EP0283386B1 - Dispositif de commande à distance de la mise à feu d'un projectile - Google Patents

Dispositif de commande à distance de la mise à feu d'un projectile Download PDF

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EP0283386B1
EP0283386B1 EP19880400558 EP88400558A EP0283386B1 EP 0283386 B1 EP0283386 B1 EP 0283386B1 EP 19880400558 EP19880400558 EP 19880400558 EP 88400558 A EP88400558 A EP 88400558A EP 0283386 B1 EP0283386 B1 EP 0283386B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
projectile
counter
pulses
comparator
value
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19880400558
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0283386A1 (fr
Inventor
Thierry Bredy
Gilles Desmouliers
Marc Duranton
Loic Laine
Gilles Sarreau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CESSIONE;GIAT INDUSTRIES
Original Assignee
Direction General pour lArmement DGA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Direction General pour lArmement DGA filed Critical Direction General pour lArmement DGA
Publication of EP0283386A1 publication Critical patent/EP0283386A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0283386B1 publication Critical patent/EP0283386B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C13/00—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
    • F42C13/02—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by intensity of light or similar radiation
    • F42C13/026—Remotely actuated projectile fuzes operated by optical transmission links
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C17/00—Fuze-setting apparatus
    • F42C17/04—Fuze-setting apparatus for electric fuzes

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the remote firing of a projectile fired by a weapon.
  • This device comprises on the one hand a transmitter sending a programming signal to the projectile, and on the other hand a receiver integrated therein.
  • the programming signal carries timing information which is used by the receiver to cause the ignition of an explosive charge contained in the projectile, this at the end of the desired timing.
  • a traditional solution brought to this problem of the timing of firing consists in using projectiles comprising a programmable rocket.
  • These programming devices are advantageously associated with a firing control allowing, from information concerning the target (distance, speed) and information concerning the projectile itself (speed of exit of the weapon), to carry out the necessary calculations determining the optimal time delay.
  • French patent application 8501340 shows such a device making it possible, moreover, to take account of the speeds of the projectiles already fired to correct the time delay of the projectile to be fired, this in order to increase the anti-personnel efficiency in the case of a tense shot.
  • French patents FR-A 2,545,600 and FR-A 2,545,598 describe the means making it possible to achieve this firing by sending a light pulse (for example laser) to the projectile. This sending being caused by the fire control which could then integrate as a parameter the real speed of the projectile considered.
  • Such an ideal device for firing a single projectile becomes difficult to implement in the case of firing a burst. All the projectiles in the burst may then receive the firing signal at the same time.
  • the divider is programmed in the weapon before firing according to the selected firing parameters, so it is possible to correct the planned delay, by measuring the actual initial velocity of the projectile.
  • the main drawback of this device is that it requires programming each munition before firing and therefore a specific weapon.
  • the possibility of transmitting the correction pulses as well as the programming data after the projectile's departure is mentioned, either optically or by radio wave.
  • Such a variant also has faults, the radio waves can suffer interference and the light pulses can be masked, at least in part, by the muzzle glow of the weapon or by the camouflage clouds, so it is no longer certain. to have supplied the projectile with a correct time delay.
  • the invention makes it possible to overcome these defects by proposing a remote control device which ensures good programming in flight of the timer, while allowing bursts of fire without inadvertent firing.
  • each projectile receives its timing information after leaving the weapon (information taking into account the measurement of its own speed), is able to control and then validate this information, and is thus after insensitive validation to the other information sent by the fire line and which will come to program the following projectiles.
  • the device makes it possible to control the remote firing of a projectile fired by a weapon and comprises, on the one hand, a transmitter, linked to a firing line, and sending a programming signal to the projectile, this signal carrying timing information, and on the other hand a receiver integrated into the projectile, intended to process this information and to cause firing;
  • the receiver includes a shaping element which transforms the programming signal into a signal control consisting of a series of pulses, and a counter, called counter-analyzer, intended to count the oscillations supplied by a clock; the number of oscillations counted between two consecutive pulses of the control signal constitutes an image of the timing which is used to cause the firing of the projectile,
  • the programming signal carries several successive timing information having decreasing values taking into account the distance traveled by the projectile between the reception of each information, and the receiver includes a comparator, called comparator-validator, which can compare the number of oscillations counted by the counter-analyzer between two consecutive pulses of the control
  • the receiver advantageously comprises a counter, called a counter-comparator, the initialization and triggering of which are caused by the comparator-validator if the reference value is greater than that counted by the counter-analyzer, the firing of the projectile does not being caused only when the counter-comparator has counted a number of clock oscillations which is a multiple of the number of oscillations counted by the counter-anaylseur.
  • the programming signal will be such that the control signal is constituted by several pairs of pulses, the time interval separating two pulses from the same pair being characteristic of the delay intended for the projectile at a given instant, and the time interval separating two successive pairs of pulses, said discriminator interval, being fixed and greater than the interval corresponding to the maximum possible time delay value for the projectile considered;
  • the reference value will also be fixed and contained in a first non-volatile memory and it will be at least equal to the maximum number of clock oscillations contained in the discriminator interval;
  • the comparator-validator will block the counter-analyzer and prohibit any consideration of new pulses by the latter when the number of oscillations counted by the counter-analyzer is less than the reference value.
  • the programming signal will be such that the time interval separating two consecutive pulses from the control signal is characteristic of the delay intended for the projectile at a given instant; the receiver will then include a reactivable memory memorizing the number of oscillations counted by the counter-analyzer between the first two pulses received by the latter, this memorized value will constitute the reference value, and putting into memory will cause the counter-analyzer to be reset and of the counter-comparator; the number of oscillations subsequently counted by the counter-analyzer between two other successive pulses will be compared with the reference value and will replace the latter in the reactivable memory if it is less.
  • the receiver will include a backup counter which will count the pulses of the control signal arriving at the counter-analyzer and will prohibit any taking into account of new pulses by the latter if the number of pulses counted is equal to or greater than a limit value, contained in a second non-volatile memory, this limit value being equal to the minimum number d pulses which may be contained in the control signal during the cycle time for this type of projectile.
  • the programming signal may be constituted by a radio wave comprising a modulation conveying the timing information, the shaping element will then comprise an antenna and demodulation components.
  • the programming signal may also consist of a succession of light pulses emitted by a laser secured to the transmitter, the shaping element will then comprise one or more optoelectronic reception components.
  • a weapon system and projectiles integrating the device according to the invention will be shaped in such a way that, with each type of projectile which can be fired will be associated a maximum time delay value corresponding to the maximum range of this projectile, this value will define then the limit value, and possibly the discriminating interval for this type of projectile; the transmitter will then also include means making it possible to modify the characteristics of the programming signal to adapt it to each type of projectile.
  • a projectile 2 is fired by a weapon 1, schematically represented: a firing line 6 is associated with the weapon 1, it receives by a certain number of connection cables measuring 7, 8, 9 , data coming from a part, a means of known type for measuring the exit velocity of the weapon projectile, for example inductive sensors located at the muzzle brake of the weapon, (other sensors could be used, for example magnetic sensors or capacitive, optical or radar), and on the other hand, means for measuring the distance from the weapon to a target, and possibly the relative speed of the target weapon. These measurement means, of types also known, can be laser range finders, or optical, or acoustic, or infrared.
  • the firing line may also receive data concerning atmospheric conditions (temperature, pressure, humidity, wind), which may have an influence on the ballistics of the projectiles.
  • the firing line 6 produces timing information intended for the projectile which has just been fired by the weapon.
  • This timing information will be integrated into a programming signal 5 and sent by a transmitter 3 to the projectile 2.
  • the transmitter could be constituted by a laser sending a succession of light pulses towards the projectile, the arrangement of the laser being chosen so that the projectile receives the pulses between a distance of 10 and 500 meters.
  • the projectile 2 comprises an explosive charge (not shown), a device for firing on impact, delayed or not, of known type not shown, as well as an electric initiator 15 for the explosive charge.
  • the projectile also includes a receiver 4, intended to process the timing information and to actuate the initiator 15, as well as a source of energy, not shown, which can be a battery which can be started from the projectile, the electrolyte being released. between the electrodes under the effect of inertial forces, or a piezoelectric generator of a known type or a battery of capacitors charged at the level of the weapon. It is also possible to provide on the projectile a certain number of photovoltaic cells receiving the light of an illuminator secured to the transmitter and capable of charging a capacitor; this illuminator can be a laser transmitter which will then supply both the energy and the programming signal.
  • the receiver is schematically constituted by a number of functional units.
  • a shaping element 10 which receives the light pulses from the programming signal 5 and transforms them into a control signal constituted by a series of electric pulses in phase with the light pulses.
  • An analyzer module 11 which is capable of counting the oscillations provided by a clock 14, that between two successive pulses of the control signal, and which will therefore comprise in particular a counter, hereinafter called an analyzer counter, and various elements logic allowing this counter to operate between two successive pulses of the control signal.
