EP4027098A1 - Dispositif de contrôle de la mise à poste d'un projectile dans le tube d'une arme et procédé de contrôle mettant en oeuvre un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de contrôle de la mise à poste d'un projectile dans le tube d'une arme et procédé de contrôle mettant en oeuvre un tel dispositif Download PDF

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EP4027098A1
EP4027098A1 EP21213113.0A EP21213113A EP4027098A1 EP 4027098 A1 EP4027098 A1 EP 4027098A1 EP 21213113 A EP21213113 A EP 21213113A EP 4027098 A1 EP4027098 A1 EP 4027098A1
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tube
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Steve BAERT
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Knds France
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Nexter Systems SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A9/00—Feeding or loading of ammunition; Magazines; Guiding means for the extracting of cartridges
    • F41A9/53—Charged-condition indicators, i.e. indicating the presence of a cartridge in the cartridge chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A17/00—Safety arrangements, e.g. safeties
    • F41A17/14—Double-loading prevention
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A9/00—Feeding or loading of ammunition; Magazines; Guiding means for the extracting of cartridges
    • F41A9/37—Feeding two or more kinds of ammunition to the same gun; Feeding from two sides
    • F41A9/375—Feeding propellant charges and projectiles as separate units

Definitions

  • the technical field of the invention is that of devices making it possible to control the positioning of a projectile in the barrel of a weapon.
  • the projectile is first introduced into a chamber of the weapon and pushed up to a so-called forcing cone which is an area where the diameter of the chamber is reduced to the diameter of the tube.
  • the projectile is pushed until it is jammed at the level of the forcing cone by his belt or a bead of his body and he then seals off the barrel of the weapon at the level of this zone.
  • the device as described by this patent does not however detect whether the projectile is correctly loaded, that is to say correctly stuck or hooked in the weapon's forcing cone.
  • the invention proposes to solve this security problem by ensuring quality control of the positioning of the projectile in the forcing cone of the weapon.
  • the subject of the invention is thus a device for controlling the positioning of a projectile in a tube of a weapon comprising a forcing cone intended to wedge a projectile radially, device comprising at least one sensor intended to be placed against the barrel of the weapon, sensor connected to a computer intended for the processing of a signal coming from the sensor or sensors, device characterized in that the sensor comprises a set of piezoelectric elements generating ultrasonic waves, sensor intended to be arranged so as to diffuse at least one front of ultrasonic waves which is directed radially towards the longitudinal axis of the weapon and which is centered longitudinally facing the forcing cone, the sensor being chosen such that the wavefront can extend inside the barrel of the weapon over a width greater than the width of the forcing cone, the sensor also being able to receive at at least one reflection echo of the transmitted wavefront and transmitting this echo in the form of an electrical signal to the computer.
  • the device comprises at least two sensors each oriented in directions radial to the barrel of the weapon and which are perpendicular to one another.
  • the method can be activated following information that the projectile is in position.
  • the method can be deactivated after firing, thus making it possible to verify that the projectile has left, or even after unloading the projectile.
  • a device 1 for securing the loading of a weapon is fixed to a weapon tube 10 of a caliber greater than 75 mm.
  • the weapon tube 10 comprises a bore 11 which is separated into two parts, on the one hand a chamber 12 intended to receive a projectile 100 and a propellant charge 101 and on the other hand a striped part 13 intended to print a gyroscopic movement to the projectile 100 fired by this tube 10.
  • the chamber 12 has an internal diameter D2 greater than the internal diameter D1 of the striped part 13.
  • the progressive connection of the two diameters D1 and D2 between the chamber 12 and the striped part 13 takes place in a zone called the forcing cone 14.
  • This forcing cone 14 allows a belt 102 of the projectile 100, located between a base 103 and a warhead 104, to seal the propellant gases from the initiation of the charge 101.
  • the belt 102 consists for example of a malleable metal alloy capable of conforming by creep to the profile of the tube, in particular by occupying the scratches of the scratched part 13.
  • the projectile does not include a belt, it may include one or more beads having satisfactory dimensional and material characteristics to ensure a seal between the forcing cone and the projectile 100.
  • the device 1 comprises at least one sensor 2 of a particular type, called an electro-magnetic-acoustic sensor, as described below.
