EP0971200A1 - Munition acoustique - Google Patents
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- F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
- F42B12/36—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect for dispensing materials; for producing chemical or physical reaction; for signalling ; for transmitting information
Definitions
- the present invention relates to a usable acoustic munition in an area defense or restraint weapon system work of non lethal air acoustics sound frequency weapons very low and very high intensity to put out crowds or individuals by creating reversible physical disorders at home.
- Low frequency and high acoustic wave generators intensity is one of the current research topics in non-lethal weapons. Their use exploits the fact that the propagation distance of the wave allows a strike out of range of the shock wave produced which increases their discretion especially when it comes to infrasonic waves not noticeable by hearing.
- the infrasonic or low acoustic wave generators known frequencies operating in air or water have characteristics which depend on their frequency of work, the type of energy source they use and the medium in which the waves acoustics are propagated.
- the energy sources it is known to use pneumatic acoustic sources, sources thermoacoustics and wind acoustic sources.
- the infrasound pneumatic sources have the disadvantage of being very bulky because they generally use a modulation device of air flow associated with an adaptation pavilion of several meters length.
- Thermoacoustic sources make it possible to generate a wave of high intensity, but their dimension is also very important because they require the use of a heat engine, exchanging energy between two sources of heat, cold and hot producing work mechanical only in the form of an acoustic wave.
- the object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks.
- the subject of the invention is an acoustic munition characterized in that it comprises a metal tube closed to a end with a bottom and closed at its other end with a cover removable, heating nozzles attached to the bottom, a honeycomb stack placed inside the tube above the heating nozzles, a source energy for the fuel and fuel supply to the heating enclosed inside an aerodynamic cover, fixed on the bottom of the tube on the outside, an empennage with deployable fins and a propellant charge both attached to the outside of the tube on the cover removable, a pyrotechnic cutter placed between the cover and the tube to eject the cover upon arrival of the end of flight of the ammunition on the ground, and a piezoelectric sensor coupled to at least one igniter of the nozzles heating, power source and pyrotechnic cutter for order the lid to be ejected, send the oxidant and fuel on the heating nozzles and trigger noise production on the resonance frequency of the tube by the exchange of energy between the bottom of the tube and its end in contact with ambient air when the
- the ammunition can be advantageously launched by a barrel of medium caliber firing by mortar effect at a distance of 100 to 200 meters.
- the emission emits a loud noise, of the order from 120 dB to 130 dB (referenced to 20 ⁇ Pa) and low frequencies less than 200 HZ for a period of several minutes.
- Level sound obtained is dissuasive.
- it offers the possibility of being able to be fired from a distance, beyond an area to be protected, for example what can in this case limit the fratricidal effects linked to omnidirectional radiation of the sound wave.
- the ammunition according to the invention which is represented according to the view in section of FIG. 1 comprises a tube 1 of compatible external diameter with that of a gun from 70 to 80 mm for example and length of approximately 40 cm operating in a quarter wave resonator mode.
- Cap 3 increases its reach without as much to consume a large mass of powder. It reduces the acceleration of the tee shot and the forces induced in the structure of the ammunition.
- the other end 1b of the tube 1 is closed by a cover 4 supporting a folding tail unit 5 intended to ensure stability aerodynamics of the ammunition during flight.
- This empennage can be produced in the form of four fins mounted on the cover, and maintained for example in the deployed position by return springs with stop not shown. This allows as shown in Figure 2 a wedging of the fins with an appropriate arrow of 45 degrees for example, in the deployed position.
- a stack 8 in honeycomb structure is arranged at a distance determined near the bottom 2 of the tube 1 in front of several nozzles 9 of the type torch fixed on the bottom 2 and optimally arranged to have a homogeneous heat flow in the space separating the bottom 2 of the tube 1 from the battery 8.
- Battery 8 allows the production of noise by thermoacoustic effect whose frequency is inversely proportional to the length L of the tube 1.
- the nozzles are supplied by a energy source comprising a combined oxidizer and fuel respectively acetylene and oxygen for example, stored in capsules 11 and 12 arranged inside the cap 3 and controlled by solenoid valves not shown.
- An electric arc type igniter 13 obtained by discharging a capacitor or any equivalent device, is placed to the right of the nozzle outlet nozzle 9.
- a reserve of black powder 14 is fixed to the outside of the tube 1 on the cover 4. This reserve of black powder must allow for example the propulsion of the ammunition by a mortar 15, as shown in the figure 2, over distances of, for example, between 100 and 200 meters.
- the piezoelectric sensor 7 emits a signal to destination of the pyrotechnic cutter to separate, as shown in the Figure 3, the cover 4 and the fins of the ammunition.
