EP1293751A1 - Procédé de détermination d'un instant de déclenchement d'un projectile, dispositif de programmation et fusée chronométrique mettant en oeuvre un tel procédé - Google Patents

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EP1293751A1
EP1293751A1 EP02020029A EP02020029A EP1293751A1 EP 1293751 A1 EP1293751 A1 EP 1293751A1 EP 02020029 A EP02020029 A EP 02020029A EP 02020029 A EP02020029 A EP 02020029A EP 1293751 A1 EP1293751 A1 EP 1293751A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
projectile
markers
oscillations
rocket
distance
Prior art date
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Application number
EP02020029A
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German (de)
English (en)
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EP1293751B1 (fr
Inventor
Thierry Bredy
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Nexter Munitions SA
Original Assignee
Giat Industries SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/06—Electric fuzes with time delay by electric circuitry
    • F42C11/065—Programmable electronic delay initiators in projectiles
    • 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 technical field of the invention is that of methods for determining the trigger time of a projectile using a chronometric rocket.
  • Chronometric rockets are well known to man of career. They allow to command the initiation of a explosive projectile on trajectory or ejection of a payload out of the projectile shell.
  • the projectile is fired by a weapon system which comprises generally a line of fire incorporating a rangefinder to measure the distance at which the target.
  • the patent US4955279 thus describes a chronometric rocket for a medium caliber projectile (caliber 20 to 45 mm).
  • This electronic rocket is programmed in the weapon and it receives a programming correction at the exit of the tube to take into account the actual initial speed of the projectile (which depends on the temperature and pressure).
  • Such a rocket is complex and it is associated with also very complex programming means.
  • Such a concept can be implemented in weapon systems such as anti aircraft guns or defense systems close missile defense. However, it is ill-suited to a inexpensive weapon system like the one that must equip the infantrymen.
  • the process according to the invention can thus be easily suitable for a portable weapon system.
  • the method according to the invention also makes it possible to simplify considerably the means for programming rockets for projectiles from medium or large caliber without reducing reliability and programming accuracy.
  • the invention also relates to the device for programming as well as the rocket which are designed to put implement such a method.
  • the method according to the invention also leads to a simple and rustic timepiece rocket which can be produced in quantity and at low cost.
  • the invention also relates to a device for programming of a chronometric rocket ensuring the triggering of a projectile fired from a system weapon and allowing the implementation of such a method.
  • This device comprises at least two markers of reference, attached to the weapon system and separated from distance Lb, markers in front of which the projectile and intended to cooperate with means of detection integrated into the projectile rocket, device characterized in that at least one of the reference markers is movable relative to the second marker so that allow a modification of the distance separating the markers.
  • the device includes at least three reference markers, integral with the weapon system and determining between them at least two distances Lb1 and Lb2, at least two of the markers of reference being movable relative to the third marker of so as to allow a modification of the distances separating the markers.
  • the marker (s) may be movable relative to a ruler graduated in distance or in time.
  • the device may include at least motorization means ensuring the displacement of at least one of the markers over another.
  • the device may include a telemetry means connected to the motorization means by means of a control means, thus ensuring a modification automatic distance (s) between the markers function of the distance measured to a target.
  • one of the markers may consist of one end of a tube of the weapon system.
  • At least one of the markers may be annular.
  • At least one of the markers may consist of a metallic element.
  • At least one of the markers may be an active marker comprising at least a powered electromagnetic field generator winding by an electric generator.
  • At least one of the markers may consist of a sensor for the passage of projectile, means of transmission being provided intended transmit the projectile information to the projectile rocket.
  • the invention finally relates to a chronometric rocket programmable for a projectile and intended to be programmed by such a device for implementing the method according to the invention.
  • This rocket includes at least one oscillator and at least one counter of the oscillations delivered by the oscillator.
  • the rocket may have a contact ensuring energization of the rocket during firing of the projectile.
  • the detection means may include at least one proximity sensor ensuring the detection of a metallic element forming a marker or else of an electromagnetic field generated by a marker.
  • the proximity sensor may have a symmetry of revolution.
  • the means of detection may include a receiver of signals emitted by a programming device integral with the weapon system.
  • FIG. 1 shows a weapon system 1 which here is a small caliber rifle for infantryman (caliber between 5.56mm and 12.7mm) with a first tube 2 of small gauge and a second tube 3 of a higher gauge (by example from 20 mm to 45mm).
  • the second tube is intended for fire a projectile 4 with a timed rocket 5.
  • a such a projectile will be for example an explosive projectile which will explode on trajectory (explosion zone 6) at a distance Rf of the second tube 3.
  • the weapon system 1 carries a device programming 7 for the timekeeping rocket 5.
  • This device here includes two reference markers 8a, 8b, which are integral with a lower part of the first tube 2 of the weapon system, and which are separated by distance Lb.
  • Each marker 8a, 8b is here annular and it is consisting of a metal ring, for example steel.
  • the trajectory 9 of the projectile 4 passes through markers 8a, 8b which are designed so as to be able to cooperate with rocket 5 of the projectile so that it is informed of his passage before them.
  • Means are therefore provided in the rocket to allow to take into account the passage of markers and so calculate a mathematical picture of the time required to projectile to cover the distance Lb.
  • a of the markers is movable relative to the second marker, so as to allow a modification of the distance Lb separating markers.
  • the first marker 8a which is mobile. To this end, it has a base 10 which can slide relative to a rack 11. Sliding is controlled manually by a thumb wheel 12 which is connected to a pinion (not shown) secured to the base 10.
  • the base 10 carries a mark 13 which therefore moves by compared to a graduated strip 14 integral with the system weapon 1.
  • Figure 2 shows schematically the internal structure of the rocket 5.
  • the rocket incorporates a proximity sensor 18.
  • This rectangle corresponds, not only to the detector itself, but also to its control circuits and associated signal processing which allow recognize the passage of a marker and issue a calibrated pulse to control the start of the counter 16 (passage of the first marker 8a) then its stop (passage of second marker 8b).
  • the first counter 16 therefore delivers at its output S1 the number of reference oscillations (N ref ) which is counted between the two markers.
  • a second counter 19 In parallel to the first counter 16, a second counter 19 also continuously counts the oscillations delivered by the oscillator 15 and delivers at all times at its output S2 the number of oscillations actually counted since the launch of the projectile (N R ) .
  • a comparator 21 receives the calculated theoretical number (N th ) as well as, continuously, the real number (N R ) supplied by the counter 19 and it compares these two numbers. It delivers a trigger signal Sd when these two numbers are equal. This signal is applied to a trigger actuator 22 which will, for example, be a primer controlling the detonation of the projectile 4.
  • the different circuits of the electronic module will produced in the form of one or more integrated circuits. We will be able to realize a specific integrated circuit (ASIC).
  • the energy supply of these circuits will be provided by a source 23 such as a bootable battery.
  • a inertia switch 24 will be actuated when firing the projectile and will connect the rocket circuits to the source 23.
  • This rocket is given here as code. It is of course possible to give the rocket a different structure, provided that the functions described are met: counting, multiplication, comparison.
  • the storage can be ordered by the application at counter of the second pulse emitted by detector 18.
  • circuit rocket electronics in the form of a microprocessor with appropriate programming to ensure the previously described functions.
  • FIG. 3 shows a firing curve 25 of a projectile to which the method according to the invention will be applied.
  • the distance Rf at which the trigger is desired is reached for this projectile after a time Tf.
  • the origin O corresponds to the moment of firing of the projectile.
  • T1 corresponds to the passage of the projectile at the level of the first marker 8a
  • T2 corresponds to the passage of the projectile at the level the second marker 8b.
  • the duration Tb is that necessary for projectile to travel the distance Lb separating the two markers.
  • the number of Nref pulses delivered by the counter during the time Tb depends both on the initial speed of the projectile (Vi), of the frequency F of the oscillator and of the distance Lb.
  • the ballistic characteristics of the projectile are therefore known by curve 25, or by a network of curves (table firing) giving different characteristic curves 25 in depending on shooting conditions (such as temperature).
  • the oscillator will supply N R (Tf) pulses on the trajectory until the trigger time Tf. Furthermore, it provided N pulse ref over the length Tb.
  • N R (Tf) KN ref , and this whatever the frequency of the oscillator.
  • Figure 4 is a flow diagram diagramming the different stages of the process according to the invention.