  • This type of sensor which is commercially available, is capable of initially emitting an ultrasonic wave front 20 (arrows on the picture 2 ) in a support (here the weapon tube) on which it is fixed. Secondly, it can receive and transform the waves reflected in echo 21 by the medium into an electrical signal which can be analyzed by processing electronics (such as a computer 200). It comprises a set of piezoelectric elements 2b (generally several tens) which are capable of generating ultrasonic waves 20 when they are controlled by an electric signal and which can also conversely generate another electric signal as a result of their solicitation. by incident ultrasonic waves.
  • the senor 2 is fixed on the tube 10 opposite the forcing cone 14.
  • the zone of the tube 10 in which the wave fronts 20 and echoes 21 move is shown figure 1 and 2 by a shaded area 2c.
  • the sensor 2 is arranged in such a way that the waves 20 that it generates travel radially through the material of the tube 10 and that of the belt 102 if a projectile 100 is placed in position, that is to say stuck in the forcing cone 14 .
  • the sensor 2 is electrically connected to a computer 200 to which it transmits a signal representative of the echo 21 perceived by the sensor.
  • the computer 200 is able to interpret the nature of the echoes collected by the sensor 2.
  • the computer 200 thus compares the echo received with reference echoes which have been determined by experience. It is then possible to provide a user with posting compliance information via an interface (interface not shown), such as a screen or indicator lights.
  • Positioning will be compliant if the seal is satisfactory (no air gap or presence of an air gap whose thickness is below a predefined threshold).
  • the device 1 will ensure continuous monitoring of the status of the positioning. This monitoring will start with information on the positioning of the projectile 100, given for example by a fire control of the weapon or by the system controlling the loading of the projectile.
  • the detection of a non-compliant positioning may also, in addition to the display of the non-compliance information, order the prohibition of firing.
  • the sensor 2 will be chosen so that the wavefronts 20 that it emits and the echoes 21 that it receives cover a zone of width L1 greater than the width L2 of the forcing cone 14 and up to twice the width L2 of cone 14.
  • This extended coverage makes it possible to take into account the dispersion of longitudinal positioning of the projectile 100 in the tube 10.
  • This dispersion can come from wear of the forcing cone 14, from a variation in the effort to position the projectile 100 or dimensional variations of the belt 102.
  • sensors 2 oriented in directions radial to the tube 10 of the weapon and which are perpendicular to one another and perpendicular to the longitudinal axis X of the tube 10.
  • the signals coming from the two sensors will be combined at the level of the computer 200, the correct positioning being confirmed only if the two sensors provide correct positioning information.
  • the device according to the invention is non-intrusive with respect to the weapon since the sensors are placed against the tube 10 without any machining being necessary.
  • the invention therefore allows adaptation to existing equipment without major modifications.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de contrôle (1) de la mise à poste d'un projectile (100) dans un tube d'arme et un procédé mettant en œuvre un tel dispositif (1). Le tube de l'arme comporte un cône (14) de forcement destiné à coincer radialement le projectile (100). Le dispositif (1) comporte un capteur (2) mis en place contre le tube et relié à un calculateur (200) destiné au traitement d'un signal provenant du capteur, ce dernier comportant un ensemble d'éléments piézo-électriques (2b) générateurs d'ondes ultrasonores (20) diffusant au moins un front dirigé radialement vers l'axe longitudinal (X) de l'arme et centré longitudinalement en regard du cône de forcement (14). Le capteur (2) étant choisi de telle sorte que le front d'onde (20) puisse s'étendre à l'intérieur du tube de l'arme (10) sur une largeur (L1) supérieure à la largeur (L2) du cône de forcement (14).

Description

  • Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs permettant de contrôler la mise à poste d'un projectile dans le tube d'une arme.
  • Dans les systèmes d'arme de gros calibre (calibre supérieur à 75mm), le projectile est généralement séparé de sa charge propulsive.
  • Lors du chargement, le projectile est tout d'abord introduit dans une chambre de l'arme et poussé jusqu'à un cône dit de forcement qui est une zone où le diamètre de la chambre se réduit au diamètre du tube. Le projectile est poussé jusqu'à être coincé au niveau du cône de forcement par sa ceinture ou un bourrelet de son corps et il obture alors de manière étanche le tube de l'arme au niveau de cette zone.