- Nozzles 9 are then lit by igniter 13 and by solenoid valves, not shown, which release the oxidizer and fuel stored in capsules 11 and 12.
- the sound power radiated by the tube is defined by the relation:
- the acoustic power Pmoy which can be obtained is of the order of 12 W.
- This power corresponds to a sound intensity of 0.1 mW / cm 2 and at a noise level of around 120 dB at 1 meter from the source.
- the oxy-acetylene combustion produces a lower calorific value of the order of 44KJ / gr. This corresponds to a flow rate of 0.16 gr / min.
- Autonomy of around 30 minutes consumes 5 g of acetylene under these conditions.
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Abstract
La munition acoustique comprend un tube métallique (1) fermé à une extrémité par un fond (2) et fermé à son autre extrémité par un couvercle amovible (4), des buses de chauffage fixées à l'intérieur du tube sur le fond (2), une pile (8) en nid d'abeille disposée à l'intérieur du tube (1) au dessus des buses de chauffage (9), une source d'énergie pour l'alimentation en comburant et carburant des buses de chauffage (9) enfermée à l'intérieur d'une coiffe aérodynamique (3) fixée à l'extérieur du tube sur le fond (2), un empennage à ailettes déployables (5) et une charge propulsive fixés tous les deux à l'extérieur du tube sur le couvercle amovible (4),un découpeur pyrotechnique (6) placé entre le couvercle (4) et le tube (1) pour éjecter le couvercle (4) à l'arrivée en fin de vol de la munition sur le sol, et un capteur piézo-électrique (7) couplé à au moins un allumeur des buses de chauffage (9), à la source d'énergie et au découpeur pyrotechnique pour commander l'éjection du couvercle (4) et l'envoie du comburant et du carburant sur les buses de chauffage (9) et déclencher une production de bruit sur la fréquence de résonance du tube (1) produit par l'échange d'énergie entre le fond (2) du tube et son extrémité (1b) au contact de l'air ambiant lorsque le couvercle est éjecté. Applications : armes non létale. <IMAGE>
Description
La présente invention concerne une munition acoustique utilisable
dans un système de défense de zone ou d'arme de contrainte mettant en
oeuvre des armes non létale d'acoustique aérienne de fréquence sonore très
basse et de très forte intensité pour mettre hors d'état de nuire des foules ou
des individus en créant chez eux des désordres physiques réversibles.
Elle permet notamment de réprimer des manifestations sans effusion
de sang ou de maintenir une foule à distance de sécurité.
Les générateurs d'onde acoustique à basse fréquence et de forte
intensité font partie des thèmes de recherche en arme non létale actuels.
Leur utilisation exploite le fait que la distance de propagation de l'onde
permet une frappe hors de portée de l'onde de choc produite ce qui
augmente leur discrétion notamment lorsqu'il s'agit d'ondes infrasonores non
perceptibles à l'ouïe.
Les générateurs d'onde acoustique infrasonores ou basses
fréquences connus fonctionnant dans l'air ou dans l'eau ont des
caractéristiques qui dépendent de leur fréquence de travail, du type de
source énergétique qu'ils emploient et du milieu dans lequel les ondes
acoustiques sont propagées. Parmi les sources d'énergie il est connu
d'utiliser des sources acoustiques pneumatiques, des sources
thermoacoustiques et des sources acoustiques éoliennes.
Les sources pneumatiques infrasonores ont l'inconvénient d'être très
encombrantes car elles utilisent généralement un dispositif de modulation
d'écoulement de l'air associé à un pavillon d'adaptation de plusieurs mètres
de longueur.
Les sources thermoacoustiques permettent de générer une onde de
forte intensité, mais leur dimension est aussi très importante car elles
nécessitent d'utiliser un moteur thermique, échangeant de l'énergie entre
deux sources de chaleur, froide et chaude en produisant un travail
mécanique uniquement sous forme d'onde acoustique.
Dans des tailles beaucoup plus réduites il est connu d'utiliser des
sources acoustiques éoliennes entraínées dans l'air par le mouvement d'une
cavité résonnante qui leur est associée. Cependant leur temps de
fonctionnement est limité par la durée de vol avec l'inconvénient que le point
d'émission évolue tout au long de la trajectoire.
Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités.