  • Step A corresponds to the determination of the distance Rf at which the trigger is desired (or else the instant Tf from the shot at which this trigger must occur).
  • This step can be done manually. She will advantageously conducted using a rangefinder which will provide distance information. Temping information corresponding will then be determined from the table of shot 25 (Rf -> Tf).
  • Step C corresponds to the setting on the weapon system of the distance Lb.
  • Steps B and C can be carried out as described previously (figure 1) from a graduated scale on the weapon system.
  • the firing table is all simply integrated into the weapon system in the form of one or several graduated abacuses with respect to which we move the marker 8a provided with a mark.
  • Stage D corresponds to the firing of the projectile, which puts energized the rocket 5.
  • the T1 test corresponds to the wait for the rocket to pass of the first marker 8a.
  • Step E corresponds to counting the number of reference pulses N ref . This counting is stopped when the T2 test is positive (passage of the projectile at the level of the second marker 8b).
  • Step G corresponds to the counting of the actual number of pulses N R (whether carried out by another counter or by the same counter).
  • the T3 test corresponds to the comparison between the calculated theoretical number of pulses (N th ) and the actual number counted on the trajectory (N R ).
  • the example is based on a 25mm weapon system firing an explosive projectile having a mass of 0.12 kg.
  • the Cx (coefficient aerodynamics) of the projectile is 0.3.
  • the frequency of the oscillator is 200 KHz, the multiplier coefficient K chosen is equal to 1400.
  • the shooting range varies between 30 m and 200m, the distance Lb varies between 20mm and 200mm.
  • the errors in range are essentially due to the error of quantization of times which is made by the oscillator.
  • the time Tb necessary to cover the distance Lb does not generally correspond to a finite number of pulses N ref from the oscillator.
  • FIG. 5 thus shows a second embodiment a programming device according to the invention which differs from the first in that it is the second marker 8b which is mobile.
  • This figure also shows a device detection 18 in the form of an active magnetic detector which is located on a peripheral zone of the rocket.
  • the rocket may also be a rocket placed at the level of the projectile base.
  • Figure 6 shows a third embodiment of a programming device according to the invention.
  • the markers 8a, 8b are no longer annular but are formed by protruding metallic elements. Markers being devoid of symmetry of revolution, it is the detector proximity 18 of the rocket which is then annular. So the detector 18 can detect the markers whatever the angular orientation of the projectile 4.
  • FIG. 7 shows a fourth embodiment of a programming device according to the invention. This mode differs from the previous ones in that the markers 8a and 8b are active markers each consisting of a coil generating a magnetic field. The coils are connected to a generator 26 secured to the weapon system.
  • the detector linked to the rocket 5 of the projectile could be a passive detector.
  • a detector 18 of the passive magnetic type could be used.
  • FIG. 9 proposes an alternative embodiment of a programming device according to the invention.
  • the first marker 8a is constituted by a end of the second barrel 3 of the weapon.
  • the second marker 8b is movable relative to the first tube 2.
  • the detector active magnetic carried by projectile 4 will detect the exit of the barrel of the weapon then the passage of the projectile in front the metal element 8b forming the second marker.
  • the second marker comprises a base 10 which can slide relative to a rack 11. Sliding is manually controlled by a thumb wheel 12 which is connected to a pinion (not shown) integral with the base 10.
  • the base 10 has a mark 13 which moves so compared to a graduated strip 14 integral with the weapon system 1.
  • Figure 8 shows schematically a fifth embodiment a programming device according to the invention.
  • the markers 8a and 8b are constituted by magnetic sensors to detect the passage of projectile. These markers are linked to electronic treatment 27 integral with the programming device 7 carried by the weapon system.
  • This electronics will generate upon each detection of passage of the projectile a signal (Sa, Sb) which will be transmitted towards the rocket 5 of the projectile by a transmission means 28 (for example a coil in which or in front of which will pass the projectile).
  • a signal for example a coil in which or in front of which will pass the projectile.
  • the detection means 18 of the rocket 5 of the projectile 4 then comprise a receiver 29 of the signals transmitted by the transmission means 28.
  • the receiver is connected for this to an annular antenna 30.
  • the rest of the internal structure of the rocket is similar to that described above in reference to figure 2.
  • the transmission means will be made up by markers 8a / 8b themselves whose winding can play the role of transmitting antenna. Processing electronics 27 will then transmit to each marker a particular signal which will be superimposed on the magnetic field generated by each marker pen.
  • the receiving antenna 30 will then be practically at the level of each marker when the signal Sa, Sb will be transmitted to the projectile by the marker in question. We improves the quality of the transmission.
  • Figure 10 is a block diagram of a device programming according to a sixth embodiment.
  • the device for programming 7 includes a rangefinder 31 which determines the distance Rf between the weapon system and the target.
  • This rangefinder is connected to an electronic processing 32 which incorporates the firing table (s) 33 of the projectile with the weapon system considered.
  • the processing electronics determine the theoretical duration of flight Tf from the measurement of the distance Rf and from the firing table 33.
  • Tb Tf / K (K being the constant of the system according to the invention) and it deduces automatically from Tb and the firing table 33 the value of the distance Lb to separate the two markers.
  • the processing electronics 32 includes means for control which will then activate a motorization 34 (such a stepping motor) which will ensure the relative displacement at least one of markers 8a, 8b to keep them away from the distance Lb.
  • a motorization 34 such a stepping motor
  • This embodiment makes it possible to automate practically completely the tasks of the shooter who only has to target a desired point to see the programming device adopt the desired position.
  • an input interface 35 and visualization which will allow to know the values of measured distances Rf and calculated times Tf and which will also allow to manually program the values of Tf or Rf.
  • At least three reference markers 8a, 8b and 8c are made integral with the weapon system 1.
  • the distance Lb1 is that separating the first two markers (8a and 8b)
  • the distance Lb2 is that separating the second marker (8b) from the third marker (8c).
  • Two of the reference markers (8b and 8c) are mounted movable relative to the third marker 8a so as to allow a modification of the distances Lb1 and Lb2 separating markers.
  • markers 8b and 8c secured to weapon system 1 via bases 10b, 10c can each slide independently by compared to a slide 36b, 36c.
  • Each slide will advantageously controlled by a motor M1, M2.
  • This embodiment is implemented with a variant of the process according to the invention.
  • the distance Rf is still determined at which one wishes to trigger the projectile, or else the time Tf at the end of which it is desired to carry out this trigger.
  • Tf K1 Tb1 + K2 Tb2, expression in which K1 and K2 are two data constants.
  • the durations of theft are in the order of a second.
  • the two constants K1 and K2 provide two measurement bases: one with a large K1 coefficient allowing a coarse adjustment of Tf (of the order hundreds of milliseconds) and the other with a lower K2 coefficient allowing finer adjustment of Tf (of the order of a few milliseconds).
  • the projectile 4 passes in front of the markers 8a, 8b and 8c.
  • the rocket 5 of the projectile cooperates with the markers and can then count two numbers, called reference (N ref1 , N ref2 ).
  • N ref1 corresponds to the number of oscillations produced by the oscillator integrated into the rocket between the markers 8a and 8b therefore along the base distance Lb1.
  • N ref2 corresponds to the number of oscillations produced by the oscillator integrated into the rocket between the markers 8b and 8c therefore along the base distance Lb2.
  • Figure 12 shows an alternative embodiment in which four markers are provided (8a, 8b, 8c and 8d). Two markers are fixed (8a and 8c) and two markers are mobiles 8b and 8d. These can be moved by compared to fixed markers thanks to two M1 and M2.
  • This example is again based on a weapon system of 25mm firing an explosive projectile.
  • the Cx (coefficient aerodynamics) of the projectile is assumed to be zero for the simplification of the example (projectile at constant speed on trajectory).
  • the initial velocity of the projectile is 1200 m / s la maximum range sought Rfmax is less than 2000m.
  • the setting of the first base (Lb1) is done in advance step by step over a maximum Lb1 distance of 120mm, with 25 possible adjustment positions.
  • the selected projectile travels the maximum distance Lb1 in about 0.1 milliseconds.
  • the coefficient K1 is chosen equal to 25000. This results in a increment of 100 milliseconds per step of adjustment.
  • the adjustment of the second base (Lb2) is also done in advance step by step over a maximum distance Lb2 of 120mm, with 50 possible adjustment positions.
