreita. Assim, uma densidade letal de fragmentos é mantida em faixas muito maiores do que se os fragmentos fossem dispersos isotropicamente. O espoleta de proximidade deve resolver esse problema de convergência, agrupando em um padrão de fragmentos estreitos e às regiões mais vulneráveis limitadas do alvo. Por exemplo um míssil se aproximando do alvo por trás e passando acima ou abaixo do dele, portando sem um impacto direto, deve procurar detonar quando a ogiva estiver o mais próxima de áreas ou regiões mais vulneráveis, que devem ser atingidas para garantir um o abate. Ao se aproximar, a espoleta de proximidade detecta a primeira extremidade do alvo que penetra em seu padrão sensorial, iniciando uma série de eventos que resultarão na detonação da ogiva no ponto mais apropriado. O retardo de tempo que permite que o míssil atravesse deste ponto inicial ao ponto ideal varia em função da velocidade relativa de enquadramento e variáveis das características do alvo. Quando a ogiva for detonada no ponto supostamente ideal determinado pelo mecanismo da espoleta, a soma vetorial da velocidade do míssil, da velocidade de expansão da ogiva e da velocidade do alvo fará com que a componente de fragmentos o atinja na região escolhida.

É evidente que a situação do encontro terminal envolve a interação de muitos parâmetros que dependem das características do alvo, características do míssil e relacionamentos posicionais no momento do lançamento. O grau de variabilidade e incerteza nesses parâmetros é aumentado pela capacidade de manobra e contramedidas do alvo. Como a maioria dos mísseis é capaz de ataques de todos os quadrantes (all aspect), e a velocidade do alvo pode variar em uma ampla faixa de valores, a velocidade de enquadramento usada na equação de atraso de tempo pode variar em 10 vezes , por exemplo de 180 a 1.800 m/s.

O espectro de alvos destinados ao míssil abrangerá alvos que podem ser pequenos, médios ou grandes em tamanho físico, mas suas capacidades de velocidade variam a tal ponto que um atraso de tempo selecionado pode ser bem-sucedido para um alvo e falho para outro. Além disso, é possível que alvos muito longos em encontros de alto ângulo de cruzamento apresentem apenas um metro quadrado ou menos de área vulnerável à ogiva. Assim, as dimensões brutas do alvo não são muito úteis como medidas de onde a ogiva deve ser melhor detonada.

Sendo dispositivos sensores por natureza, os espoletas estão sujeitos a um amplo espectro de influências perturbadoras no ambiente tático do mundo real. Um dos principais pré-requisitos para um bom projeto de espoleta é, portanto, conceber um sistema de sensor que discrimine o retorno real do alvo de todas as influências indesejáveis possíveis, sejam elas sob a forma de contramedidas eletrônicas ou ópticas, níveis intensos de radiação eletromagnética característicos dos ambientes operacionais, fenômenos atmosféricos e confusão de sinais de radar, como ocorre em voos com mísseis a baixa altitude.

Espoletas de Proximidade Magnetostáticas

Sensores magnéticos, como detectores de anomalias magnética (MAD), medem mudanças no campo magnético da Terra ou a presença de uma fonte de fluxo magnético. No caso de sistemas de espoletas, um sensor magnético é projetado para reconhecer uma anomalia e, finalmente, fazer com que o a o iniciador ative a carga principal. Esse dispositivo de detecção de alvo pode ser projetado para fechar um circuito de iniciação após uma perturbação do campo magnético da Terra por um dos componentes magnéticos de um veículo ou embarcação. O alvo não precisa necessariamente estar em movimento, embora possa ser empregado um dispositivo de trava e segurança que exija uma certa taxa de movimento do alvo. Minas que empregam esse princípio são comumente usadas. Outro tipo de mecanismo empregado em minas é um circuito indutor. Este dispositivo emprega o princípio de que um campo magnético induz um fluxo de corrente elétrica em um condutor conforme o campo magnético muda em relação ao condutor. A pequena tensão induzida na célula sensora é amplificada e, em seguida, acionam o energizador do circuito de disparo, que por sua vez inicia o detonador. A extrema simplicidade deste dispositivo o torna altamente confiável e difícil de combater.