  • a trigger module 12 whose role is to send a firing pulse to an initiator 15 at the end of the time delay interval and which, in the particular embodiments described below, includes a counter, subsequently called counter-comparator which counts the oscillations of the clock 14 and causes the projectile to fire, by means of the initiator 15, when it has counted a number of oscillations which is a determined multiple the number of oscillations counted by the counter-analyzer.
  • a validation module 13 which receives the number of oscillations counted by the counter-analyzer and compares it with a reference value, and which therefore will in particular include a comparator, called subsequently comparator-validator, and a memory storing the value reference.
  • This validation module 13 authorizes the counting of clock oscillations by the counter-comparator only if the reference value is greater than that counted by the counter-analyzer, otherwise the validation module 13 resets the counter- analyzer.
  • the shaping element 10 will include one or more optoelectronic reception components, arranged at the rear part of the projectile so as to receive the programming light signal 5.
  • this clock is to remain stable for a few seconds. corresponding to the trajectory of the projectile. Two successive projectiles may even have clocks delivering oscillations of different frequencies, without there being any influence on the value of the times Tp transmitted. However, the delay information will not be transmitted if the projectile sees only one impulse, the other being masked by the glow of the mouth or the smoke generated by the shot.
  • the comparator-validator proposed by the invention checks the value counted by the counter-analyzer, resets the latter if the value is not correct and does not authorize the counting of clock oscillations by the counter-comparator only if the counted value is correct.
  • the reset of the counter-analyzer leads to a new countdown of the clock oscillations between two new pulses of the control signal; for the timing information taken into account to be correct, the programming signal must carry several timing information having decreasing values taking into account the distance traveled by the projectile between the reception of each information. This decrease will be reflected at the level of the control signal by a succession of pulses separated by decreasing time intervals Td.
  • FIG. 7 represents a diagram 62 giving the position as a function of time of a projectile intended to be fired at a distance X from the weapon.
  • the programming signal sent by the transmitter gives, after formatting, a control signal 58.
  • the latter consists of a number of pairs of pulses 59, 60, 61 separated by a time T1 hereinafter called interval discriminator.
  • the time interval separating two pulses from the same pair is characteristic of the time delay intended for the projectile at a given instant.
  • TP1, TP2, TP3 being in this case the time intervals separating the arrival of the second pulse of the pair considered at the counter-analyzer, and the moment of firing of the projectile.
  • the calculation of the TP values is carried out by the fire control which, from external data (initial speed, weapon-target distance, etc.) can precisely determine the diagram 62 and therefore the values Td1, Td2, Td3, etc. .. corresponding to reach the counter-analyzer at a given time in order to ensure that the latter takes into account a good time delay.
  • the discriminator interval T1 will be chosen to be strictly greater than the interval corresponding to the maximum possible timeout value for the given projectile.
  • the maximum range of this projectile we also know the distance of the weapon from which the timing information will reach the projectile, we therefore know the maximum time delay value TP max possible for this projectile as well as the maximum possible value for the interval separating two pulses from the control signal Td max. The usefulness of this discriminating interval will be explained below.
  • FIG. 3 is a flowchart describing the operation of the receiver shown diagrammatically on the block diagram of FIG. 5.
  • A is a test for the presence of a pulse of the control signal at the input of the counter-analyzer.
  • the presence of an impulse leads to step B which corresponds to the reset and triggering (RESET) of the counter-analyzer.
  • RESET reset and triggering
  • test C is the comparison between the number of clock oscillations N1 counted by the counter-analyzer and a reference value NR.
  • the NO response to this test occurs for N1 & NR and the YES response for N1 ⁇ NR.
  • the NO response causes step B to be resumed, that is to say reinitialization and triggering of the counter-analyzer.
  • the YES response leads to step D which corresponds to the taking into account by the trigger module of the counted value N1; step M corresponds to the blocking of the counter-analyzer preventing any taking into account of new pulses.
  • Step E is the initialization and triggering of the counter-comparator included in the trigger module.
  • Steps D, M and E will be controlled simultaneously by test C;
  • test F is the comparison between the number of oscillations N2 counted by the counter-comparator and the number N1 already taken into account; if N2 is proportional to N1 (in a given defined ratio and dependent on both the transmitter and the receiver) the firing takes place (step G).
  • FIG. 5 shows schematically an embodiment of such a variant; the functional units are delimited by dashed lines and the presentation adopted respects the relative arrangement of the modules in FIG. 2.
  • the shaping element 10 comprises a sensor 16 constituted for example by one or more optoelectronic components, and a conformator 17 supplying the control signal to the other modules, control signal having pulses whose amplitude is compatible with the correct functioning of the logic elements of the device.
  • the analyzer module receives the control signal by an AND gate 18 supplying a JK type flip-flop 21 by its clock input H and two other AND gates 19 and 20; the output of an OR gate 22 attacks the RESET input (initialization and triggering) of a counter, called counter-analyzer 23.
  • the trigger module includes a counter, called counter-comparator 24, a divider 26, a memory 25 receiving the output signal from the counter-analyzer on its input 39, and a comparator called comparator-trigger 27 receiving on its input 35 the number N2 of oscillations counted by the counter 24 after division by the divider 26, and on its input 36 the number N1 counted by the counter-analyzer 23.
  • the clock 14 supplies the clock inputs H of the two counters 23, 24.
  • the comparator-trigger 27 is connected to the initiator 15.
  • the validation module comprises a first non-volatile memory 28 in which is stored the reference value NR determined as above, and a comparator, called comparator-validator 29, receiving on input 33 the reference value NR, on its input 32 the number N1 of oscillations counted by the counter-analyzer 23, and sending by its output 31 a reset signal to the reset input of the counter-analyzer 23 (via the OR gate 22), and by its output 30 signals initialization or validation at elements 24, 25, 27 and 18.
  • the flip-flop 21 receives the control signal at its input H, its input E is permanently at logic level 1.
  • This flip-flop presents a logic value 1 at its output Q only for the falling edge of the control signal; thus the first pulse has the effect of initializing and triggering the analyzer counter 23 (triggered by the rising edge of the pulse) by being applied to the reset input of the latter, this through the OR gate 22 and the AND gate 19 of which a complemented input receives the output of the scale.
  • the falling edge of the first pulse changes the output Q of the flip-flop to logic state 1; therefore the AND gate 19 is blocked.
  • the rising edge of the second pulse of the control signal will activate the comparator-validator 29, by being applied to the validation input 34 of the latter through the AND gate 20 now unlocked.
  • the result of the counting of the counter-analyzer is applied to the input 32 of the comparator-validator and to the input 39 of the memory 25.
  • the reference value contained in the non-volatile memory 28 is compared with the result of the counting when the comparator -validator is activated, if the counting result is lower than the reference value (that is to say, as already stated, if the two pulses belong to the same pair), the output 30 of the comparator -validator goes to logic level 1, the rising edge of this passage has the effect of storing in memory 25 the result of this counting, initializing and triggering the comparator-counter 24 and activating the comparator-trigger 27.
  • This logic level 1 also makes it possible to block the input of the analyzer module, by being applied to the complemented input of the AND gate 18.
  • the counter-analyzer no longer sees other pulses, the value which it has counted is stored in memory 25, the counter-comparator in turn counts the clock oscillations, its computation is divided by the divider 26 whose the characteristics were chosen in accordance with the coefficient K applied by the transmitter to the programming signal.
  • the counting result thus divided is constantly compared with the value stored in memory 25, by the trigger comparator 27, when there is equality, a pulse sent to the initiator 15 causes the ignition.
  • the output 31 of the comparator goes to logic level 1
  • the rising edge of this passage applied through the OR gate 22, at the RESET input of the counter-analyzer 23 causes it to be reset and triggered again: the comparator-validator carrying out its validity test from the rising edge of the second pulse, the counter- analyzer count the clock oscillations between 2 ° and 3 ° pulse of the control signal. 3 ° pulse will activate again the comparator-validator, the flip-flop 21 remaining blocked with a logic 1 state at its output Q, because its input E always sees logic 1 state.
  • Such a device can be used in the case of a burst of projectile; with reference to FIG. 7, the diagrams 63 and 64 give the position as a function of time of two projectiles according to the projectile whose diagram is 62; the fire of each projectile is separated by a rate of fire TC.
  • Figures 4, 6 and 8 relate to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows the diagram 62 giving the position as a function of time of a projectile intended to be fired at a distance X from the weapon.
  • the programming signal gives, after formatting, the control signal 58.
  • the values TP1, TP2, etc ... being the time intervals separating the arrival of the second pulse from the interval Td considered from the control signal to the counter-analyzer, and the instant of firing of the projectile.
  • the difference between this second embodiment and the previous one is therefore, at the level of the control signal, the absence of discriminator interval TL.