  • the chosen projectile travels the maximum distance Lb2 in about 0.1 millisecond.
  • the coefficient K2 is chosen equal to 1000. It results in an increment of 2 milliseconds in steps of setting.
  • the frequency of the oscillator will be chosen higher than 4 Mega Hz (here of the order of 4.8 Mega Hz) in order to minimize the quantification errors which are all the stronger the higher the initial speed of the projectile. Desired range Rf (m) 324 660 1380 2850 Time Tf desired (millisecond) 270 550 1150 2375 Lb1 (mm) 9.6 24 52.8 110.4 Lb2 (mm) 84 60 60 88.8 Time Tf achieved (millisecond) 267.92 550 1148.96 2370.83 Error in time Tf (ms) 2.08 0 1.04 4.17 Error in range Rf (m) 2.5 0 1.25 5
  • Quantification error in range (due to measurement time) is around 6 m. It leads to a standard deviation of the order of 2 m on the span which is quite made acceptable.
  • the moving two moving markers can also be done manually or automatically using motorizations connected to a control means associated with a rangefinder.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Le secteur technique de l'invention est celui des dispositifs et procédés permettant de déterminer un instant de déclenchement d'un projectile à l'aide d'une fusée chronométrique (5). Selon ce procédé, on détermine la distance Rf à laquelle on souhaite déclencher le projectile (4), ou bien le temps Tf à l'issue duquel on souhaite réaliser ce déclenchement, on détermine une distance de base Lb telle que le temps Tb nécessaire au projectile (4) pour parcourir cette distance de base soit égal à Tf/K, K étant une constante donnée.On positionne deux marqueurs (8a,8b), solidaires du système d'arme et devant lesquels doit passer le projectile, à une distance l'un de l'autre égale à la distance de base Lb, les dits marqueurs étant conçus de façon à pouvoir coopérer avec la fusée (5) du projectile (4) pour que cette dernière soit informée de son passage devant eux. <IMAGE>

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des procédés permettant de déterminer l'instant de déclenchement d'un projectile à l'aide d'une fusée chronométrique.
Les fusées chronométriques sont bien connues de l'homme du métier. Elles permettent de commander l'initiation d'un projectile explosif sur trajectoire ou encore l'éjection d'une charge utile hors de l'enveloppe du projectile.
Le projectile est tiré par un système d'arme qui comporte généralement une conduite de tir incorporant un télémètre permettant de mesurer la distance à laquelle se trouve la cible.
Des moyens sont prévus dans l'arme pour assurer la programmation de la fusée, c'est à dire l'introduction dans celle ci de données numériques relatives à l'instant auquel le déclenchement doit être commandé en fonction des différents paramètres du tir : distance à laquelle se trouve la cible, données météorologiques......
Le brevet US4955279 décrit ainsi une fusée chronométrique pour un projectile de moyen calibre (calibre de 20 à 45 mm). Cette fusée électronique est programmée dans l'arme et elle reçoit à la sortie du tube une correction de sa programmation pour prendre en compte la vitesse initiale réelle du projectile (qui dépend des conditions de températures et de pression).
Une telle fusée est complexe et elle est associée à des moyens de programmation également très complexes.
Un tel concept (fusée et moyen de programmation) peut être mis en oeuvre dans des systèmes d'armes tels que des canons anti aériens ou bien des systèmes de défense rapprochée anti missiles. Il est cependant mal adapté à un système d'arme peu coûteux comme celui qui doit équiper les fantassins.
Or il existe aujourd'hui un besoin de doter les fantassins d'un système d'arme pouvant tirer des projectiles dotés d'une fusée chronométrique.
Il existe également un besoin de simplifier et réduire le coût des systèmes de programmation prévus pour les systèmes d'arme de moyen calibre (20 à 50mm) voire de gros calibre (105 à 140mm) .
C'est le but de l'invention que de proposer un procédé de détermination d'un instant de déclenchement d'un projectile ne présentant pas de tels inconvénients.
Le procédé selon l'invention peut ainsi être facilement adapté à un système d'arme portatif.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé selon l'invention permet également de simplifier considérablement les moyens de programmation des fusées pour projectiles de moyen ou gros calibre sans pour autant diminuer la fiabilité et la précision de la programmation.
L'invention a également pour objet le dispositif de programmation ainsi que la fusée qui sont conçus pour mettre en oeuvre un tel procédé.
Ainsi le procédé selon l'invention est de mise en oeuvre simple. Il permet de conduire à la définition d'un dispositif de programmation lui aussi extrêmement simple à réaliser et peu coûteux. Ce dispositif est par ailleurs d'un emploi très facile.
Le procédé selon l'invention conduit également à une fusée chronométrique de conception simple et rustique qui peut être produite en quantité et à faible coût.
Ainsi selon un premier mode de réalisation de l'invention plus particulièrement adapté à un système d'arme de courte portée (inférieure à 300m), par exemple pour l'équipement du fantassin, l'invention a pour objet un procédé de détermination d'un instant de déclenchement d'un projectile à l'aide d'une fusée chronométrique, projectile tiré à partir d'un système d'arme, procédé caractérisé par les étapes suivantes:
  • on détermine la distance Rf à laquelle on souhaite déclencher le projectile, ou bien le temps Tf à l'issue duquel on souhaite réaliser ce déclenchement,
  • on détermine une distance de base Lb telle que le temps Tb nécessaire au projectile pour parcourir cette distance de base soit égal à Tf/K, K étant une constante donnée,
  • on positionne deux marqueurs, solidaires du système d'arme et devant lesquels doit passer le projectile, à une distance l'un de l'autre égale à la distance de base Lb, les dits marqueurs étant conçus de façon à pouvoir coopérer avec la fusée du projectile pour que cette dernière soit informée de son passage devant eux,
  • on compte un nombre dit de référence (Nref), qui est le nombre oscillations produites par un oscillateur intégré au projectile lors de son passage entre les deux marqueurs, c'est à dire lors du parcours de la distance Lb,
  • on calcule un nombre d'oscillations théorique Nth en multipliant le nombre de référence Nref par la constante K (Nth = K Nref),
  • on déclenche le projectile quand le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile est égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth = K Nref).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, plus particulièrement adapté à un système d'arme de moyen ou gros calibre de portée supérieure à 300m, le procédé de détermination d'un instant de déclenchement d'un projectile à l'aide d'une fusée chronométrique est caractérisé par les étapes suivantes:
  • on détermine la distance Rf à laquelle on souhaite déclencher le projectile, ou bien le temps Tf à l'issue duquel on souhaite réaliser ce déclenchement,
  • on détermine au moins deux distances de base Lb1 et Lb2 telles que le temps Tf soit une combinaison linéaire des temps Tb1 et Tb2 nécessaires au projectile pour parcourir ces distances de base, Tf = K1 Tb1 + K2 Tb2, K1 et K2 étant deux constantes données,
  • on positionne au moins trois marqueurs, solidaires du système d'arme et devant lesquels doit passer le projectile, de façon à déterminer entre eux les deux distances Lb1 et Lb2, les dits marqueurs étant conçus de façon à pouvoir coopérer avec la fusée du projectile pour que cette dernière soit informée de son passage devant eux,
  • on compte au moins deux nombres, dits de référence (Nref1,Nref2), qui correspondent aux nombres d'oscillations produites par un oscillateur intégré au projectile et décomptées entre deux marqueurs donnés déterminant une des distances de base Lb1, Lb2,
  • on calcule un nombre d'oscillations théorique Nth en effectuant une combinaison linéaire des nombres de référence avec les constantes K1 et K2 (Nth = K1 Nref1 + K2 Nref2),
  • on déclenche le projectile quand le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile est égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth = K1 Nref1 + K2 Nref2).
Dans l'un ou l'autre cas on pourra déterminer la distance Rf à l'aide d'un télémètre.
On pourra déterminer la ou les distances de base Lb au moyen d'une réglette ou abaque qui sera graduée en fonction des caractéristiques balistiques du projectile.
On pourra alternativement déterminer la ou les distances de base (Lb) automatiquement à partir d'une table de tir numérique à laquelle on appliquera la distance Rf mesurée ou choisie.
Dans ce cas, après détermination de la ou des distances de base Lb, on commandera à l'aide d'une motorisation le déplacement relatif des marqueurs pour les écarter mutuellement de la ou des distances Lb.