  • Cette étanchéité garantit, d'une part une montée en pression nominale des gaz de tir propulsif en arrière du projectile, et d'autre part l'immobilisation du projectile dans l'arme avant le tir.
  • Il est connu du brevet DE19737078 un dispositif de contrôle de la présence d'un projectile dans une arme, dispositif qui comporte des capteurs soniques couplés à une source sonore et qui détermine par comparaison avec une signature sonore de référence si l'arme est chargée ou non.
  • Le dispositif tel que décrit par ce brevet ne détecte pas cependant si le projectile est correctement chargé, c'est à dire correctement coincé ou accroché dans le cône de forcement de l'arme.
  • Or il est essentiel de pouvoir vérifier la qualité de l'accrochage du projectile dans le cône de forcement avant de déclencher le tir.
  • En effet, si le projectile vient à se décrocher du cône de forcement, il va tomber vers la chambre de l'arme, et cela d'autant plus lorsque l'arme est pointée en site positif.
  • Ceci risque d'entrainer une chute du projectile hors de l'arme si la culasse est ouverte, ou bien une chute sur les éléments de charge propulsive.
  • Même si le projectile ne se décroche pas mais si la qualité de la mise à poste est insuffisante, des fuites de gaz propulsifs sont à craindre en raison d'un défaut d'étanchéité entre le projectile et le tube.
  • Tous ces événements sont fortement préjudiciables à la sécurité des biens et personnes environnants.
  • L'invention propose de résoudre ce problème de sécurité en assurant un contrôle de la qualité de la mise à poste du projectile dans le cône de forcement de l'arme.
  • L'invention a ainsi pour objet un dispositif de contrôle de la mise à poste d'un projectile dans un tube d'une arme comportant un cône de forcement destiné à coincer radialement un projectile, dispositif comportant au moins un capteur destiné à être mis en place contre le tube de l'arme, capteur relié à un calculateur destiné au traitement d'un signal provenant du ou des capteurs, dispositif caractérisé en ce que le capteur comporte un ensemble d'éléments piézo-électriques générateurs d'ondes ultrasonores, capteur destiné à être disposé de façon à diffuser au moins un front d'ondes ultrasonores qui est dirigé radialement vers l'axe longitudinal de l'arme et qui est centré longitudinalement en regard du cône de forcement, le capteur étant choisi de telle sorte que le front d'onde puisse s'étendre à l'intérieur du tube de l'arme sur une largeur supérieure à la largeur du cône de forcement, le capteur étant apte également à recevoir au moins un écho de réflexion du front d'onde émis et à transmettre cet écho sous forme d'un signal électrique au calculateur.
  • Avantageusement, le dispositif comporte au moins deux capteurs orientés chacun suivant des directions radiales au tube de l'arme et qui sont perpendiculaires l'une à l'autre.
  • L'invention a également pour objet un procédé de contrôle de la mise à poste d'un projectile dans le tube d'une arme, procédé mettant en œuvre un dispositif selon l'une des caractéristiques précédentes et caractérisé en ce que :
    • le capteur émet au moins un front d'onde et reçoit au moins un écho en retour ;
    • le capteur transmet un signal représentatif de l'écho au calculateur ;
    • le calculateur analyse l'écho par rapport à un écho de référence puis fournit une information relative à la mise à poste conforme ou non conforme du projectile.
  • Avantageusement, le procédé pourra être activé suite à une information de mise à poste du projectile.
  • Avantageusement, le procédé pourra être désactivé après le tir, permettant ainsi de vérifier que le projectile est parti, ou bien après un déchargement du projectile.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, description faite à la lumière des dessins annexés, dessins dans lesquels :
    • [Fig. 1] montre une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention.
    • [Fig. 2] montre une vue en coupe transversale d'un dispositif selon une variante de réalisation l'invention.
  • Selon la figure 1, un dispositif de sécurisation 1 du chargement d'une arme est fixé à un tube d'arme 10 d'un calibre supérieur à 75 mm.
  • Le tube d'arme 10 comporte un alésage 11 qui est séparé en deux parties, d'une part une chambre 12 destinée à recevoir un projectile 100 et une charge propulsive 101 et d'autre part une partie rayée 13 destinée à imprimer un mouvement gyroscopique au projectile 100 tiré par ce tube 10.