A espoleta de ativação magnetostática também é usada para alvos submersos. Qualquer alteração na magnitude do campo magnético ativa a espoleta. Uma espoleta de ativação magnética oferece a possibilidade de danificar um alvo sem te-lo atingido diretamente. Isso é importante, pois o potencial de dano é maior quando a explosão da ogiva ocorre vários metros abaixo do casco, e não perto da superfície da água. Os métodos mais avançados de iniciação de espoleta operados pelo campo magnético de um navio empregam um sistema de detecção eletromagnético. Esse sistema opera no que pode ser chamado de "princípio gerador". Essencialmente, um gerador elétrico consiste em uma bobina de fio girada em um campo magnético para produzir uma tensão. Da mesma forma, uma pequena tensão é desenvolvida através de uma bobina de fio (a bobina de busca) quando entra em contato com um campo magnético em movimento. No entanto, um problema complexo pode ocorrer, devido ao fato de que o movimento do próprio interceptador (torpedo) através da água cria sua própria mudança no gradiente do campo e pode iniciar a espoleta mais cedo do que o pretendido. Isso levou ao desenvolvimento do gradiômetro, um dispositivo acoplado ao torpedo, que possui duas bobinas de busca com aproximadamente 30 cm de distância e conectadas em séries opostas. À medida que o torpedo agora equilibrado magneticamente se move no campo magnético da Terra, tensões iguais e opostas são induzidas nas bobinas, e nenhuma tensão líquida resulta. Nas proximidades de um casco de aço, a situação é diferente. Uma das duas bobinas está um pouco mais próxima do navio que a outra, e, portanto, uma voltagem ligeiramente diferente será induzida nela. Essa diferença é pequena, mas, quando amplificada adequadamente, faz com que o dispositivo detonador inicie a ogiva.

Espoletas de Proximidade Acústicas

Distúrbios acústicos, como ruídos de hélices e máquinas ou vibrações no casco, sempre acompanham a passagem de um navio pela água. A intensidade ou força da onda sonora gerada depende de vários fatores, como tamanho, forma e tipo do navio; número de hélices; tipo de maquinaria, etc. Portanto, o sinal acústico de um navio é variável, e espoletas acústicas devem ser projetadas para impedir que um sinal intenso acione a espoleta a distâncias muito além do raio explosivo efetivo da carga útil. Este sistema emprega um hidrofone para detectar a presença de um alvo. Um hidrofone típico funciona da mesma forma que o ouvido humano. Um diafragma (correspondente a um tímpano) se desprende pelo impacto das ondas sonoras subaquáticas. Essas vibrações são transmitidas através de um meio de óleo para um cristal piezelétrico, que converte a energia mecânica na energia elétrica necessária para iniciar o mecanismo de disparo. A seletividade do mecanismo de disparo é tão crítica que apenas os pulsos das características necessárias são enviados ao detonador. Ela é necessária devido aos sons variados que são recebidos. Para distinguir entre esses muitos sons, os mecanismos de disparo acústicos devem possuir um tipo de recepção muito seletivo. Por exemplo, um grande cargueiro pode ter um hélice grande girando lentamente, enquanto que um destroyer pode ter dois hélices girando muito mais rápido. Um mecanismo de disparo acústico pode distinguir entre o cargueiro e o destroyer e disparar no alvo selecionado. Quando o mecanismo de disparo detecta um som com as características necessárias (incluindo intensidade e taxa de mudança de intensidade), inicia o circuito e dispara o detonador.

Mecanismos de espoleta acústicos são usados em torpedos e em minas. Existem dois modos de operação de torpedos acústicos, os tipos ativo e passivo. O tipo passivo possui um dispositivo de retorno que guia o torpedo na direção do ruído alvo mais forte. O tipo ativo emprega um conjunto de sonares que emite uma série de sons que são refletidos de volta para um receptor. O princípio é semelhante ao do radar. À medida que o torpedo se aproxima do alvo, é necessário menos tempo para que um sinal chegue ao alvo e retorne. A uma distância crítica predeterminada, inicia-se o circuito de disparo.