L'invention a également pour objet un dispositif de programmation d'une fusée chronométrique assurant le déclenchement d'un projectile tiré à partir d'un système d'arme et permettant la mise en oeuvre d'un tel procédé.
Ce dispositif comprend au moins deux marqueurs de référence, solidaires du système d'arme et séparés d'une distance Lb, marqueurs devant lesquels doit passer le projectile et destinés à coopérer avec des moyens de détection intégrés à la fusée du projectile, dispositif caractérisé en ce qu'au moins un des marqueurs de référence est mobile par rapport au deuxième marqueur de façon à permettre une modification de la distance séparant les marqueurs.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comprend au moins trois marqueurs de référence, solidaires du système d'arme et déterminant entre eux au moins deux distances Lb1 et Lb2, au moins deux des marqueurs de référence étant mobiles par rapport au troisième marqueur de façon à permettre une modification des distances séparant les marqueurs.
Le ou les marqueurs pourront être mobiles par rapport à une réglette graduée en distance ou en temps.
Alternativement, le dispositif pourra comporter au moins un moyen de motorisation assurant le déplacement d'au moins un des marqueurs par rapport à un autre.
Le dispositif pourra comprendre un moyen de télémétrie relié au(x) moyen(s) de motorisation par l'intermédiaire d'un moyen de commande, assurant ainsi une modification automatique de la ou des distances séparant les marqueurs en fonction de la distance mesurée jusqu'à une cible visée.
Selon un mode particulier de réalisation, l'un des marqueurs pourra être constitué par une extrémité d'un tube du système d'arme.
Selon un autre mode de réalisation, au moins l'un des marqueurs pourra être annulaire.
Selon un autre mode de réalisation, au moins l'un des marqueurs pourra être constitué par un élément métallique.
Selon un autre mode de réalisation, au moins l'un des marqueurs pourra être un marqueur actif comprenant au moins un bobinage générateur de champ électromagnétique alimenté par un générateur électrique.
Selon un autre mode de réalisation, au moins l'un des marqueurs pourra être constitué par un capteur du passage du projectile, des moyens de transmission étant prévus destinés à transmettre l'information de passage du projectile vers la fusée du projectile.
L'invention a enfin pour objet une fusée chronométrique programmable pour un projectile et destinée à être programmée par un tel dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cette fusée comprend au moins un oscillateur et au moins un compteur des oscillations délivrées par l'oscillateur.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention plus particulièrement adapté à un système d'arme de courte portée (inférieure à 300m), par exemple pour l'équipement du fantassin, la fusée est caractérisée en ce qu'elle comporte :
  • des moyens permettant de détecter le passage du projectile au droit d'au moins deux marqueurs solidaires du système d'arme,
  • au moins un compteur permettant de compter les oscillations délivrées par l'oscillateur entre les deux marqueurs ainsi que sur trajectoire,
  • des moyens permettant de comparer le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile avec un nombre d'oscillations théorique (Nth) qui est proportionnel à un nombre d'oscillations dit de référence (Nref), qui est le nombre oscillations comptées entre les deux marqueurs (Nth = K Nref),
  • les moyens de comparaison commandant le déclenchement du projectile quand le nombre d'oscillations réel est égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, plus particulièrement adapté à un système d'arme moyen ou gros calibre de portée supérieure à 300m, la fusée chronométrique programmable comprend encore au moins un oscillateur et au moins un compteur des oscillations délivrées par l'oscillateur et elle est caractérisée en ce qu'elle comporte:
  • des moyens permettant de détecter le passage du projectile au droit d'au moins trois marqueurs solidaires du système d'arme,
  • au moins un compteur permettant de compter les oscillations délivrées par l'oscillateur entre les différents marqueurs ainsi que sur trajectoire,
  • des moyens permettant de comparer le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile avec un nombre d'oscillations théorique (Nth) qui est calculé par la fusée sous la forme d'une combinaison linéaire d'au moins deux nombres de référence (Nref1,Nref2)avec au moins deux constantes K1 et K2 (Nth = K1 Nref1 + K2 Nref2), les deux nombres de référence correspondant aux nombres d'oscillations délivrées par l'oscillateur entre deux des marqueurs détectés,
  • les moyens de comparaison commandant le déclenchement du projectile quand le nombre d'oscillations réel est égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth).
Dans l'un ou l'autre cas, la fusée pourra comporter un contact assurant la mise sous tension de la fusée lors du tir du projectile.
Selon un mode de réalisation, les moyens de détection pourront comprendre au moins un capteur de proximité assurant la détection d'un élément métallique formant marqueur ou bien d'un champ électromagnétique engendré par un marqueur.
Le capteur de proximité pourra avoir une symétrie de révolution.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens de détection pourront comporter un récepteur de signaux émis par un dispositif de programmation solidaire du système d'arme.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description fait en référence aux dessins annexés et dans lesquels :
  • la figure 1 est un schéma général décrivant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ainsi qu'un premier mode de réalisation d'un dispositif de programmation,
  • la figure 2 est un schéma bloc diagramme d'une fusée chronométrique selon l'invention,
  • la figure 3 montre une caractéristique temps / distance pour un projectile tiré par le système d'arme,
  • la figure 4 est un synoptique décrivant les différentes étapes du procédé selon l'invention,
  • la figure 5 montre un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention,
  • la figure 6 montre un troisième mode de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention,
  • la figure 7 montre un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention,
  • la figure 8 montre un cinquième mode de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention,
  • la figure 9 propose une variante de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention,
  • la figure 10 est un schéma bloc diagramme d'un dispositif de programmation suivant un sixième mode de réalisation,
  • la figure 11 montre un dispositif de programmation suivant un septième mode de réalisation de l'invention,
  • la figure 12 montre une variante de réalisation de ce dernier mode.
La figure 1 montre un système d'arme 1 qui est ici un fusil de petit calibre pour fantassin (calibre compris entre 5,56mm et 12,7mm) comportant un premier tube 2 de petit calibre et un deuxième tube 3 d'un calibre supérieur (par exemple de 20 mm à 45mm). Le deuxième tube est destiné à tirer un projectile 4 doté d'une fusée chronométrique 5. Un tel projectile sera par exemple un projectile explosif qui explosera sur trajectoire (zone d'explosion 6) à une distance Rf du deuxième tube 3.
Selon l'invention le système d'arme 1 porte un dispositif de programmation 7 pour la fusée chronométrique 5.
Ce dispositif comprend ici deux marqueurs de référence 8a, 8b, qui sont solidaires d'une partie inférieure du premier tube 2 du système d'arme, et qui sont séparés d'une distance Lb.
Chaque marqueur 8a,8b est ici annulaire et il est constitué par un anneau métallique, par exemple en acier.
La trajectoire 9 du projectile 4 passe au travers des marqueurs 8a,8b qui sont conçus de façon à pouvoir coopérer avec la fusée 5 du projectile pour que cette dernière soit informée de son passage devant eux.
Des moyens sont donc prévus dans la fusée pour permettre de prendre en compte le passage des marqueurs et ainsi calculer une image mathématique du temps nécessaire au projectile pour parcourir la distance Lb.
De tels moyens seront décrits par la suite.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un des marqueurs est mobile par rapport au deuxième marqueur, de façon à permettre une modification de la distance Lb séparant les marqueurs.
Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, c'est le premier marqueur 8a qui est mobile. A cet effet, il comporte une embase 10 pouvant coulisser par rapport à une crémaillère 11. Le coulissement est commandé manuellement par une molette 12 qui est reliée à un pignon (non représenté) solidaire de l'embase 10.
L'embase 10 porte un repère 13 qui se déplace donc par rapport à une réglette 14 graduée et solidaire du système d'arme 1.
Il sera possible en fonction des besoins d'utiliser une réglette graduée en distances (Rf) ou bien en temps (temps Tf nécessaire pour parcourir la distance Rf) .
Un simple déplacement d'un marqueur par rapport à l'autre suffira à assurer la programmation de la fusée suivant le procédé qui va être maintenant décrit en références aux figures 2 à 4.
La figure 2 montre schématiquement la structure interne de la fusée 5.
Celle ci comporte un module électronique comprenant un oscillateur 15 et au moins un compteur 16 des oscillations 17 délivrées par l'oscillateur 15.
Suivant un premier mode de réalisation, la fusée incorpore un détecteur de proximité 18.