  • FIG. 4 is the flowchart describing the operation of the receiver shown diagrammatically on the block diagram of FIG. 6.
  • the pulse presence test A at the input of the counter-analyzer is followed by the reinitialization and triggering of said counter (step B).
  • the presence A of another pulse causes the simultaneous control of steps L, D, B, E.
  • L is a storage of the number of oscillations N1 counted by the counter-analyzer
  • D is taken into account by the module trigger of this number N1, B and E corresponding to the reinitialization and the triggering of the analyzer and comparator counters.
  • Test F always corresponds to the comparison between the number N2 of oscillations counted by the counter-comparator and the number N1 already taken into account. This test causes ignition G under the same conditions as above.
  • the YES response for N ⁇ 1 ⁇ NR causes, as before, a resumption of step B, the counting carried out by the counter-comparator continuing, as well as the test F with the value taken into account N1.
  • the YES response leads to a resumption of steps L, D, B, E, that is to say a replacement of the reference value N1 by the new value N'1, the taking into account of N '1 by the module trigger and reset counters.
  • any count value of the counter-comparator greater than the previous one carries an erroneous time delay value, and conversely if the first count value corresponds to bad programming, following the occultation of a light pulse for example, the subsequent count values can replace it.
  • Refreshing the timer also makes it possible to compensate for any drifts in the clock 14.
  • burst fire is thus possible, and the quantity of information transmitted to each projectile statistically ensures correct programming.
  • a device will be added preventing any taking into account by a projectile of the information intended for the next projectile. This device will be described later.
  • FIG. 6 shows schematically an embodiment of this second variant, as previously the functional units are delimited by dashed lines and the elements common with the first variant are assigned the same numbers.
  • the control signal supplied by the shaping element 10 is applied to an AND gate 40, the output of the latter feeds two other AND gates 41 and 42, the output of gate 42 attacks the input 45 of a trigger register 44.
  • the analyzer module also includes the analyzer counter 23, the reset input of which is supplied by an OR gate 51, itself supplied by two other OR gates 49 and 50, and a D type flip-flop.
  • the trigger module 12 includes, as before, the counter-comparator 24, the divider 26 and the comparator-trigger 27, the output of which goes to the initiator 15.
  • the validation module includes the comparator-validator 29 and a reactivable memory 52.
  • the vaildation module also includes a backup counter 55, a non-volatile memory 56 and a comparator, called a backup comparator 57.
  • the D type flip-flop has its input E permanently at logic level 1, at the start of the projectile the output Q of this flip-flop is at logic level 0 and gate 42 thus lets the first pulse of the control signal pass the rising edge the latter attacks the shift register 44 via its input 45 and causes the appearance of a pulse at output 46, the rising edge of this pulse will reset and trigger the counter-analyzer through OR gates 49 and 51.
  • the latter counts the oscillations of the clock 14 and applies the value of its count to the input 32 of the comparator-validator 29 and to the input 53 of the reactivable memory 52.
  • the second pulse of the control signal will again attack the shift register 44 and it will cause the appearance of a pulse at the output 47 of the latter.
  • This pulse is simultaneously applied via the OR gate 50 to the reset inputs of the counter-analyzers and counter-comparators, as well as to input 37 of the comparator-trigger and to input 54 of the reactivable memory 52, and the rising edge of this pulse thus simultaneously causes the resettable memory 52 of the number of oscillations N1 counted by the analyzer counter 23, the initialization and the triggering of the counter-comparator 24 as well as of the counter-analyzer 23, and the activation of the comparator - trigger 27.
  • the output of the reactivable memory 52 is connected to the input 33 of the comparator-validator 29, as well as to the input 36 of the comparator-trigger 27.
  • the comparator-trigger 27 will compare this number N1 stored in memory with the result of the counting carried out by the comparator 24 divided by the divider 26; the reactivable memory 52 thus plays the role of the memory 25 described in the first version of the device.
  • the third pulse of the control signal will cause the appearance of a pulse at the output 48 of the shift register 44; this pulse will attack flip-flop 43 by its input H, and the rising edge of this pulse will cause output Q of the flip-flop to logic state 1 (input E to logic state 1); this has the effect, on the one hand of blocking the AND gate 42, a complementary input of which is connected to the output Q of the flip-flop, and on the other hand of applying a pulse to the input 34 of the comparator-validator.
  • the latter thus compares the number of clock oscillations N '1, counted by the counter-analyzer 23 between the second and the third pulse of the control signal, with the number N1 stored in the reactivable memory 52, and which thus constitutes the NR reference value.
  • a limit value is defined which will be at most equal to the minimum number of pulses that can be contained in the control signal during the cycle time for the type of projectiles considered. For a projectile and a given rate of fire, this minimum number corresponds to the largest delay information, therefore to that given for the maximum range.
  • the coefficient K (such as the interval T1 separating two successive pulses is equal to TP / K, TP being the timeout value) being chosen equal to 100 we will have a limit value of 15.
  • the pulses of the control signal are applied to the input H of the backup counter 55, the non-volatile memory 56 contains the limit value, the backup comparator 57 presents at output a logic state equal to 1 when the number of pulses sent the module-analyzer reaches the limit value. The taking into account of any new pulse is then prohibited by the AND gate 40, a complementary input of which is connected to the backup comparator.
  • the analyzer module may fulfill the triggering role, for the first variant described; for this purpose, the counter-comparator will be replaced by a frequency divider supplied by the clock, and the counter-analyzer by a counter-down counter; the countdown occurs only after validation of the counting by the comparator-validator.
  • the programming signal 5 will then be a radio wave comprising a modulation (of amplitude, phase or frequency) conveying the timing information, l 'shaping element will then include an antenna and demodulation components that in order to transform the radio signal into a control signal of the type already described.
  • the maximum time delay value which corresponds to the maximum range of the projectile defines the limit value (and possibly the discriminating interval for the first variant described).
  • These values, as well as the characteristics of the divider 26, are stored in the projectile and are data which can be entered into the firing line 6, manually or automatically. only, at each change of type of projectile, this so that the programming signal is adapted to the projectile fired. It is thus possible to have a firing line adaptable to different types of projectile.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Description

  • L'invention concerne un dispositif permettant de commander la mise à feu à distance d'un projectile tiré par une arme.
  • Ce dispositif comprend d'une part un émetteur envoyant un signal de programmation vers le projectile, et d'autre part un récepteur intégré dans celui-ci.
  • Le signal de programmation porte des informations de temporisation qui sont exploitées par le récepteur pour provoquer la mise à feu d'une charge explosive contenue dans le projectile, celà à l'issue de la temporisation souhaitée.
  • Une solution traditionnelle apportée à ce problème de la temporisation de la mise à feu consiste à utiliser des projectiles comportant une fusée programmable.
  • Divers modes de programmation ont été envisagés, allant de la programmation manuelle sur chaque projectile aux méthodes de programmation automatique des projectiles dans les couloirs d'alimentation de l'arme.
  • On consultera en particulier la demande de brevet Français n° 8517991 (FR-A 2 591 327) décrivant divers modes de programmation par contact, et le brevet Français n° 7421983 (FR-A 2 545 207) présentant un mode de programmation inductif.
  • Ces dispositifs de programmation sont avantageusement associés à une conduite de tir permettant, à partir des informations concernant la cible (distance, vitesse) et des informations concernant le projectile lui même (vitesse de sortie de l'arme), d'effectuer les calculs nécessaires à la détermination de la temporisation optimale.
  • La demande de brevet Français 8501340 (FR-A 2 577 036) montre un tel dispositif permettant en outre de tenir compte des vitesses des projectiles déjà tirés pour corriger la temporisation du projectile à tirer, celà en vue d'augmenter l'efficacité antipersonnel dans le cas d'un tir tendu.
  • Ces dispositifs de programmation présentent un certain nombre d'inconvénients. Ils nécessitent d'une part l'utilisation d'une arme spécifique, comportant l'élément de transfert au projectile de la programmation définie par la conduite de tir (cette dernière pouvant être, elle, distincte de l'arme), d'autre part ils introduisent une erreur systématique, impossible à corriger par la suite, qui est liée à la dispersion des vitesses initiales des projectiles. En effet programmer un projectile avant de le tirer nécessite d'effectuer une approximation sur la vitesse qui sera celle de ce projectile à la sortie de l'arme.
  • Or il est fréquent d'observer des dispersions de l'ordre de quelques % sur ces vitesses. Il en découle une imprécision du tir qui ne peut être totalement compensée par les performances de la conduite de tir.
  • Pour résoudre ces problèmes il a été envisagé de remplacer la programmation des projectiles, par un déclenchement à distance de la mise à feu. Les brevets Français FR-A 2 545 600 et FR-A 2 545 598, décrivent les moyens permettant de réaliser cette mise à feu par l'envoi d'une impulsion lumineuse (par exemple laser) sur le projectile. Cet envoi étant provoqué par la conduite de tir qui a pu alors intégrer comme paramètre la vitesse réelle du projectile considéré.