A cet effet l'invention a pour objet, une munition acoustique
caractérisée en ce qu'elle comprend un tube métallique fermé à une
extrémité par un fond et fermé à son autre extrémité par un couvercle
amovible, des buses de chauffage fixées au fond, une pile en nid d'abeille
disposée à l'intérieur du tube au dessus des buses de chauffage, une source
d'énergie pour l'alimentation en comburant et carburant des buses de
chauffage enfermée à l'intérieur d'une coiffe aérodynamique, fixée sur le
fond du tube à son extérieur, un empennage à ailettes déployables et une
charge propulsive fixés tous les deux à l'extérieur du tube sur le couvercle
amovible, un découpeur pyrotechnique placé entre le couvercle et le tube
pour éjecter le couvercle à l'arrivée en fin de vol de la munition sur le sol, et
un capteur piézo-électrique couplé à au moins un allumeur des buses de
chauffage, à la source d'énergie et au découpeur pyrotechnique pour
commander l'éjection du couvercle, l'envoie du comburant et du carburant
sur les buses de chauffage et déclencher une production de bruit sur la
fréquence de résonance du tube par l'échange d'énergie entre le fond du
tube et son extrémité au contact de l'air ambiant lorsque le couvercle est
éjecté.
La munition peut être avantageusement lancée par un canon de
moyen calibre tirant par effet mortier à une distance de 100 à 200 mètres.
Une fois l'impact au sol, l'émission émet un bruit de forte intensité, de l'ordre
de 120 dB à 130 dB (référencé à 20 µPa) et de basses fréquences
inférieures à 200 HZ pendant une durée de plusieurs minutes. Le niveau
sonore obtenu est dissuasif. D'autre part, elle offre la possibilité de pouvoir
être tirée à distance, au delà d'une zone à protéger par exemple ce qui peut
dans ce cas limiter les effets fratricides liés au rayonnement omnidirectionnel
de l'onde sonore. Par comparaison un générateur fixe de l'art antérieur du
type de ceux qui ont été décrits précédemment ,devant remplir la même
fonction mais avec une capacité de manoeuvre moindre, devra fournir une
intensité sonore supérieure à 175 dB à 1 mètre pour fournir 130 dB à 150
mètres avec l'inconvénient d'être de très grande dimension.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront
dans la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui
représentent:
La munition selon l'invention qui est représentée suivant la vue en
coupe de la figure 1 comporte un tube 1 de diamètre extérieur compatible
avec celui d'un canon de 70 à 80 mm par exemple et de longueur d'environ
40 cm fonctionnant suivant un mode résonateur quart d'onde.
Une extrémité 1a du tube 1 est fermée par un fond 2 recouvert à
l'extérieur du tube par une coiffe profilée 3 qui donne à la munition lorsqu'elle
est en vol une traínée réduite. La coiffe 3 augmente sa portée sans pour
autant consommer une masse de poudre importante. Elle permet de réduire
l'accélération du coup de départ et les efforts induits dans la structure de la
munition.
L'autre extrémité 1b du tube 1 est fermée par un couvercle 4
supportant un empennage repliable 5 destiné à assurer la stabilité
aérodynamique de la munition en cours de vol. Cet empennage peut être
réalisé sous la forme de quatre ailettes montées sur le couvercle, et
maintenues par exemple en position déployée par des ressorts de rappel
avec butée non représentés. Ceci permet comme le montre la figure 2 un
calage des ailettes avec une flèche appropriée de 45 degrés par exemple,
en position déployée.
Un découpeur pyrotechnique 6 commandé par un capteur piézo-électrique
7 situé dans la coiffe 3 assure l'éjection du couvercle 4 et de
l'empennage 5 hors du tube 1, lorsque la munition vient en fin de vol
percuter le sol.
Une pile 8 en structure de nid d'abeille est disposée à une distance
déterminée près du fond 2 du tube 1 en face de plusieurs buses 9 de type
chalumeau fixées sur le fond 2 et disposées de façon optimale pour avoir un
flux de chaleur homogène dans l'espace séparant le fond 2 du tube 1 de la
pile 8. La pile 8 permet par effet thermoacoustique la production d'un bruit
dont la fréquence est inversement proportionnelle à la longueur L du tube 1.
Pour éviter une déperdition de chaleur le fond 2 du tube est isolé de l'air
ambiant par une couche isolante 10. Les buses sont alimentées par une
source d'énergie comportant un comburant et un carburant composés
respectivement d'acétylène et d'oxygène par exemple, stockés dans des
capsules 11 et 12 disposées à l'intérieur de la coiffe 3 et commandées par
des électrovannes non représentées. Un allumeur 13 de type arc électrique
obtenu par décharge d'un condensateur ou tout dispositif équivalent, est
placé au droit du bec de sortie des buses 9.
Une réserve de poudre noire 14 est fixée à l'extérieur du tube 1 sur le
couvercle 4. Cette réserve de poudre noire doit permettre par exemple la
propulsion de la munition par un mortier 15, comme représenté sur la figure
2, sur des distances comprises par exemple entre 100 et 200 mètres.