  • La chambre 12 présente un diamètre interne D2 supérieur au diamètre interne D1 de la partie rayée 13. La liaison progressive des deux diamètres D1 et D2 entre la chambre 12 et la partie rayée 13 se fait dans une zone appelée cône de forcement 14.
  • Ce cône de forcement 14 permet à une ceinture 102 du projectile 100, située entre un culot 103 et une ogive 104, d'assurer l'étanchéité aux gaz propulsifs provenant de l'initiation de la charge 101.
  • La ceinture 102 est constituée par exemple d'un alliage métallique malléable apte à se conformer par fluage au profil du tube, notamment en occupant les rayures de la partie rayée 13.
  • Si le projectile ne comporte pas de ceinture, il pourra comporter un ou plusieurs bourrelets présentant les caractéristiques dimensionnelles et de matière satisfaisantes pour assurer une étanchéité entre le cône de forcement et le projectile 100.
  • Le dispositif 1 selon un mode de réalisation de l'invention, comporte au moins un capteur 2 d'un type particulier, dit capteur électro magnéto acoustique, tel que décrit ci-après.
  • Ce type de capteur qui est disponible dans le commerce est capable d'émettre dans un premier temps un front d'ondes ultrasonores 20 (flèches à la figure 2) dans un support (ici le tube d'arme) sur lequel il est fixé. Dans un deuxième temps il peut recevoir et transformer les ondes réfléchies en écho 21 par le support en un signal électrique qui peut être analysé par une électronique de traitement (telle un calculateur 200). Il comporte un ensemble d'éléments piézo-électriques 2b (généralement plusieurs dizaines) qui sont capables d'engendrer des ondes ultrasonores 20 lorsqu'ils sont commandés par un signal électrique et qui peuvent aussi inversement générer un autre signal électrique comme suite à leur sollicitation par des ondes ultrasonores incidentes.
  • En l'occurrence, le capteur 2 est fixé sur le tube 10 en regard du cône de forcement 14. Un milieu de couplage sonore 2a propice à la propagation des ondes ultrasonores 20, comme de la graisse par exemple, est placé entre le tube 10 et le capteur 2 pour assurer une parfaite liaison acoustique. La zone du tube 10 dans laquelle se déplacent les fronts d'ondes 20 et d'échos 21 est représentée figures 1 et 2 par une zone grisée 2c.
  • Le capteur 2 est disposé de manière telle que les ondes 20 qu'il engendre parcourent radialement la matière du tube 10 et celle de la ceinture 102 si un projectile 100 est mis à poste, c'est à dire coincé dans le cône de forcement 14.
  • Il est à noter que plus la pression de contact entre la ceinture du projectile et le tube est importante et meilleure est la propagation des ondes entre les deux éléments
  • Dans le cas où le projectile 100 n'est pas mis à poste, ou bien lorsque le coincement n'est pas étanche localement, une lame d'air est présente entre le cône de forcement 114 et la ceinture 102. Cette lame gêne le passage des ultrasons 20 et modifie en retour l'écho 21 qui est perçu par le capteur 2.
  • Le capteur 2 est électriquement relié à un calculateur 200 auquel il transmet un signal représentatif de l'écho 21 perçu par le capteur.
  • Le calculateur 200 est apte à interpréter la nature des échos collectés par le capteur 2. Le calculateur 200 compare ainsi l'écho reçu à des échos de référence qui ont été déterminés par expérience. Il est possible alors de fournir à un utilisateur une information de conformité de la mise à poste via une interface (interface non représentée), telle qu'un écran ou des voyants lumineux.
  • La mise à poste sera conforme si l'étanchéité est satisfaisante (pas de lame d'air ou présence d'une lame d'air dont l'épaisseur est en dessous d'un seuil prédéfini).
  • Elle sera non conforme (défaut d'étanchéité) si l'écho correspond à la présence d'une lame d'air dont l'épaisseur est située au-dessus du seuil prédéfini.
  • Elle sera également non conforme si le projectile est décroché ou bien si l'écho correspond à une absence de ceinture.