Celui ci a pour fonction de détecter le passage du projectile au droit des marqueurs 8a, 8b solidaires du système d'arme.
Pour la simplification du schéma seul un rectangle est figuré pour le détecteur 18, raccordé au compteur 16.
Ce rectangle correspond bien entendu, non seulement au détecteur lui-même, mais aussi à ses circuits de pilotage et de traitement de signal associés qui permettent de reconnaítre le passage d'un marqueur et de délivrer une impulsion calibrée permettant de commander le démarrage du compteur 16 (passage du premier marqueur 8a) puis son arrêt (passage du deuxième marqueur 8b).
Du point de vue technologie, différents types de détecteurs peuvent être adoptés en fonction de la nature des marqueurs utilisés.
On pourra par exemple utiliser un détecteur de proximité magnétique actif. Le champ magnétique du détecteur sera perturbé par le passage des marqueurs. Cette perturbation sera détectée par les circuits de commande du détecteur de proximité et mise en forme pour commander le compteur 16.
Le premier compteur 16 délivre donc au niveau de sa sortie S1 le nombre d'oscillations de référence (Nref) qui est compté entre les deux marqueurs.
Un circuit multiplicateur 20 permet de multiplier ce nombre Nref par une constante K pour calculer un nombre théorique Nth = K Nref.
Parallèlement au premier compteur 16, un deuxième compteur 19 compte lui aussi en continu les oscillations délivrées par l'oscillateur 15 et délivre à tout instant au niveau de sa sortie S2 le nombre d'oscillations réellement compté depuis le tir du projectile (NR).
Un comparateur 21 reçoit le nombre théorique calculé (Nth) ainsi que, d'une façon continue, le nombre réel (NR) fourni par le compteur 19 et il compare ces deux nombres. Il délivre un signal de déclenchement Sd lorsque ces deux nombres sont égaux. Ce signal est appliqué à un actionneur de déclenchement 22 qui sera par exemple une amorce commandant la détonation du projectile 4.
Les différents circuits du module électronique seront réalisés sous la forme d'un ou plusieurs circuits intégrés. On pourra notamment réaliser un circuit intégré spécifique (ASIC). L'alimentation en énergie de ces circuits sera assurée par une source 23 telle une pile amorçable. Un contacteur à inertie 24 sera actionné lors du tir du projectile et reliera les circuits de la fusée à la source 23.
La structure de cette fusée est donnée ici à titre indicatif. Il est bien entendu possible de donner à la fusée une structure différente, à la condition que les fonctions décrites soient remplies : comptage, multiplication, comparaison.
On pourra ainsi n'utiliser qu'un seul compteur à la place des deux compteurs 16 et 19. Dans ce cas on prévoira une mémoire ou un registre qui sera alimenté par le résultat du comptage effectué par le compteur entre les deux marqueurs.
D'une façon bien connue de l'Homme du Métier, la mémorisation pourra être commandée par l'application au compteur de la deuxième impulsion émise par de détecteur 18.
D'une façon préférée on pourra réaliser le circuit électronique de la fusée sous la forme d'un microprocesseur doté d'une programmation appropriée permettant d'assurer les fonctions précédemment décrites.
La figure 3 montre une courbe de tir 25 d'un projectile auquel sera appliqué le procédé selon l'invention.
La distance Rf à laquelle le déclenchement est souhaité est atteinte pour ce projectile au bout d'un temps Tf. L'origine O correspond à l'instant de tir du projectile. T1 correspond au passage du projectile au niveau du premier marqueur 8a, T2 correspond au passage du projectile au niveau du deuxième marqueur 8b. La durée Tb est celle nécessaire au projectile pour parcourir la distance Lb séparant les deux marqueurs.
Le nombre d'impulsions Nref délivrées par le compteur pendant la durée Tb dépend à la fois de la vitesse initiale du projectile (Vi), de la fréquence F de l'oscillateur et de la distance Lb.
Les caractéristiques balistiques du projectile sont donc connues par la courbe 25, ou par un réseau de courbes (table de tir) donnant différentes courbes caractéristiques 25 en fonction des conditions de tir (telles que la température).
Il est possible alors de déterminer la distance Lb correspondant à une durée Tb qui soit telle que Tf = K.Tb (K étant une constante donnée pour le système d'arme et les projectiles considérés).
L'oscillateur fournira NR(Tf) impulsions sur trajectoire jusqu'à l'instant de déclenchement Tf. Par ailleurs il a fourni Nref impulsions sur la longueur Tb. L'oscillateur étant choisi suffisamment stable en fréquence, l'égalité choisie avant tir Tf = K.Tb entraínera l'égalité NR(Tf) = K.Nref, et cela quelle que soit la fréquence de l'oscillateur.
Un simple réglage de la distance Lb entre les deux marqueurs 8a, 8b permet donc de programmer de façon extrêmement simple l'instant de déclenchement Tf de la fusée.
La figure 4 est un logigramme schématisant les différentes étapes du procédé selon l'invention.
L'étape A correspond à la détermination de la distance Rf à laquelle le déclenchement est souhaité (ou bien l'instant Tf à partir du tir auquel ce déclenchement doit intervenir).
Cette étape peut être faite manuellement. Elle sera conduite avantageusement à l'aide d'un télémètre qui fournira l'information de distance. L'information de tempage correspondante sera alors déterminée à partir de la table de tir 25 (Rf -> Tf).
L'étape B correspond au calcul de la distance Lb qui permet d'assurer Tf = K.Tb. Cette distance est obtenue, elle aussi, à partir de la table de tir 25 : Tf -> Tb = Tf/K, puis Tb -> Lb
L'étape C correspond au réglage sur le système d'arme de la distance Lb.
Les étapes B et C pourront être réalisées comme décrit précédemment (figure 1) à partir d'une échelle graduée sur le système d'arme. Dans ce cas la table de tir est tout simplement intégrée au système d'arme sous la forme d'une ou plusieurs abaques graduées par rapport auxquelles on déplace le marqueur 8a muni d'un repère.
Elles pourront aussi être conduites automatiquement comme cela sera décrit par la suite en référence à la figure 10.
L'étape D correspond au tir du projectile, ce qui met sous tension la fusée 5.
Le test T1 correspond à l'attente par la fusée du passage du premier marqueur 8a.
L'étape E correspond au comptage du nombre d'impulsions de référence Nref. Ce comptage est arrêté lorsque le test T2 est positif (passage du projectile au niveau du deuxième marqueur 8b).
L'étape F est le calcul du produit K.Nref = Nth.
L'étape G correspond au comptage du nombre réel d'impulsions NR (qu'il soit effectué par un autre compteur ou bien par le même compteur).
Le test T3 correspond à la comparaison entre le nombre d'impulsions théorique calculé (Nth) et le nombre réel compté sur trajectoire (NR) . Lorsque le test est positif (Nth = NR) le déclenchement du projectile est commandé (étape H).
Le procédé selon l'invention conduit à une programmation correcte même si la vitesse initiale réelle Vi du projectile est légèrement différente de la vitesse initiale nominale théorique. En effet si on note :
  • Vo la vitesse initiale nominale théorique et Vi la vitesse initiale réelle,
  • Tb' et Tf' les durées de vol correspondant à Vi et
  • Tb et Tf les durées correspondant à Vo.
  • On a : Tb'=Lb/Vi=Lb/((1+ε)Vo)
  • Tf'=KTb'= KLb/((1+ε)Vo) = (1-ε)KLb/Vo = KTb(1-ε) = Tf(1-ε)
  • Tf' = Tf(1-ε)
    • Exemple numérique.
    L'exemple est basé sur un système d'arme de 25mm tirant un projectile explosif de masse 0,12 kg. Le Cx (coefficient aérodynamique) du projectile est de 0,3.
    La fréquence de l'oscillateur est de 200 KHz, le coefficient multiplicateur K choisi est égal à 1400. La portée de tir varie entre 30 m et 200m, la distance Lb varie entre 20mm et 200mm.
    Les deux tableaux suivants donnent pour les portées mini (30m) et maxi (200m) les valeurs des erreurs en portées obtenues pour des variations de vitesse initiale de +/-10% et de +30%.