Espoletas de Proximidade Sísmicas

Um tipo similar aos sensores de influência acústica usado em alguns tipos de minas é o mecanismo de iniciação sísmico. Este sensor é essencialmente uma espoleta acústica, mas recebe seu estímulo em uma largura de banda mais baixa através da vibração da armadura da ogiva. Esses sensores podem ser extremamente sensíveis e se prestam à aplicações em terra ou na água. Eles oferecem vantagens sobre os espoletas acústicas puras, pois podem ser configurados em uma ampla variedade situações e incorporar contramedidas. A maioria das novas minas usará uma espoleta sísmica com outras espoletas de influência como um meio de garantir a ativação da ogiva em um alvo válido, reduzindo a eficácia dos esforços de varredura.

Espoletas hidrostáticas (pressão)

A movimentação de correntes nos oceanos e as suas ondas superficiais produzem variações de pressão de magnitude considerável. As embarcações em movimento deslocam a água a uma taxa constante. Esse fluxo contínuo de água é mensurável a distâncias consideráveis da embarcação como variações de pressão que normalmente existem na água. Vários mecanismos de medição de pressão podem ser usados em espoletas para detectar essas variações. O diferencial de pressão se torna mais pronunciado quando o navio está se movendo em águas confinadas, mas ainda é considerável em mar aberto, mesmo a uma profundidade acentuada. Essa variação de pressão, chamada de "assinatura de pressão" de uma embarcação, é uma função da sua velocidade e deslocamento, e da profundidade no ponto. Portanto, para evitar o disparo prematuro devido à ação das ondas, os mecanismos de disparo por pressão são projetados de modo a não serem afetados por flutuações rápidas. Os sensores de pressão são comumente associados a minas de fundo e são extremamente difíceis de combater por meio de técnicas normais de contramedidas de minas de influência. Os mecanismos de disparo de pressão raramente são usados sozinhos, mas geralmente são combinados com outros dispositivos de disparo de influência.

Iniciação por ação combinada

Os sistemas que envolvem uma combinação de influências estão disponíveis na maioria dos dispositivos de iniciação de minas. As combinações de sistemas magnéticos, de pressão e acústicos/sísmicos são usadas para compensar as desvantagens de um sistema com as vantagens de outro. A eficácia das contra-medidas da minas pode ser bastante reduzida com o uso da difusão combinada. A teoria do campo minado envolve uma análise detalhada e complexa, que está além do escopo deste texto. Todo o campo minado deve ser considerado uma arma em um cenário de lançamento e varredura, e vários alvos são programados contra ele para determinar a eficácia geral. Por uma questão de simplicidade, nossa discussão será restrita a uma única mina contra um único alvo. Os sensores de influência descritos anteriormente podem ser considerados individualmente ou em combinação. Independentemente da influência específica, existe um nível limite que ativará a mina com base na configuração de sensibilidade da arma. Obviamente, isso ocorrerá a alguma distância do alvo - a distância sendo maior quanto mais sensível for o cenário da mina. 

Deveria ser óbvio que uma mina poderia ser configurada com tanta sensibilidade que poderia ser detonada por uma influência do alvo, de modo que a explosão ocorresse fora de alcance. O alcance no qual uma mina danifica um alvo é chamado de "esfera de dano". Do ponto de vista do planejamento do campo minado, é importante otimizar a configuração da mina para que a arma não detone até que o alvo esteja dentro da sua esfera de danos. Obviamente, o som da distância de atuação deve ser menor ou igual à esfera de danos da mina. O problema se torna muito mais complexo no planejamento real. 

Cada classe-alvo tem sua própria assinatura associada, bem como uma resistência relativa contra danos, e o encontro entre navio e mina é grandemente influenciado por fatores como rumo e velocidade do navio, estado ambiental e orientação da mina e do navio. É impossível determinar todos esses fatores com exatidão; portanto, são feitas aproximações em diferentes níveis de precisão. As probabilidades de atuação das minas e as probabilidades de danos são calculadas com base em vários tipos de alvo e minas, profundidades, velocidades, sensibilidades das minas, etc., e são publicadas como informações classificadas para uso na metodologia de planejamento de campos minados.

Confiabilidade

A confiabilidade das funções básicas de detecção de alvo, engatilhamento e iniciação da ogiva é obviamente antagônica à função de segurança de uma espoleta. Um iniciador que detonará de maneira confiável a ogiva no momento do impacto, conceitualmente apresentará uma falta de confiabilidade quanto a segurança se ela também detonar quando cair durante o manuseio.