  • Le dispositif 1 permettra d'assurer une surveillance continue de l'état de la mise à poste. Cette surveillance démarrera avec une information de mise à poste du projectile 100, donnée par exemple par une conduite de tir de l'arme ou par le système commandant le chargement du projectile.
  • Elle pourra s'arrêter après le tir, permettant ainsi de vérifier que le projectile est parti, ou bien encore elle pourra être arrêtée après le déchargement éventuel du projectile 100 au niveau de la chambre.
  • La détection d'une mise à poste non conforme pourra aussi, en plus de l'affichage de l'information de non-conformité, commander l'interdiction du tir.
  • Le capteur 2 sera choisi de manière à ce que les fronts d'ondes 20 qu'il émet et les échos 21 qu'il reçoit couvrent une zone de largeur L1 supérieure à la largeur L2 du cône de forcement 14 et jusqu'à deux fois la largeur L2 du cône 14.
  • Cette couverture étendue permet de tenir compte de la dispersion de positionnement longitudinal du projectile 100 dans le tube 10. Cette dispersion peut provenir d'une usure du cône de forcement 14, d'une variation de l'effort de mise à poste du projectile 100 ou de variations dimensionnelles de la ceinture 102.
  • Ces sources de dispersion peuvent être évidemment cumulées d'où l'importance de surveiller une zone du tube plus étendue que le cône de forcement 14 mais en restant centré sur le cône de forcement 14.
  • Pour plus de sécurité encore, il est préférable d'utiliser plusieurs capteurs 2 orientés suivant des directions radiales au tube 10 de l'arme et qui sont perpendiculaires l'une à l'autre et perpendiculaires à l'axe longitudinal X du tube 10.
  • Les signaux issus des deux capteurs seront combinés au niveau du calculateur 200, la mise à poste correcte n'étant confirmée que si les deux capteurs fournissent une information de mise à poste correcte.
  • On notera que le dispositif selon l'invention est non intrusif vis-à-vis de l'arme puisque les capteurs sont posés contre le tube 10 sans qu'aucun usinage ne soit nécessaire. L'invention permet donc une adaptation sur des matériels existants sans modifications lourdes.

Claims (5)

  1. Dispositif de contrôle (1) de la mise à poste d'un projectile (100) dans un tube (10) d'une arme comportant un cône (14) de forcement destiné à coincer radialement un projectile (100), dispositif (1) comportant au moins un capteur (2) destiné à être mis en place contre le tube (10) de l'arme, capteur (2) relié à un calculateur (200) destiné au traitement d'un signal provenant du ou des capteurs (2), dispositif caractérisé en ce que le capteur (2) comporte un ensemble d'éléments piézo-électriques (2b) générateurs d'ondes ultrasonores (20), capteur (2) destiné à être disposé de façon à diffuser au moins un front d'ondes ultrasonores (20) qui est dirigé radialement vers l'axe longitudinal (X) de l'arme et qui est centré longitudinalement en regard du cône de forcement (14), le capteur (2) étant choisi de telle sorte que le front d'onde (20) puisse s'étendre à l'intérieur du tube de l'arme (10) sur une largeur (L1) supérieure à la largeur (L2) du cône de forcement (14), le capteur (2) étant apte également à recevoir au moins un écho (21) de réflexion du front d'onde (20) émis et à transmettre cet écho sous forme d'un signal électrique au calculateur (200).
  2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux capteurs (2) orientés chacun suivant des directions radiales au tube (10) de l'arme et qui sont perpendiculaires l'une à l'autre.
  3. Procédé de contrôle de la mise à poste d'un projectile (10) dans le tube d'une arme, procédé mettant en œuvre un dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes et caractérisé en ce que :
    - le capteur (2) émet au moins un front d'onde (20) et reçoit au moins un écho (21) en retour ;
    - le capteur (2) transmet un signal représentatif de l'écho au calculateur (200);
    - le calculateur (200) analyse l'écho (21) par rapport à un écho (21) de référence puis fournit une information relative à la mise à poste conforme ou non conforme du projectile (10).
  4. Procédé de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est activé suite à une information de mise à poste du projectile (10).
  5. Procédé de contrôle selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est désactivé après le tir, permettant ainsi de vérifier que le projectile (10) est parti, ou bien après un déchargement du projectile (10).
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