    Portée maximale (200m) Vi nominale Vi-10% Vi+10% Vi+30%
    Vitesse initiale Vi (m/s) 270 243 297 351
    Temps Tf (s) 1,0156 1,1285 0,9232 0,7812
    Lbase (m) 0,196 0,196 0,196 0,196
    Erreur en portée (m) -0,3645 0,2376 0,9828
    Erreur en portée (%) -0,18 0,12 0,49
    Pour la portée maximale de 200m on voit que l'erreur en portée est inférieure à 1 m (Vi+30%).
    Portée minimale (30m) Vi nominale Vi-10% Vi+10% Vi+30%
    Vitesse initiale Vi (m/s) 270 243 297 351
    Temps Tf (s) 0,1163 0,1292 0,1057 0,0895
    Lbase (m) 0,022 0,022 0,022 0,022
    Erreur en portée (m) -0,7776 -0,2079 0,5265
    Erreur en portée (%) -2,59 -0,69 1,76
    Pour la portée minimale de 30m on voit que l'erreur en portée est inférieure à 0,8m (Vi-10%).
    On notera que les erreurs en portée sont essentiellement dues à l'erreur de quantification des temps qui est faite par l'oscillateur. En effet le temps Tb nécessaire pour parcourir la distance Lb ne correspond généralement pas à un nombre fini d'impulsions Nref de l'oscillateur.
    Un moyen simple de diminuer cette erreur de quantification, donc l'erreur sur la portée, est de choisir un oscillateur de fréquence supérieure.
    Si on adopte une fréquence de l'ordre de 500 KHz, l'erreur en portée devient négligeable.
    Le tableau ci dessous donne pour ce même projectile les différentes valeurs de la longueur Lb permettant de régler la portée de tir Rf souhaitée ou le tempage associé Tf.
    Vitesse initiale Vi=270m/s
    Portée Rf (m) 30 32 198 200
    Temps Tf (s) 0,1163 0,1245 1,0021 1,0156
    Lbase (m) 0,022 0,024 0,193 0,196
    On voit que la longueur Lb varie entre 22mm et 200mm pour une différence de portée de 30m à 200m. De telles valeurs sont tout à fait compatibles avec un système d'arme portatif pour fantassin.
    Diverses variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
    La figure 5 montre ainsi un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention qui diffère du premier en ce que c'est le deuxième marqueur 8b qui est mobile. Cette figure montre également un dispositif de détection 18 sous la forme d'un détecteur magnétique actif qui est localisé sur une zone périphérique de la fusée.
    La fusée pourra également être une fusée disposée au niveau du culot du projectile.
    La figure 6 montre un troisième mode de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention. Suivant ce mode les marqueurs 8a, 8b ne sont plus annulaires mais sont formés par des éléments métalliques saillants. Les marqueurs étant dépourvus de symétrie de révolution, c'est le détecteur de proximité 18 de la fusée qui est alors annulaire. Ainsi le détecteur 18 pourra détecter les marqueurs quelle que soit l'orientation angulaire du projectile 4.
    La figure 7 montre un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention. Ce mode diffère des précédents en ce que les marqueurs 8a et 8b sont des marqueurs actifs constitués chacun par une bobine générant un champ magnétique. Les bobines sont reliées à un générateur 26 solidaire du système d'arme.
    Dans ce cas le détecteur lié à la fusée 5 du projectile pourra être un détecteur passif. On pourra par exemple utiliser un détecteur 18 du type magnétique passif.
    La figure 9 propose une variante de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention. Selon cette variante le premier marqueur 8a est constitué par une extrémité du deuxième tube 3 de l'arme. Le deuxième marqueur 8b est mobile par rapport au premier tube 2. Le détecteur magnétique actif porté par le projectile 4 détectera la sortie du tube de l'arme puis le passage du projectile devant l'élément métallique 8b formant le second marqueur.
    Selon cette variante, le deuxième marqueur comporte une embase 10 pouvant coulisser par rapport à une crémaillère 11. Le coulissement est commandé manuellement par une molette 12 qui est reliée à un pignon (non représenté) solidaire de l'embase 10. L'embase 10 porte un repère 13 qui se déplace donc par rapport à une réglette 14 graduée solidaire du système d'arme 1.
    La figure 8 schématise un cinquième mode de réalisation d'un dispositif de programmation selon l'invention.
    Selon ce mode, les marqueurs 8a et 8b sont constitués par des capteurs magnétiques permettant de détecter le passage du projectile. Ces marqueurs sont reliés à une électronique de traitement 27 solidaire du dispositif de programmation 7 porté par le système d'arme.
    Cette électronique engendrera lors de chaque détection de passage du projectile un signal (Sa, Sb) qui sera transmis vers la fusée 5 du projectile par un moyen de transmission 28 (par exemple une bobine dans laquelle ou devant laquelle passera le projectile).
    Les moyens de détection 18 de la fusée 5 du projectile 4 comportent alors un récepteur 29 des signaux émis par le moyen de transmission 28. Le récepteur est raccordé pour cela à une antenne annulaire 30. Le reste de la structure interne de la fusée est analogue à celui décrit précédemment en référence à la figure 2.
    Avantageusement le moyen de transmission sera constitué par les marqueurs 8a/8b eux même dont le bobinage peut jouer le rôle d'antenne émettrice. L'électronique de traitement 27 transmettra alors à chaque marqueur un signal particulier qui sera superposé au champ magnétique engendré par chaque marqueur.
    Un tel mode de réalisation permet de simplifier l'électronique de la fusée.
    On pourra avantageusement associer ce mode de réalisation à un projectile doté d'une fusée de culot.
    L'antenne réceptrice 30 se trouvera alors pratiquement au niveau de chaque marqueur lorsque le signal Sa, Sb sera transmis vers le projectile par le marqueur considéré. On améliore alors la qualité de la transmission.
    La figure 10 est un schéma bloc diagramme d'un dispositif de programmation suivant un sixième mode de réalisation.
    Selon ce mode de réalisation, le dispositif de programmation 7 comprend un télémètre 31 qui détermine la distance Rf entre le système d'arme et la cible.
    Ce télémètre est raccordé à une électronique de traitement 32 qui incorpore la ou les tables de tir 33 du projectile avec le système d'arme considéré.
    Comme cela a été décrit précédemment en référence aux figures 3 et 4, l'électronique de traitement détermine la durée théorique du vol Tf à partir de la mesure de la distance Rf et de la table de tir 33.
    Elle calcule également la valeur Tb = Tf/K (K étant la constante du système selon l'invention) et elle déduit automatiquement de Tb et de la table de tir 33 la valeur de la distance Lb devant séparer les deux marqueurs.
    L'électronique de traitement 32 comporte des moyens de commande qui vont alors actionner une motorisation 34 (telle un moteur pas à pas) qui va assurer le déplacement relatif d'au moins un des marqueurs 8a, 8b pour les écarter de la distance Lb.
    Ce mode de réalisation permet d'automatiser pratiquement complètement les tâches du tireur qui n'a plus qu'à viser un point souhaité pour voir le dispositif de programmation adopter la position souhaitée.
    On prévoira avantageusement une interface de saisie 35 et visualisation qui permettra de connaítre les valeurs des distances mesurées Rf et des temps Tf calculés et qui permettra également de programmer manuellement les valeurs de Tf ou Rf.
    Les différents modes de réalisation précédemment décrits conviennent parfaitement à un système d'arme courte portée destiné aux fantassins (portée inférieur à 300m).
    Ils sont par contre mal adaptés à un système d'arme de moyen calibre (de 20 à 45mm) ou de gros calibre (de 90 à 155mm) ayant une portée plus importante (de l'ordre de 1000m).
    En effet la distance Lb nécessaire entre les deux marqueurs devient alors trop importante et ne peut être réalisée pour un tel système d'arme.
    Si pour réduire cette distance on choisissait une valeur supérieure pour le coefficient multiplicateur K, il y aurait alors une perte de la précision de la programmation.
    Un autre mode de réalisation est représenté aux figures 11 et 12 qui permet de pallier un tel inconvénient.
    Suivant ce mode, au moins trois marqueurs de référence 8a, 8b et 8c sont rendus solidaires du système d'arme 1.
    Ces trois marqueurs permettent ainsi de déterminer entre eux deux distances Lb1 et Lb2. La distance Lb1 est celle séparant les deux premiers marqueurs (8a et 8b), la distance Lb2 est celle séparant le deuxième marqueur (8b) du troisième marqueur (8c).