Une fois au sol, le capteur piézo-électrique 7 émet un signal à
destination du découpeur pyrotechnique pour séparer, comme le montre la
figure 3, le couvercle 4 et les ailettes de la munition. Les buses 9 sont alors
allumées par l'allumeur 13 et des électrovannes, non représentées, qui
libèrent le comburant et le carburant stockés dans les capsules 11 et 12.
L'échange de chaleur entre les buses 9 situées au fond du tube 1 et
l'extrémité froide 1b du tube 1 au contact de l'air ambiant au travers de la
pile 8, produit un travail mécanique sous forme d'onde acoustique. Le tube
constitue un résonateur quart d'onde dont la longueur d'onde de référence
est définie par la relation λ=4L.
La puissance acoustique rayonnée par le tube est définie par la
relation :
A titre exemple, en considérant une amplitude de pression dans le
générateur PA de 0,2 bar ,un rayon R de 38 mm, une impédance de l'air
standard : z=ρc=408 kg m-2 s-1, un nombre d'onde k=3,7 m-1 et une
fréquence de 200 Hz, la puissance acoustique Pmoy qui peut être obtenue
est de l'ordre de 12 W. Cette puissance correspond à une intensité sonore
de 0,1 mW/cm2 et à un niveau de bruit de l'ordre de 120 dB à 1 mètre de la
source. Avec un rendement de 10%, la combustion oxy-acétylénique produit
un pouvoir calorifique inférieur de l'ordre de 44KJ/gr. Ceci correspond à un
débit de 0,16 gr/mn. Une autonomie de l'ordre de 30 minutes consomme
dans ces conditions 5 gr d'acétylène.
Naturellement, des ondes inférieures ou supérieures à 200 Hz
peuvent aussi bien être produites, il suffit pour cela d'augmenter ou de
diminuer la longueur du tube 1.
Claims (6)
- Munition acoustique caractérisée en ce qu'elle comprend un tube métallique (1) fermé à une extrémité par un fond (2) et fermé à son autre extrémité par un couvercle amovible (4), des buses de chauffage fixées à l'intérieur du tube sur le fond (2), une pile (8) en nid d'abeille disposée à l'intérieur du tube (1) au dessus des buses de chauffage (9), une source d'énergie pour l'alimentation en comburant et carburant des buses de chauffage (9) enfermée à l'intérieur d'une coiffe aérodynamique (3) fixée à l'extérieur du tube sur le fond (2), un empennage à ailettes déployables (5) et une charge propulsive fixés tous les deux à l'extérieur du tube sur le couvercle amovible (4),un découpeur pyrotechnique (6) placé entre le couvercle (4) et le tube (1) pour éjecter le couvercle (4) à l'arrivée en fin de vol de la munition sur le sol, et un capteur piézo-électrique (7) couplé à au moins un allumeur des buses de chauffage (9), à la source d'énergie et au découpeur pyrotechnique pour commander l'éjection du couvercle (4) et l'envoie du comburant et du carburant sur les buses de chauffage (9) et déclencher une production de bruit sur la fréquence de résonance du tube (1) produit par l'échange d'énergie entre le fond (2) du tube et son extrémité (1b) au contact de l'air ambiant lorsque le couvercle est éjecté.
- Munition selon la revendication 1 caractérisée en ce que la source d'énergie comprend de l'acétylène comme carburant et l'oxygène comme comburant.
- Munition selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce qu'elle comprend comme charge propulsive de la poudre noire.
- Munition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la partie chaude du tube (1) située près des buses de chauffage est isolée de l'extérieur par une couche isolante thermiquement (10).
- Munition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comprend un empennage (5) formé d'ailettes déployables fixé à l'extérieur du tube (1) sur le couvercle amovible (4).
- Utilisation de la munition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans un mortier.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9808685A FR2781044B1 (fr) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | Munition acoustique |
| FR9808685 | 1998-07-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0971200A1 true EP0971200A1 (fr) | 2000-01-12 |
| EP0971200B1 EP0971200B1 (fr) | 2002-11-13 |
Family
ID=9528358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP19990401658 Expired - Lifetime EP0971200B1 (fr) | 1998-07-07 | 1999-07-02 | Munition acoustique |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0971200B1 (fr) |
| DE (1) | DE69903885T2 (fr) |
| FR (1) | FR2781044B1 (fr) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-07-07 FR FR9808685A patent/FR2781044B1/fr not_active Expired - Fee Related
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1999
- 1999-07-02 DE DE1999603885 patent/DE69903885T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-02 EP EP19990401658 patent/EP0971200B1/fr not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69903885T2 (de) | 2003-09-11 |
| EP0971200B1 (fr) | 2002-11-13 |
| FR2781044A1 (fr) | 2000-01-14 |
| FR2781044B1 (fr) | 2000-10-06 |
| DE69903885D1 (de) | 2002-12-19 |
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