  • Un tel dispositif idéal pour le tir d'un seul projectile, devient difficile à mettre en oeuvre dans le cas du tir d'une rafale. Tous les projectiles de la rafale risquent alors de recevoir en même temps le signal de mise à feu.
  • Une autre solution permettant d'intégrer la valeur de la vitesse réelle du projectile est décrite dans le document EP-A 0118122. Ce document montre un projectile selon le préambule de la revendication 1 et dont la fusée programmable comporte un compteur, incrémenté par une horloge. Lorsque le projectile quitte l'arme, il passe devant deux sillons réalisés sur le canon de cette dernière. Le passage devant chaque sillon provoque un brutal changement de fréquence pour une oscillateur solidaire de la fusée, ces changements de fréquence sont convertis en impulsions envoyées au compteur. La première impulsion démarre le compteur, la deuxième le stoppe et provoque son décomptage à une fréquence qui est un sous multiple de la fréquence de comptage et qui est fournie par un diviseur de fréquence programmable. Lorsque le compteur est revenu à zéro, la mise à feu du projectile est provoquée.
  • Le diviseur est programmé dans l'arme avant tir en fonction des paramètres de tir choisis, ainsi il est possible de corriger la temporisation prévue, par la mesure de la vitesse initiale réelle du projectile.
  • Le principal inconvénient de ce dispositif est de nécessiter une programmation de chaque munition avant tir et donc une arme spécifique. Il est mentionné cependant la possibilité de transmettre les impulsions de correction ainsi que les données de programmation après le départ du projectile, par voie optique ou bien par une onde radio. Une telle variante présente aussi des défauts, les ondes radio peuvent subir des brouillages et les impulsions lumineuses être masquées, au moins en partie, par la lueur de bouche de l'arme ou par les nuages de camouflage, ainsi on n'est plus certain d'avoir fourni une temporisation correcte au projectile.
  • L'invention permet de pallier ces défauts en proposant un dispositif de commande à distance qui assure une bonne programmation en vol de la temporisation, tout en autorisant des tirs en rafale sans mises à feu intempestives.
  • Grâce à l'invention, chaque projectile reçoit son information de temporisation après sa sortie de l'arme (information tenant compte de la mesure de sa vitesse propre), est capable de contrôler puis de valider cette information, et se trouve ainsi après validation insensible aux autres informations envoyées par la conduite de tir et qui viendront, elles, programmer les projectiles suivants.
  • Le dispositif selon l'invention permet de commander la mise à feu à distance d'un projectile tiré par une arme et comprend, d'une part un émetteur, lié à une conduite de tir, et envoyant un signal de programmation vers le projectile, ce signal portant des informations de temporisation, et d'autre part un récepteur intégré au projectile, destiné à traiter ces informations et à provoquer la mise à feu ; le récepteur comprend un élément de mise en forme qui transforme le signal de programmation en un signal de commande constitué par une série d'impulsions, et un compteur, dit compteur-analyseur, destiné à compter les oscillations fournies par une horloge ; le nombre d'oscillations dénombrées entre deux impulsions consécutives du signal de commande constitue une image de la temporisation qui est utilisée pour provoquer la mise à feu du projectile, ce dispositif est caractérisé en ce que le signal de programmation porte plusieurs informations de temporisation successives ayant des valeurs décroissantes tenant compte de la distance parcourue par le projectile entre la réception de chaque information, et le récepteur comporte un comparateur, dit comparateur-valideur, qui peut comparer le nombre d'oscillations dénombrées par le compteur-analyseur entre deux impulsions consécutives du signal de commande avec une valeur de référence et qui peut réinitialiser le compteur-analyseur si cette valeur de référence est inférieure à celle dénombrée.
  • Le récepteur comporte avantageusement un compteur, dit compteur-comparateur, dont l'initialisation et le déclenchement sont provoqués par le comparateur-valideur si la valeur de référence est supérieure à celle dénombrée par le compteur-analyseur, la mise à feu du projectile n'étant provoquée que lorsque le compteur-comparateur a dénombré un nombre d'oscillations d'horloge qui est un multiple du nombre d'oscillations comptées par le compteur- anaylseur.
  • Selon un premier mode de réalisation, le signal de programmation sera tel que le signal de commande soit constitué par plusieurs paires d'impulsions, l'intervalle de temps séparant deux impulsions d'une même paire étant caractéristique de la temporisation destinée au projectile à un instant donné, et l'intervalle de temps séparant deux paires d'impulsions successives dit intervalle discriminateur, étant fixe et supérieur à l'intervalle correspondant à la valeur de temporisation maximale possible pour le projectile considéré ; la valeur de référence sera aussi fixe et contenue dans une première mémoire non volatile et elle sera égale au moins au nombre maximal d'oscillations d'horloge contenues dans l'intervalle discriminateur ; le comparateur-valideur bloquera le compteur-analyseur et interdira toute prise en compte de nouvelles impulsions par ce dernier lorsque le nombre d'oscillations dénombrées par le compteur-analyseur sera inférieur à la valeur de référence.
  • Selon un deuxième mode de réalisation, ie signal de programmation sera tel que, l'intervalle de temps séparant deux impulsions consécutives du signal de commande soit caractéristique de la temporisation destinée au projectile à un instant donné ; le récepteur comportera alors une mémoire réactivable mémorisant le nombre d'oscillations dénombrées par le compteur-analyseur entre les deux premières impulsions reçues par ce dernier, cette valeur mémorisée constituera la valeur de référence, et la mise en mémoire provoquera la réinitialisation du compteur-analyseur et du compteur-comparateur ; le nombre d'oscillations comptées ultérieurement par le compteur-analyseur entre deux autres impulsions successives sera comparé à la valeur de référence et viendra remplacer cette dernière dans la mémoire réactivable s'il leur est inférieur.
  • Dans le cas d'un tir en rafale d'un type de projectile, le tir de deux projectiles étant séparé par un temps de cycle caractéristique de ce type de projectile, le récepteur comportera un compteur de sauvegarde qui dénombrera les impulsions du signal de commande arrivant au compteur-analyseur et interdira toute prise en compte de nouvelles impulsions par ce dernier si le nombre d'impulsions comptées est égal ou supérieur à une valeur limite, contenue dans une deuxième mémoire non volatile, cette valeur limite étant égale au nombre minimal d'impulsions pouvant être contenu dans le signal de commande pendant le temps de cycle pour ce type de projectile.
  • Le signal de programmation pourra être constitué par une onde Radio comportant une modulation véhiculant les informations de temporisation, l'élément de mise en forme comportera alors une antenne et des composants de démodulation.
  • Le signal de programmation pourra être également constitué par une succession d'impulsions lumineuses émises par un laser solidaire de l'émetteur, l'élément de mise en forme comportera alors un ou plusieurs composants optoélectroniques de réception.
  • Il sera particulièrement intéressant, pour fournir l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement du récepteur, d'utiliser au mions une cellule photovoltaïque recevant de la lumière d'un illuminateur solidaire de l'émetteur ou de l'arme.
  • Enfin un système d'arme et des projectiles intégrant le dispositif selon l'invention seront conformés de telle façon que, à chaque type de projectile pouvant être tiré sera associée une valeur de temporisation maximale correspondant à la portée maximale de ce projectile, cette valeur définira alors la valeur limite, et éventuellement l'intervalle discriminateur pour ce type de projectile ; l'émetteur comportera alors également des moyens permettant de modifier les caractéristiques du signal de programmation pour l'adapter à chaque type de projectile.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 1 décrit schématiquement l'organisation d'un système d'arme incluant l'invention.
    • La figure 2 est un schéma synoptique du récepteur intégré du projectile.
    • Les figures 3 et 4 sont des organigrammes décrivant le fonctionnement du récepteur pour deux variantes possibles de réalisation.
    • Les figures 5 et 6 sont des synoptiques correspondant aux variantes des figures 3 et 4.
    • Les figures 7 et 8 sont des diagrammes représentant à la fois la distance du projectile à l'arme en fonction du temps, et le signal de commande correspondant reçu par le projectile pour les deux variantes des figures 3 et 4.
  • En se reportant à la figure 1, un projectile 2 est tiré par une arme 1, schématiquement représentée : une conduite de tir 6 est associée à l'arme 1, elle reçoit par un certain nombre de câbles de liaison mesure 7, 8, 9, les données provenant d'une part, d'un moyen de type connu de mesure de la vitesse de sortie du projectile de l'arme, par exemple des capteurs inductifs situés au niveau du frein de bouche de l'arme, (d'autres capteurs pourraient être utilisés, par exemple des capteurs magnétiques ou capacitifs, optiques ou encore radar), et d'autre part, de moyens de mesure de la distance de l'arme à une cible visée, et éventuellement de la vitesse relative arme-cible. Ces moyens de mesure, de types connus eux aussi, peuvent être des télémètres lasers, ou optiques, ou acoustiques, ou infrarouge. La conduite de tir pourra aussi recevoir des données concernant les conditions atmosphériques (température, pression, humidité, vent), qui peuvent avoir une influence sur la balistique des projectiles.