    Deux des marqueurs de référence (8b et 8c) sont montés mobiles par rapport au troisième marqueur 8a de façon à permettre une modification des distances Lb1 et Lb2 séparant les marqueurs.
    On pourra par exemple rendre les marqueurs 8b et 8c solidaires du système d'arme 1 par l'intermédiaire d'embases 10b, 10c pouvant coulisser chacune de façon indépendante par rapport à une glissière 36b,36c. Chaque coulissement sera avantageusement commandé par un moteur M1, M2.
    Ce mode de réalisation est mis en oeuvre avec une variante du procédé selon l'invention.
    Selon cette variante on détermine encore la distance Rf à laquelle on souhaite déclencher le projectile, ou bien le temps Tf à l'issue duquel on souhaite réaliser ce déclenchement.
    On détermine ensuite les deux distances de base Lb1 et Lb2 qui sont telles que le temps Tf soit une combinaison linéaire des temps Tb1 et Tb2 nécessaires au projectile pour parcourir ces distances de base.
    On notera ainsi : Tf = K1 Tb1 + K2 Tb2, expression dans laquelle K1 et K2 sont deux constantes données.
    Comme dans les modes de réalisation précédents on déterminera les longueurs Lb1 et Lb2 à partir des valeurs Tb1 et Tb2 en utilisant les tables de tir du projectile considéré.
    Afin d'éviter toute ambiguïté d'interprétation des signaux au niveau de la fusée, on s'interdira la possibilité de donner une valeur nulle pour l'une des deux longueurs de base (de préférence celle associée au coefficient K le plus important, par exemple ici Lb1). Ainsi si la fusée ne voit que deux marqueurs (c'est à dire si une des deux longueurs Lb1 ou Lb2 est nulle), elle interprètera cela comme le choix d'une valeur nulle pour la longueur pour laquelle la valeur nulle n'est pas interdite (par exemple Lb2 si on a interdit Lb1=0).
    Pour un projectile ayant une portée supérieure à 1000m et une vitesse initiale de l'ordre de 1200 m/s, les durées de vol sont de l'ordre de la seconde.
    Les deux constantes K1 et K2 permettent de disposer de deux bases de mesure : une avec un coefficient K1 important permettant de réaliser un réglage grossier de Tf (de l'ordre de quelques centaines de millisecondes) et l'autre avec un coefficient K2 plus faible permettant un réglage plus fin de Tf (de l'ordre de quelques millisecondes).
    Comme dans les modes de réalisation précédents, le projectile 4 passe devant les marqueurs 8a, 8b et 8c. La fusée 5 du projectile coopère avec les marqueurs et peut alors compter deux nombres, dits de référence (Nref1,Nref2).
    Nref1 correspond au nombre d'oscillations produites par l'oscillateur intégré à la fusée entre les marqueurs 8a et 8b donc le long de la distance de base Lb1.
    Nref2 correspond au nombre d'oscillations produites par l'oscillateur intégré à la fusée entre les marqueurs 8b et 8c donc le long de la distance de base Lb2.
    La fusée sera programmée ou conçue de façon à calculer un nombre d'oscillations théorique Nth qui est la combinaison linéaire des nombres de référence avec les mêmes constantes K1 et K2 (Nth = K1 Nref1 + K2 Nref2),
    Comme dans les modes de réalisation précédents, la fusée commandera le déclenchement du projectile quand le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile sera égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth = K1 Nref1 + K2 Nref2).
    La figure 12 montre une variante de réalisation dans laquelle quatre marqueurs sont prévus (8a, 8b, 8c et 8d). Deux marqueurs sont fixes (8a et 8c) et deux marqueurs sont mobiles 8b et 8d. Ces derniers peuvent être déplacés par rapport aux marqueurs fixes grâce à deux motorisations M1 et M2.
    Là encore les différents marqueurs déterminent entre eux deux longueurs de base Lb1 et Lb2 qui seront utilisées par la fusée pour calculer le nombre théorique Nth. On s'interdira également de donner une valeur nulle pour une des deux longueurs, par exemple Lb1, pour éviter toute ambiguïté d'interprétation par la fusée.
    L'exemple numérique simplifié ci dessous est donné en référence à un système réalisé suivant l'une ou l'autre des deux variantes (3 ou 4 marqueurs). Il a pour objet de mettre en évidence un procédé de programmation de la fusée utilisant une combinaison linéaire des nombres de référence.
    Exemple numérique.
    Cet exemple est là encore basé sur un système d'arme de 25mm tirant un projectile explosif. Le Cx (coefficient aérodynamique) du projectile est supposé nul pour la simplification de l'exemple (projectile à vitesse constante sur trajectoire).
    La vitesse initiale du projectile est de 1200 m/s la portée maximale recherchée Rfmax est inférieure à 2000m.
    Le réglage de la première base (Lb1) se fait par avance pas à pas sur une distance Lb1 maximale de 120mm, avec 25 positions de réglage possibles. Le projectile choisi parcourt la distance Lb1 maximale en environ 0,1 milliseconde. Le coefficient K1 est choisi égal à 25000. Il en résulte une incrémentation de 100 milliseconde par pas de réglage.
    Le réglage de la deuxième base (Lb2) se fait lui aussi par avance pas à pas sur une distance Lb2 maximale de 120mm, avec 50 positions de réglage possibles. Le projectile choisi parcourt la distance Lb2 maximale en environ 0,1 milliseconde. Le coefficient K2 est choisi égal à 1000. Il en résulte une incrémentation de 2 millisecondes par pas de réglage.
    La fréquence de l'oscillateur sera choisie supérieure à 4 Méga Hz (ici de l'ordre de 4,8 Méga Hz) afin de minimiser les erreurs de quantification qui sont d'autant plus fortes que la vitesse initiale du projectile est importante.
    Portée souhaitée Rf (m) 324 660 1380 2850
    Temps Tf souhaité (milliseconde) 270 550 1150 2375
    Lb1 (mm) 9,6 24 52,8 110,4
    Lb2 (mm) 84 60 60 88,8
    Temps Tf réalisé (milliseconde) 267,92 550 1148,96 2370,83
    Erreur en temps Tf (ms) 2,08 0 1,04 4,17
    Erreur en portée Rf(m) 2,5 0 1,25 5
    L'erreur de quantification en portée (due à la mesure discrète du temps) est de l'ordre de 6 m. Elle conduit à un écart type de l'ordre de 2 m sur la portée ce qui est tout à fait acceptable.
    L'erreur due à un mauvais réglage de la distance (Lb1 ou Lb2) est de 0,3mm maxi, il en résulte un écart type sur la portée de l'ordre de 2,25 m.
    Il est bien entendu possible pour un système d'arme donné de minimiser les erreurs en jouant sur la fréquence de l'oscillateur et sur les valeurs des incréments associés à chaque base de mesure Lb1 ou Lb2.
    Différentes variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
    Il est ainsi possible d'utiliser les différentes technologies de marqueurs précédemment décrites dans un dispositif utilisant trois ou quatre marqueurs. Le déplacement de deux marqueurs mobiles peut être également réalisé manuellement ou bien automatiquement à l'aide de motorisations reliées à un moyen de commande associé à un télémètre.

    Claims (22)

    1. Procédé de détermination d'un instant de déclenchement d'un projectile (4) à l'aide d'une fusée chronométrique (5), projectile tiré à partir d'un système d'arme (1), procédé caractérisé par les étapes suivantes:
      on détermine la distance Rf à laquelle on souhaite déclencher le projectile (4), ou bien le temps Tf à l'issue duquel on souhaite réaliser ce déclenchement,
      on détermine une distance de base Lb telle que le temps Tb nécessaire au projectile pour parcourir cette distance de base soit égal à Tf/K, K étant une constante donnée,
      on positionne deux marqueurs (8a,8b), solidaires du système d'arme (1) et devant lesquels doit passer le projectile (4), à une distance l'un de l'autre égale à la distance de base Lb, les dits marqueurs étant conçus de façon à pouvoir coopérer avec la fusée (5) du projectile pour que cette dernière soit informée de son passage devant eux,
      on compte un nombre dit de référence (Nref), qui est le nombre oscillations produites par un oscillateur (15) intégré au projectile lors de son passage entre les deux marqueurs (8a,8b), c'est à dire lors du parcours de la distance Lb,
      on calcule un nombre d'oscillations théorique Nth en multipliant le nombre de référence Nref par la constante K (Nth = K Nref),
      on déclenche le projectile (4) quand le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile est égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth = K Nref).