Para projetar uma espoleta para ser confiável, um projetista pode comprometer a confiabilidade do processo de armar ou detonar quando desejado. Um mecanismo de espoleta projetado para não detonar por manuseio grosseiro, também pode ser tão insensível que a espoleta de contato não funcionará no impacto com o alvo. Um dispositivo de trava e segurança de pressão projetado para detectar uma velocidade do ar muito alta, pode não armar a tempo quando implantado contra alvos de curto alcance. Existem vários métodos disponíveis utilizados pelo projetista para aumentar a confiabilidade de armar e iniciar a detonação, mas também aumentar garantir a segurança, sem comprometer a cada uma dessas funções paradoxais.

Confiabilidade funcional

Embora o design da espoleta deva enfatizar a segurança, o objetivo principal da ogiva é detonar no momento apropriado. Portanto, a sequência de trava e segurança e os dispositivos de detecção de alvo devem ter uma alta probabilidade de funcionar corretamente quando receberem seu comando intencional de engatilhamento. Como em qualquer dispositivo fabricado pelo homem, os componentes da espoleta devem se basear em um design que vise a simplicidade, deixando de lado construções excessivamente complexas. Antes que os critérios de confiabilidade possam ser garantidos, todos os novos dispositivos de trava e segurança devem ser extensivamente testados. Armas sofisticadas tem dispositivos de trava e segurança que se armam com uma confiabilidade tão alta que menos de uma em cada mil repetições acabam por falhar funcionalmente. Observe que uma falha funcional não é a mesma coisa que uma falha de segurança.

A confiabilidade funcional de todo o sistema de espoleta pode ser aumentada com a colocação de mais de um tipo de sensor de alvo em paralelo e mais de um detonador no dispositivo de trava e segurança. A maioria dos sistemas de espoleta de mísseis possui um ou mais sensores de contato de reserva, além do sensor de proximidade. Assim, a probabilidade de funcionamento da ogiva é aumentada. Isso leva a outro princípio básico no design da espoleta, que diz que um aumento redundante do número de componentes similares colocados em paralelo no caminho de disparo aumentará a confiabilidade do armamento e do disparo.

Confiabilidade de segurança

Como apontado anteriormente na discussão sobre segurança, a confiabilidade da segurança depende da operação sequencial bem-sucedida de componentes redundantes. A falha de qualquer componente da série resulta na falha geral de alcançar um status "armado". Assim, um princípio fundamental semelhante no design de espoletas pode ser declarado como um aumento redundante no número e tipos de dispositivos colocado em série no caminho de iniciação aumenta a segurança e a confiabilidade de uma espoleta.

Segurança e falha

Uma falha de segurança é diferente de uma falha funcional. Uma falha de segurança ocorre quando os componentes, por algum motivo, deixam de manter a espoleta em uma condição segura quando desejado, e ocorre um armamento prematuro. Assim, é dito que ocorreu uma falha de segurança se a arma se tornar armada, a não ser que através de sua sequência normal de detonação. A partir dessa definição, pode-se observar que, se uma falha de segurança ocorrer, os componentes da série de um dispositivo de segurança e engatilhamento devem funcionar simultaneamente de maneira que a arma esteja armada. Como a probabilidade de um componente de um dispositivo de trava e segurança ter uma falha de segurança é normalmente muito pequena, a probabilidade de três ou quatro componentes terem uma falha de segurança simultaneamente é muito menor. Assim, novamente, a redundância em série leva à confiabilidade do dispositivo.

A espoleta é o subsistema funcional do sistema de munições que aciona a ogiva nas proximidades do alvo e mantém a arma em condições seguras durante todas as fases anteriores de manuseio e lançamento. Todos os sistemas de espoleta executam quatro funções básicas: segurança, engatilhamento, reconhecimento ou detecção do alvo e iniciação da ogiva. Todas as espoletas contêm algum tipo de dispositivo de detecção de alvo, com todos os mísseis tendo um dispositivo de detecção de proximidade eletromagnética. Estes dispositivos de detecção são classificados de acordo com seu modo de operação: ativo, semi-ativo ou passivo. Todas as espoletas contêm dispositivos de trava e segurança que mantêm a arma segura através de uma série de componentes redundantes até que a arma esteja distante o suficiente do ponto de lançamento. Nesse ponto, o dispositivo de trava e segurança remove as barreiras do trem explosivo, armando a arma.