  • A partir de l'ensemble de ces données, la conduite de tir 6 élabore une information de temporisation destinée au projectile qui vient d'être tiré par l'arme.
  • Cette information de teporisation va être intégrée à un signal de programmation 5 et envoyée par un émetteur 3 vers le projectile 2.
  • L'émetteur pourra être constitué par un laser envoyant une succession d'impulsions lumineuses vers le projectile, la disposition du laser étant choisie de telle sorte que le projectile reçoive les impulsions entre une distance de 10 et de 500 mètres.
  • Le projectile 2 comporte une charge explosive (non représentée), un dispositif de mise à feu à l'impact, retardé ou non, de type connu non représenté, ainsi qu'un initiateur électrique 15 pour la charge explosive.
  • Le projectile comporte aussi un récepteur 4, destiné à traiter les informations de temporisation et à actionner l'initiateur 15, ainsi qu'une source d'énergie non représentée pouvant être une pile amorça- ble au départ du projectile, l'électrolyte étant libéré entre les électrodes sous l'effet des forces d'inertie, ou bien un générateur piézo-électrique d'un type connu ou encore une batterie de condensateurs chargée au niveau de l'arme. Il est possible aussi de prévoir sur le projectile un certain nombre de cellules photovoltaïques recevant la lumière d'un illuminateur solidaire de l'émetteur et pouvant charger un condensateur ; cet illuminateur peut être un émetteur laser qui fournira alors à la fois l'énergie et le signal de programmation.
  • En se reportant à la figure 2, le récepteur est constitué schématiquement par un certain nombre d'unités fonctionnelles.
  • Un élément de mise en forme 10 qui reçoit les impulsions lumineuses du signal de programmation 5 et les transforme en un signal de commande constitué par une série d'impulsions électriques en phase avec les impulsions lumineuses.
  • Un module analyseur 11, qui est capable de compter les oscillations que lui fournit une horloge 14, ce- là entre deux impulsions successives du signal de commande, et qui comportera donc en particulier un compteur, appelé par la suite compteur analyseur, et divers éléments logiques permettant à ce compteur de fonctionner entre deux impulsions successives du signal de commande.
  • Un module déclencheur 12 dont le rôle est d'envoyer une impulsion de mise à feu sur un initiateur 15 à l'issue de l'intervalle de temps de temporisation et qui, dans le modes de réalisation particuliers décrits plus loin, comporte un compteur, appelé par la suite compteur-comparateur qui dénombre les oscillations de l'horloge 14 et provoque la mise à feu du projectile, par l'intermédiaire de l'initiateur 15, lorsqu'il a dénombré un nombre d'oscillations qui est un multiple déterminé du nombre d'oscillations compté par le compteur-analyseur.
  • Un module de validation 13 qui reçoit le nombre d'oscillations compté par le compteur-analyseur et le compare à une valeur de référence, et qui comportera donc en particulier un comparateur, appelé par la suite comparateur-valideur, et une mémoire stockant la valeur de référence.
  • Ce module de validation 13 n'autorise le comptage des oscillations d'horloge par le compteur-comparateur que si la valeur de référence est supérieure à celle dénombrée par le compteur-analyseur, dans le cas contraire le module de validation 13 réinitialise le compteur-analyseur.
  • L'élément de mise en forme 10, comportera un ou plusieurs composants optoélectroniques de réception, disposés à la partie arrière du projectile de façon à recevoir le signal lumineux de programmation 5.
  • Ces unités fonctionnelles ont pour but de faciliter la compréhension de la description, elles sont figurées en traits interrompus sur les synoptiques des deux modes de réalisation de l'invention représentés figures 5 et 6. Ces unités fonctionnelles pourront naturellement être regroupées physiquement sous la forme d'un seul circuit hybride ou discret ou encore intégré.
  • Le principe de comptage des oscillations d'une horloge par le compteur-analyseur et par le compteur-comparateur et la comparaison du premier décompte avec le deuxième en vue de réaliser la mise à feu est pour l'essentiel décrit dans le document EP-A 0118122, il est le suivant:
    • L'émetteur laser envoie vers le projectile deux impulsions lumineuses séparées par un intervalle de temps Td=Tp/K ; Tp étant le temps devant s'écouler entre l'arrivée de la deuxième impulsion et la mise à feu du projectile et constitue ainsi une information de temporisation, K étant un coefficient donné supérieur à un.
  • Le compteur-analyseur va compter N1 oscillations d'horloge dans l'intervalle de temps Td, si le compteur-comparateur débute son comptage à la fin du comptage du compteur-analyseur, alors lorsqu'il aura dénombré N2 oscillations d'horloge avec N2 = K x N1, il se sera écoulé effectivement un temps Tp et le module déclencheur provoquera la mise à feu (il est possible éventuellement de faire débuter le comptage des deux compteurs en même temps alors pour que la mise à feu intervienne au bon moment il suffit que la conduite de tir considère que l'information de temporisation arrive au projectile avec la première impulsion).
  • On voit ainsi le principal avantage de cette disposition qui est de permettre l'utilisation d'une horloge embarquée sur le projectile peu précise.
  • La seule qualité exigée de cette horloge est de demeurer stable pendant les quelques secondes correspondant à la trajectoire du projectile. Deux projectiles successifs pourront même avoir des horloges délivrant des oscillations de fréquences différentes, sans qu'il y ait la moindre influence sur la valeur des temps Tp transmis. Cependant l'information de temporisation ne sera par transmise si le projectile ne voit qu'une seule.impulsion, l'autre étant masquée par la lueur de bouche ou la fumée engendrée par le tir. Pour garantir que la programmation a eu lieu et qu'elle est correcte, le comparateur-valideur proposé par l'invention contrôle la valeur dénombrée par le compteur-analyseur, réinitialise ce dernier si la valeur n'est pas correcte et n'autorise le comptage des oscillations d'horloge par le compteur-comparateur que si la valeur dénombrée est correcte.
  • La réinitialisation du compteur-analyseur entraîne un nouveau décomptage des oscillations d'horloge entre deux nouvelles impulsions du signal de commande ; pour que l'information de temporisation prise en compte soit correcte, il faut que le signal de programmation porte plusieurs informations de temporisation ayant des valeurs décroissantes tenant compte de la distance parcourue par le projectile entre la réception de chaque information. Cette décroissance se traduira au niveau du signal de commande par une succession d'impulsions séparées par des intervalles de temps Td décroissants.
  • La description d'un premier mode de réalisation de l'invention va être faite en regard des figures 3, 5 et 7.
  • La figure 7 représente un diagramme 62 donnant la position en fonction du temps d'un projectile destiné à être mise à feu à une distance X de l'arme.
  • Le signal de programmation envoyé par l'émetteur donne, après mise en forme, un signal de commande 58. Ce dernier est constitué par un certain nombre de paires d'impulsions 59, 60, 61 séparées par un temps T1 appelé par la suite intervalle discriminateur.
  • L'intervalle de temps séparant deux impulsions d'une même paire est caractéristique de la temporisation destinée au projectile à un instant donné. Ainsi pour la paire 59, l'intervalle Td1 est tel que TP1 = K x Td1, de même TP2 = K x Td2 et TP3 = K x Td3. TP1, TP2, TP3 étant dans ce cas les intervalles de temps séparant l'arrivée de la deuxième impulsion de la paire considérée au compteur-analyseur, et l'instant de mise à feu du projectile.
  • La prise en compte par le compteur-analyseur d'une quelconque de ces paires assurera la mise à feu lorsque le projectile aura parcouru la distance X.
  • Le calcul des valeurs TP est effectué par la conduite de tir qui à partir des données extérieurs (vitesse initiale, distance arme-cible, etc...) peut déterminer précisément le diagramme 62 et donc les valeurs Td1, Td2, Td3, etc... correspondantes devant parvenir au compteur-analyseur à un instant donné afin d'assurer la prise en compte par ce dernier d'un bon temps de temporisation.
  • L'intervalle discriminateur T1 sera choisi strictement supérieur à l'intervalle correspondant à la valeur de temporisation maximale possible pour le projectile donné. Ainsi, pour un projectile donné, on connaît la portée maximale de ce projectile, on connaît aussi la distance de l'arme à partir de laquelle les informations de temporisation parviendront du projectile, on connaît donc la valeur de temporisation maxi TP max possible pour ce projectile ainsi que la valeur maximale possible pour l'intervalle séparant deux impulsions du signal de commande Td max. L'utilité de cet intervalle discriminateur sera précisée plus loin.