    2. Procédé de détermination d'un instant de déclenchement d'un projectile (4) à l'aide d'une fusée chronométrique (5), projectile tiré à partir d'un système d'arme (1), procédé caractérisé par les étapes suivantes:
      on détermine la distance Rf à laquelle on souhaite déclencher le projectile (4), ou bien le temps Tf à l'issue duquel on souhaite réaliser ce déclenchement,
      on détermine au moins deux distances de base Lb1 et Lb2 telles que le temps Tf soit une combinaison linéaire des temps Tb1 et Tb2 nécessaires au projectile (4) pour parcourir ces distances de base, Tf = K1 Tb1 + K2 Tb2, K1 et K2 étant deux constantes données,
      on positionne au moins trois marqueurs (8a,8b,8c,8d), solidaires du système d'arme (1) et devant lesquels doit passer le projectile (4), de façon à déterminer entre eux les deux distances Lb1 et Lb2, les dits marqueurs étant conçus de façon à pouvoir coopérer avec la fusée (5) du projectile pour que cette dernière soit informée de son passage devant eux,
      on compte au moins deux nombres, dits de référence (Nref1,Nref2), qui correspondent aux nombres d'oscillations produites par un oscillateur (15) intégré au projectile et décomptées entre deux marqueurs donnés déterminant une des distances de base Lb1, Lb2,
      on calcule un nombre d'oscillations théorique Nth en effectuant une combinaison linéaire des nombres de référence avec les constantes K1 et K2 (Nth = K1 Nref1 + K2 Nref2),
      on déclenche le projectile (4) quand le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile est égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth = K1 Nref1 + K2 Nref2).
    3. Procédé de détermination d'un instant de déclenchement selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on détermine la distance Rf à l'aide d'un télémètre (31).
    4. Procédé de détermination d'un instant de déclenchement selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on détermine la ou les distances de base Lb au moyen d'une réglette ou abaque (14) qui est graduée en fonction des caractéristiques balistiques du projectile (4).
    5. Procédé de détermination d'un instant de déclenchement selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on détermine la ou les distances de base Lb automatiquement à partir d'une table de tir numérique (33) à laquelle on applique la distance Rf mesurée ou choisie.
    6. Procédé de détermination d'un instant de déclenchement selon la revendication 5, caractérisé en ce que, après détermination de la ou des distances de base Lb, on commande à l'aide d'une motorisation (34,M1,M2) le déplacement relatif des marqueurs (8) pour les écarter mutuellement de la ou des distances Lb.
    7. Dispositif de programmation (7) d'une fusée chronométrique (5) assurant le déclenchement d'un projectile (4) tiré à partir d'un système d'arme (1), et permettant la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 6, dispositif comprenant au moins deux marqueurs de référence (8a,8b), solidaires du système d'arme (1) et séparés d'une distance Lb, marqueurs devant lesquels doit passer le projectile (4) et destinés à coopérer avec des moyens de détection (18) intégrés à la fusée (5) du projectile, dispositif caractérisé en ce qu 'au moins un des marqueurs de référence est mobile par rapport au deuxième marqueur de façon à permettre une modification de la distance (Lb) séparant les marqueurs (8a,8b).
    8. Dispositif de programmation selon la revendication 7, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois marqueurs de référence (8a,8b,8c,8d), solidaires du système d'arme et déterminant entre eux au moins deux distances Lb1 et Lb2, au moins deux des marqueurs de référence étant mobiles par rapport au troisième marqueur de façon à permettre une modification des distances séparant les marqueurs.
    9. Dispositif de programmation selon une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le ou les marqueurs (8) sont mobiles par rapport à une réglette (14) graduée en distance ou en temps.
    10. Dispositif de programmation selon une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de motorisation (34,M1,M2) assurant le déplacement d'au moins un des marqueurs (8) par rapport à un autre.
    11. Dispositif de programmation selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de télémétrie (31) relié au(x) moyen(s) de motorisation (34,M1,M2) par l'intermédiaire d'un moyen de commande (32), assurant ainsi une modification automatique de la ou des distances séparant les marqueurs (8) en fonction de la distance mesurée jusqu'à une cible visée.
    12. Dispositif de programmation selon une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'un des marqueurs (8) est constitué par une extrémité d'un tube (3) du système d'arme (1).
    13. Dispositif de programmation selon une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'au moins l'un des marqueurs (8) est annulaire.
    14. Dispositif de programmation selon une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'au moins l'un des marqueurs (8) est constitué par un élément métallique.
    15. Dispositif de programmation selon une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'au moins l'un des marqueurs (8) est un marqueur actif comprenant au moins un bobinage générateur de champ électromagnétique alimenté par un générateur électrique (26).
    16. Dispositif de programmation selon une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'au moins l'un des marqueurs (8) est constitué par un capteur du passage du projectile (4), des moyens de transmission (28) étant prévus destinés à transmettre l'information de passage du projectile (4) vers la fusée (5) du projectile.
    17. Fusée chronométrique programmable (5) pour un projectile (4) et destinée à être programmée par un dispositif selon une des revendications 7 à 16, dispositif de programmation (7) porté par un système d'arme (1), fusée comprenant au moins un oscillateur (15) et au moins un compteur (16,19) des oscillations délivrées par l'oscillateur, fusée caractérisée en ce qu 'elle comporte :
      des moyens (18) permettant de détecter le passage du projectile (4) au droit d'au moins deux marqueurs (8a,8b) solidaires du système d'arme (1),
      au moins un compteur (16,19) permettant de compter les oscillations délivrées par l'oscillateur (15) entre les deux marqueurs (8) ainsi que sur trajectoire,
      des moyens (21) permettant de comparer le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile avec un nombre d'oscillations théorique (Nth) qui est proportionnel à un nombre d'oscillations dit de référence (Nref), qui est le nombre oscillations comptées entre les deux marqueurs (Nth = K Nref) ,
      les moyens de comparaison (21) commandant le déclenchement du projectile quand le nombre d'oscillations réel est égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth).
    18. Fusée chronométrique programmable (5) pour un projectile (4) et destinée à être programmée par un dispositif selon une des revendications 7 à 16, dispositif de programmation (7) porté par un système d'arme (1), fusée comprenant au moins un oscillateur (15) et au moins un compteur (16,19) des oscillations délivrées par l'oscillateur, fusée caractérisée en ce qu 'elle comporte :
      des moyens (18) permettant de détecter le passage du projectile au droit d'au moins trois marqueurs (8a,8b,8c,8d) solidaires du système d'arme (1),
      au moins un compteur (16,19) permettant de compter les oscillations délivrées par l'oscillateur (15) entre les différents marqueurs (8) ainsi que sur trajectoire,
      des moyens (21) permettant de comparer le nombre d'oscillations réel NR compté à partir du tir du projectile avec un nombre d'oscillations théorique (Nth) qui est calculé par la fusée (5) sous la forme d'une combinaison linéaire d'au moins deux nombres de référence (Nref1,Nref2)avec au moins deux constantes K1 et K2 (Nth = K1 Nref1 + K2 Nref2), les deux nombres de référence correspondant aux nombres d'oscillations délivrées par l'oscillateur (15) entre deux des marqueurs détectés (8),
      les moyens de comparaison (21) commandant le déclenchement du projectile quand le nombre d'oscillations réel est égal au nombre d'oscillations théorique ainsi calculé (NR = Nth).
    19. Fusée chronométrique programmable selon une des revendications 17 ou 18, caractérisée en ce qu'elle comporte un contact (24) assurant la mise sous tension de la fusée lors du tir du projectile (4).
    20. Fusée chronométrique programmable selon une des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que les moyens de détection (18) comprennent au moins un capteur de proximité assurant la détection d'un élément métallique formant marqueur (8) ou bien d'un champ électromagnétique engendré par un marqueur.
    21. Fusée chronométrique programmable selon la revendication 20, caractérisée en ce que le capteur de proximité (18) a une symétrie de révolution.
    22. Fusée chronométrique programmable selon une des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que les moyens de détection (18) comportent un récepteur (29) de signaux (Sa,Sb) émis par un dispositif de programmation (7) solidaire du système d'arme (1).
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