  • A titre d'exemple pour un projectile de calibre 30 mm ayant une vitesse moyenne de 1000 m/ seconde, la portée maximale étant de 2000 mètres.
  • Les intervalles séparant les impulsions lasers du signal de programmation ne parvenant au projectile qu'à une distance minimale de 10 mètres entre ce dernier et l'arme, la valeur du coefficient K, tel que Td = TP/K, étant choisie égale à 100, on a une valeur Td max. = 20 ms et on choisira TL = 25 ms, ce qui permet d'envoyer environ 10 paires d'impulsions au projectile pendant son passage dans le champ lumineux du laser (entre 10 et 500 mètres de l'arme).
  • La figure 3 est un organigramme décrivant le fonctionnement du récepteur schématisé sur le synoptique de la figure 5.
  • Chaque étape ou test de l'organigramme est repéré par une lettre.
  • A est un test présence d'impulsion du signal de commande à l'entrée du compteur-analyseur. La présence d'une impulsion entraîne l'étape B qui correspond à la réinitialisation et au déclenchement (RAZ) du compteur-analyseur.
  • La présence A d'une autre impulsion du signal de commande, entraîne le test C qui est la comparaison entre le nombre d'oscillations d'horloge N1 dénombrées par le compteur-analyseur et une valeur de référence NR. La réponse NON à ce test intervient pour N1 & NR et la réponse OUI pour N1 < NR. La réponse NON entraîne une réprise de l'étape B c'est-à-dire réinitialisation et déclenchement du compteur-analyseur. La réponse OUI entraîne l'étape D qui correspond à la prise en compte par le module déclencheur de la valeur N1 dénombrée ; l'étape M correspond au blocage du compteur-analyseur interdisant toute prise en compte de nouvelles impulsions. L'étape E est l'initialisation et le déclenchement du compteur-comparateur inclu dans le module déclencheur.
  • Les étapes D, M et E seront commandées simultanément par le test C ; le test F est la comparaison entre le nombre d'oscillations N2 dénombrées par le compteur-comparateur et le nombre N1 déjà pris en compte ; si N2 est proportionnel à N1 (dans un rapport donné défini et dépendant à la fois de l'émetteur et du récepteur) la mise à feu intervient (étape G).
  • La valeur de référence NR précédemment citée est liée à l'intervalle discriminateur TL déjà défini : elle est choisie supérieure ou égale au nombre maximal d'oscillations d'horloge contenu dans l'intervalle discriminateur. Pour l'exemple numérique précédent et pour une fréquence d'horloge = 20 KHZ±10 % on aura NRk- 550.
  • On voit ainsi que la présence de l'intervalle discriminateur entre chaque paire d'impulsion permet de vérifier si les impulsions reçues par le compteur-analyseur provenaient bien de la même paire. En effet si une impulsion est perdue, l'intervalle Td' pris en compte par le compteur-analyseur sera supérieur à TL ce qui entraînera une valeur de comptage N1 de ce compteur, supérieure à la valeur de référence NR ; le comparateur-valideur réinitialisera le compteur-analyseur, ce dernier reprenant son comptage à partir de la dernière impulsion reçue.
  • La figure 5 schématise un mode de réalisation d'une telle variante ; les unités fonctionnelles sont délimitées par des traits interrompus et la présentation adoptée respecte la disposition relative des modules de la figure 2. Ainsi l'élément de mise en forme 10 comporte un capteur 16 constitué par exemple par un ou plusieurs composants optoélectroniques, et un conformateur 17 fournissant le signal de commande aux autres modules, signal de commande présentant des impulsions dont l'amplitude est compatible avec le fonctionnement correct des éléments logiques du dispositif. Le module analyseur reçoit le signal de commande par une porte ET 18 alimentant une bascule de type JK 21 par son entrée d'horloge H et deux autres portes ET 19 et 20 ; la sortie d'une porte OU 22 attaque l'entrée RAZ (initialisation et déclenchement) d'un compteur, dit compteur-analyseur 23.
  • Le module déclencheur comporte un compteur, dit compteur-comparateur 24, un diviseur 26, une mémoire 25 recevant le signal de sortie du compteur-analyseur sur son entrée 39, et un comparateur dit comparateur-déclencheur 27 recevant sur son entrée 35 le nombre N2 d'oscillations comptées par le compteur 24 après division par le diviseur 26, et sur son entrée 36 le nombre N1 compté par le compteur-analyseur 23.
  • L'horloge 14 alimente les entrées d'horloge H des deux compteurs 23, 24.
  • Le comparateur-déclencheur 27 est relié à l'initiateur 15.
  • Le module de validation comporte une première mémoire non volatile 28 dans laquelle est stockée la valeur de référence NR déterminée comme précédemment, et un comparateur, dit comparateur-valideur 29, recevant sur sont entrée 33 la valeur de référence NR, sur son entrée 32 le nombre N1 d'oscillations comptées par le compteur-analyseur 23, et envoyant par sa sortie 31 un signal de réinitialisation à l'entrée RAZ du compteur-analyseur 23 (Via la porte OU 22), et par sa sortie 30 des signaux d'initialisation ou de validation aux éléments 24, 25, 27 et 18.
  • Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
  • La bascule 21 reçoit sur son entrée H le signal de commande, son entrée E est en permanence au niveau logique 1.
  • Cette bascule ne présente une valeur logique 1 à sa sortie Q que pour le front descendant du signal de commande ; ainsi la première impulsion a pour effet d'initialiser et déclencher le compteur analyseur 23 (déclenché par le front montant de l'impulsion) en étant appliqué à l'entrée RAZ de ce dernier, celà à travers la porte OU 22 et la porte ET 19 dont une entrée complémentée reçoit la sortie de la bascule. Le front descendant de la première impulsion fait passer la sortie Q de la bascule à l'état logique 1 ; de ce fait la porte ET 19 se trouve bloquée.
  • Le front montant de la deuxième impulsion du signal de commande va activer le comparateur-valideur 29, en étant appliqué à l'entrée de validation 34 de ce dernier celà à travers la porte ET 20 maintenant débloquée. Le résultat du comptage du compteur-analyseur est appliqué à l'entrée 32 du comparateur-valideur et à l'entrée 39 de la mémoire 25. La valeur de référence contenue dans la mémoire non volatile 28 est comparée au résultat du comptage lorsque le comparateur-valideur se trouve activé, si le résultat du comptage est inférieur à la valeur de référence (c'est-à-dire, comme celà a déjà été précisé, si les deux impulsions appartiennent à la même paire), la sortie 30 du comparateur-valideur passe au niveau logique 1, le front montant de ce passage a pour effet de stocker dans la mémoire 25 le résultat de ce comptage, d'initialiser et déclencher le compteur-comparateur 24 et d'activer le comparateur-déclencheur 27.
  • Ce niveau logique 1 permet aussi de bloquer l'entrée du module analyseur, en étant appliqué à l'entrée complémentée de la porte ET 18.
  • Ainsi le compteur-analyseur ne voit plus d'autres impulsions, la valeur qu'il a comptée est stockée dans la mémoire 25, le compteur-comparateur dénombre à son tour les oscillations d'horloge, son compotage est divisé par le diviseur 26 dont les caractéristiques ont été choisies en concordance avec le coefficient K appliqué par l'émetteur au signal de programmation.
  • Le résultat du comptage ainsi divisé est comparé constamment avec la valeur mise en mémoire 25, par le comparateur déclencheur 27, lorsqu'il y a égalité, une impulsion envoyée à l'initiateur 15 provoque la mise à feu.
  • Si le résultat du comptage effectué par le compteur-analyseur est supérieur à la valeur de référence (les deux impulsions n'appartiennent pas à la même paire), la sortie 31 du comparateur passe au niveau logique 1, le front montant de ce passage, appliqué à travers la porte OU 22, à l'entrée RAZ du compteur-analyseur 23 provoque la réinitialisation et le redéclenchement de celui-ci : le comparateur-valideur effectuant son test de validité dès le front montant de la deuxième impulsion, le compteur-analyseur comptera les oscillations d'horloge comprises entre la 2° et la 3° impulsion du signal de commande. La 3° impulsion activera de nouveau le comparateur-valideur, la bascule 21 restant bloquée avec un état logique 1 à sa sortie Q, car son entrée E voit toujours d'état logique 1.
  • Un tel dispositif peut être utilisé dans le cas d'une rafale de projectile ; en se reportant à la figure 7 les diagrammes 63 et 64 donnent la position en fonction du temps de deux projectiles suivant le projectile dont le diagramme est 62 ; le tir de chaque projectile est séparé par une cadence de tir TC.
  • A titre d'exemple pour des projectiles de calibre 30 mm tirés à une cadence de 150 coups/ minute, TC = 0,4 s.
  • Les impulsions lasers du signal de programmation ne parvenant au projectile qu'à une distance minimale de 10 mètres entre ce dernier et l'arme, il est possible d'envoyer environ 8 paires d'impulsions séparées par le temps TL = 25 ms à un projectile avant que le projectile suivant ne puisse recevoir le signal de programmation.
  • Les figures 4, 6 et 8 se rapportent à un deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • La figure 8 montre le diagramme 62 donnant la position en fonction du temps d'un projectile destiné à être mis à feu à une distance X de l'arme.
  • Le signal de programmation donne après mise en forme le signal de commande 58. Ce dernier est constitué ici par plusieurs impulsions 65 à 70, l'intervalle de temps séparant deux impulsions consécutives est caractéristique de la temporisation destinée au projectile à un instant donné, ainsi l'intervalle Td1 séparant les impulsions 65 et 66 est tel que TP1 = K x Td1, de même Td2 = K x TP2 etc...
  • Les valeurs TP1, TP2, etc... étant les intervalles de temps séparant l'arrivée de la deuxième impulsion de l'intervalle Td considéré du signal de commande au compteur-analyseur, et l'instant de mise à feu du projectile. La différence entre ce deuxième mode de réalisation et le précédent est donc, au niveau du signal de commande, l'absence d'intervalle discriminateur TL.
  • La figure 4 est l'organigramme décrivant le fonctionnement du récepteur schématisé sur le synoptique de la figure 6.
  • Les étapes ou tests déjà rencontrés dans la description du premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes lettres.
  • Le test A de présence d'impulsion à l'entrée du compteur-analyseur est suivi de la réinitialisation et déclenchement dudit compteur (étape B). La présence A d'une autre impulsion entraîne la commande simultanée des étapes L, D, B, E. L est une mise en mémoire du nombre d'oscillations N1 compté par le compteur-analyseur, D est la prise en compte par le module déclencheur de ce nombre N1, B et E correspondant à la réinitialisation et au déclenchement des compteurs analyseurs et comparateurs.
  • Le test F correspond toujours à la comparaison entre le nombre N2 d'oscillations dénombrées par le compteur-comparateur et le nombre N1 déjà pris en compte. Ce test provoque la mise à feu G dans les mêmes conditions que précédemment.
  • La détection d'une nouvelle impulsion du signal de commande provoque le test C qui est la comparaison entre le nouveau nombre d'oscillations N' 1 compté par le module analyseur et la valeur de référence, la valeur de référence étant ici la valeur mise en mémoire à l'étape L (NR = N1).
  • La réponse NON à cet test intervient pour N' l * NR.
  • La réponse OUI pour N`1< NR. La réponse NON entraîne comme précédemment une reprise de l'étape B, le comptage effectué par le compteur-comparateur se poursuivant, ainsi que le test F avec la valeur prise en compte N1.
  • La réponse OUI entraîne une reprise des étapes L, D, B, E, c'est-à-dire un remplacement de la valeur de référence N1 par la nouvelle valeur N'1, la prise en compte de N' 1 par le module déclencheur et la réinitialisation des compteurs.
  • Une telle disposition permet encore de vérifier la validité d'une information de temporisation. En effet, les intervalles entre les impulsions (figure 8) étant décroissants, toute valeur de comptage du compteur-comparateur supérieure à la précédente porte une valeur de temporisation erronnée, et inversement si la première valeur de comptage correspondait à une mauvaise programmation, suite à l'occultation d'une impulsion lumineuse par exemple, les valeurs de comptage ultérieures pourront la remplacer.
  • Le rafraîchissement de la temporisation permet en outre de compenser les dérives éventuelles de l'horloge 14.
  • Pour des caractéristiques de projectile analogues à celles déjà données à titre d'exemple, il est possible d'envoyer à un projectile 20 informations de temporisations, avec un temps de cycle Tc = 0,4 s, avant que le projectile suivant ne puisse recevoir le signal de programmation. Le tir en rafale est ainsi possible, et la quantité d'informations transmise à chaque projectile assure statistiquement une programmation correcte. Dans le cas particulier d'une utilisation avec tir en rafale on ajoutera un dispositif empêchant toute prise en compte par un projectile des informations destinées au projectile suivant. Ce dispositif sera décrit plus loin.
  • La figure 6 schématise un mode de réalisation de cette deuxième variante, comme précédemment les unités fonctionnelles sont délimitées par des traits interrompus et les éléments communs avec la première variante sont affectés des mêmes numéros. Le signal de commande fourni par l'élément de mise en forme 10 est appliqué à une porte ET 40, la sortie de cette dernière alimente deux autres portes ET 41 et 42, la sortie de la porte 42 attaque l'entrée 45 d'un registre à déclage 44. Le module analyseur comporte également le compteur analyseur 23, dont l'entrée RAZ est alimentée par une porte OU 51, elle même alimentée par deux autres portes OU 49 et 50, et une bascule de type D 43.
  • Le module déclencheur 12 comporte comme précédemment le compteur-comparateur 24, le diviseur 26 et le comparateur-déclencheur 27 dont la sortie va vers l'initiateur 15.
  • Le module de validation comporte le comparateur-valideur 29 et une mémoire réactivable 52.
  • Le module de vaildation intègre aussi un compteur de sauvegarde 55, une mémoire non volatile 56 et un comparateur, dit comparateur de sauvegarde 57.
  • Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
  • La bascule de type D 43 a son entrée E en permanence au niveau logique 1, au départ du projectile la sortie Q de cette bascule est au niveau logique 0 et la porte 42 laisse ainsi passer la première impulsion du signal de commande le front montant de cette dernière attaque le registre à décalage 44 par son entrée 45 et provoque l'apparition d'une impulsion à la sortie 46, le front montant de cette impulsion va réinitialiser et déclencher le compteur-analyseur à travers les portes OU 49 et 51.
  • Ce dernier compte les oscillations de l'horloge 14 et applique la valeur de son comptage à l'entrée 32 du comparateur-valideur 29 et à l'entrée 53 de la mémoire réactivable 52.
  • La deuxième impulsion du signal de commande va attaquer encore le registre à décalage 44 et elle va provoquer l'apparition d'une impulsion à la sortie 47 de ce dernier. Cette impulsion est simultanément appliquée via la porte OU 50 aux entrées RAZ des compteurs-analyseurs et compteurs-comparateurs, ainsi qu'à l'entrée 37 du comparateur-déclencheur et à l'entrée 54 de la mémoire réactivable 52, et le front montant de cette impulsion provoque ainsi simultanément la mise en mémoire réactivable 52 du nombre d'oscillations N1 compté par le compteur analyseur 23, l'initialisation et le déclenchement du compteur-comparateur 24 ainsi que du compteur-analyseur 23, et l'activation du comparateur-déclencheur 27.
  • La sortie de la mémoire réactivable 52 est reliée à l'entrée 33 du comparateur-valideur 29, ainsi qu'à l'entrée 36 du comparateur-déclencheur 27. Ainsi, au niveau du module déclencheur 12, le comparateur-déclencheur 27 va comparer ce nombre N1 mis en mémoire avec le résultat du comptage effectué par le comparateur 24 divisé par le diviseur 26 ; la mémoire réactivable 52 joue ansi le rôle de la mémoire 25 décrite dans la première version du dispositif.
  • La troisième impulsion du signal de commande va provoquer l'apparition d'une impulsion à la sortie 48 du registre à décalage 44 ; cette impulsion va attaquer la bascule 43 par son entrée H, et le front montant de cette impulsion va faire passer la sortie Q de la bascule à l'état logique 1 (entrée E à l'état logique 1) ; cela a pour effet, d'une part de bloquer la porte ET 42, dont une entrée complémentée est reliée à la sortie Q de la bascule, et d'autre part d'appliquer une impulsion à l'entrée 34 du comparateur-valideur.
  • Ce dernier compare ainsi le nombre d'oscillations d'horloge N' 1, compté par le compteur-analyseur 23 entre la deuxième et la troisième impulsion du signal de commande, avec le nombre N1 stocké dans la mémoire réactivable 52, et qui constitue ainsi la valeur de référence NR.
  • Si N' l * NR (les deux impulsions considérées n'étaient pas successives) à la sortie 31 du comparateur-valideur apparaît une impulsion, le front montant de celle-ci, appliqué à travers les portes OU 49 et 51, à l'entrée RAZ du compteur-analyseur 23 provoque la réinitialisation et le redéclenchement de celui-ci ; ce compteur comptera les oscillations d'horloge comprises entre la 3° et la 4° impulsion du signal de commande; et le module déclencheur continue à fonctionner.
  • Si N'1 < NR (les deux impulsions considérées étaient vraisemblablement successives), à la sortie 30 du comparateur apparaît une impulsion dont le front montant est appliqué (par l'intermédiaire de la porte OU 50) aux deux compteurs 23 et 24 ainsi qu'à l'entrée de validation 37 du comparateur-déclencheur 27, et à l'entrée 54 de la mémoire réactivable 52. Ainsi le nouveau nombre d'oscillations N' est mis en mémoire à la place de N1 et constitue la nouvelle valeur de référence:
  • Dans le cas d'un tir en rafale il est nécessaire de limiter le nombre de réactivations possibles de la mémoire 52.
  • Dans ce but, on définit une valeur limite qui sera au plus égale au nombre minimal d'impulsions pouvant être contenu dans le signal de commande pendant le temps de cycle pour le type de projectiles considéré. Pour un projectile et une cadence de tir donné ce nombre minimal correspond à l'information de temporisation la plus grande donc à celle donnée pour la portée maximale.
  • A titre d'exemple pour des projectiles de calibre 30 mm tirés à une cadence de 120 coups par minute, ayant une portée maximale de 2000 mètres, et une vitesse moyenne de 1000 m/s, le coefficient K (tel que l'intervalle T1 séparant deux impulsions successives soit égal à TP/K, TP étant la valeur de temporisation) étant choisi égal à 100 on aura une valeur limite de 15.
  • En se reportant à la figure 6 ; les impulsions du signal de commande sont appliquées à l'entrée H du compteur de sauvegarde 55, la mémoire non volatile 56 contient la valeur limite, le comparateur de sauvegarde 57 présente en sortie un état logique égal à 1 lorsque le nombre d'impulsions envoyé au module- analyseur atteint la valeur limite. La prise en compte de toute nouvelle impulsion est alors interdite par la porte ET 40 dont une entrée complémentée est reliée au comparateur de sauvegarde.
  • D'autres variantes sont possibles sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Il est possible en particulier de faire remplir le rôle déclencheur au module analyseur, cela pour la première variante décrite ; à cet effet on remplacera le compteur-comparateur par un diviseur de fréquence alimenté par l'horloge, et le compteur-analyseur par un compteur-décompteur ; le décompte n'intervenant qu'après validation du comptage par le comparateur-valideur.
  • Il est possible également d'introduire dans le récepteur un comparateur d'autodestruction et une mémoire d'autodestruction, ce comparateur étant alimenté par le mémoire précitée et par le compteur de sauvegarde, ainsi il est possible en reliant le comparateur d'autodestruction à l'initiateur 15 de provoquer la mise à feu du projectile lorsqu'il a reçu un nombre déterminé d'impulsions lumineuses.
  • Il est également possible de remplacer l'émetteur d'impulsions lumineuses laser par un émetteur radio, le signal de programmation 5 sera alors une onde radio comportant une modulation (d'amplitude, de phase ou de fréquence) véhiculant les informations de temporisation, l'élément de mise en forme comportera alors une antenne et des composants de démodulation celà afin de transformer le signal radio en un signal de commande du type déjà décrit.
  • Enfin à un système d'arme donné comportant l'émetteur envoyant un signal de programmation selon l'invention, il est possible d'associer plusieurs types de projectiles ayant des portées différentes et des caractéristiques de temporisations différentes. Il suffit pour celà de noter que pour chaque type de projectile devant être tiré et intégrant un récepteur selon l'invention, la valeur de temporisation maximale qui correspond à la portée maximale du projectile, définit la valeur limite (et éventuellement l'intervalle discriminateur pour la première variante décrite). Ces valeurs ainsi que les caractéristiques du diviseur 26, sont mémorisées dans le projectile et sont des données qui peuvent être introduites dans la conduite de tir 6, manuellement ou automatiquement, à chaque changement de type de projectile, celà afin que le signal de programmation soit adapté au projectile tiré. Il est ainsi possible d'avoir une conduite de tir adaptable à différents types de projectile.

Claims (9)

1. Dispositif permettant de commander la mise à feu à distance d'un projectile (2), tiré par une arme (1) et comprenant, d'une part un émetteur (3) lié à une conduite de tir (6), et envoyant un signal de programmation (5) vers le projectile (2), ce signal portant des informations de temporisation, et d'autre part un récepteur (4) intégré au projectile, destiné à traiter ces informations et à provoquer la mise à feu, récepteur comprenant un élément de mise en forme (10) transformant le signal de programmation en un signal de commande constitué par une série d'impulsions, et un compteur, dit compteur-analyseur (23), destiné à compter les oscillations fournies par une horloge (14), le nombre d'oscillations dénombrées entre deux impulsions consécutives du signal de commande constituant une image de la temporisation qui est utilisée pour provoquer la mise à feu du projectile, dispositif caractérisé en ce que le signal de programmation (5) porte plusieurs informations de temporisation successives ayant des valeurs décroissantes tenant compte de la distance parcourue par le projectile (2) entre la réception de chaque information, et le récepteur (4) comporte un comparateur, dit comparateur-valideur (29), pouvant comparer le nombre d'oscillations dénombrées par le compteur-analyseur (23) entre deux impulsions consécutives du signal de commande avec une valeur de référence et pouvant réinitialiser le compteur-analyseur (23) si cette valeur de référence est inférieure à celle dénombrée.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récepteur (4) comporte un compteur, dit compteur-comparateur (24), dont l'initialisation et le déclenchement sont provoqués par le comparateur-valideur (29) si la valeur de référence est supérieure à celle dénombrée par le compteur-analyseur (23), la mise à feu du projectile (2) n'étant provoquée que lorsque le compteur-comparateur a dénombré un nombre d'oscillations d'horloge qui est un multiple du nombre d'oscillations comptées par le compteur-analyseur (23).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal de programmation (5) est tel que le signal de commande (58) soit constitué par plusieurs paires d'impulsions (59, 60), l'intervalle de temps séparant deux impulsions d'une même paire étant caractéristique de la temporisation destinée au projectile à un instant donné, et l'intervalle de temps séparant deux paires d'imulsions successives, dit intervalle discriminateur, étant fixe et supérieur à l'intervalle correspondant à la valeur de temporisation maximale possible pour le projectile considéré, et en ce que la valeur de référence est aussi fixe et contenue dans une première mémoire non volatile (28) et est au moins égale au nombre maximal d'oscillations d'horloge (14) contenues dans l'intervalle discriminateur, et en ce que le comparateur-valideur (29) bloque le compteur-analyseur (23) et interdit toute prise en compte de nouvelles impulsions par ce dernier lorsque le nombre d'oscillations dénombrées par le compteur-analyseur (23) est inférieur à la valeur de référence.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal de programmation (5) est tel que, l'intervalle de temps séparant deux impulsions consécutives du signal de commande (58) est carc- téristique de la temporisation destinée au projectile à un instant donné, en ce que le récepteur (4) comporte une mémoire réactivable (52) mémorisant le nombre d'oscillations dénombrées par le compteur-analyseur (23) entre les deux premières impulsions reçues par ce dernier, cette valeur mémorisée constituant la valeur de référence, et cette mise en mémoire provoquant la réinitialisation du compteur-analyseur (23) et du compteur-comparateur (24), le nombre d'oscillations comptées ultérieurement par le compteur-analyseur (23) entre deux autres impulsions successives étant comparé à la valeur de référence et venant remplacer cette dernière dans la mémoire réactivable (52) s'il lui est inférieur.
5. Dispositif selon une des revendications 3 ou 4 adapté au tir en rafale d'un type de projectile, le tir de deux projectiles étant séparé par un temps de cycle (TC) caractéristique de ce type de projectile, caractérisé en ce que le récepteur (4) comporte un compteur de sauvegarde (55) dénombrant les impulsions du signal de commande arrivant au compteur-analyseur (23) et interdisant toute prise en compte de nouvelle impulsion par ce dernier si le nombre d'impulsions comptées est égal ou supérieur à une valeur limite, contenue dans une deuxième mémoire non volatile (56), et en ce que la valeur limite est au plus égale au nombre minimal d'impulsions pouvant être contenu dans le signal de commande pendant le temps de cycle pour ce type de projectile.
6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le signal de programmation (5) est constitué par une onde radio comportant une modulation véhiculant les informations de temporisation, l'élément de mise en forme (10) comportant une antenne et des composants de démodulation.
7. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le signal de programmation (5) est constitué par une succession d'impulsions lumineuses émises par un laser solidaire de l'émetteur (3), l'élément de mise en forme (10) comportant un ou plusieurs composants optoélectroniques de réception.
8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement du récepteur (4) provient d'au moins une cellule photovoltaïque recevant de la lumière d'un illuminateur solidaire de l'émetteur (3) ou de l'arme (1).
9. système d'arme intégrant le dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que à chaque type de projectile pouvant être tiré est associée une valeur de temporisation maximale correspondant à la portée maximale de ce projectile, cette valeur définissant la valeur limite, et éventuellement l'intervalle discrimianteur pour ce type de projectile, et en ce qu'il comporte des moyens solidaires de l'émetteur (3) permettant de modifier les caractéristiques du signal de programmation (5) pour l'adapter à chaque type de projectile.
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