FR2545598A1 - Perfectionnements apportes aux systemes d'arme a projectiles contenant une charge - Google Patents

Abstract

SYSTEME D'ARME POUR LE LANCEMENT DE PROJECTILES CONTENANT UNE CHARGE, COMPORTANT UNE CONDUITE DE TIR ASSOCIEE A L'ARME. LES PROJECTILES ETANT EQUIPES D'UNE FUSEE D'ALLUMAGE SENSIBLE A UNE IMPULSION LUMINEUSE DE DECLENCHEMENT, LA CONDUITE DE TIR COMPORTE UN LASER A IMPULSIONS 11 FOURNISSANT UN FAISCEAU D'AXE SENSIBLEMENT PARALLELE A L'AXE DE TIR ET VOISIN DE CELUI-CI. LE LASER EST ASSOCIE A UN CIRCUIT DE COMMANDE DE DECLENCHEMENT 15 QUI PROVOQUE L'EMISSION D'UNE IMPULSION LUMINEUSE PAR LE LASER A L'ISSUE D'UN INTERVALLE DE TEMPS APRES DEPART DU PROJECTILE, DECELEE PAR UN DETECTEUR 24, POUR DECLENCHER L'EXPLOSION DU PROJECTILE ALORS EN COURS DE VOL. APPLICATION AUX SYSTEMES D'ARME COMPORTANT UN CANON MONOTUBE OU MULTITUBE TIRANT DES PROJECTILES DE PETIT CALIBRE SUIVANT UNE TRAJECTOIRE TENDUE.

Description

L'invention est relative aux systèmes d'arme à projectiles contenant une charge activable, cette expression désignant ici les ensembles comprenant
- au moins une arme pointable capable de lancer lesdits projectiles-en direction de l'objectif à atteindre,
- et au moins une centrale de calcul et de commande, appelée conduite de tir, capable de recueillir au moins une information concernant l'objectif et à prédéterminer, en fonction de cette information, au moins un paramètre intéressant le tir.

L'invention vise notamment, mais non exclusivement, parmi ces systèmes d'arme, les suivants, parce que son application semble alors devoir porter le plus d'intérêt
- les systèmes d'arme mettant en oeuvre des armes à vue de petits et moyens calibres (calibres compris entre 15 et 50 mm) tirant des obus explosifs, notamment contre du personnel non abrité
- les systèmes d'arme de moyen calibre, tels que l'armement principal d'un char, tirant en coup par coup, dans le cas notamment du tir contre hélicoptère
- les systèmes d'arme automatiques de petit calibre, destinés à effectuer du tir sol-air ou air-air à faible distance (500 à 600 m par exemple) avec des obus qui peuvent de plus êtrt munis d'une fusée fonctionnant à l'impact.

Dans la pratique, on peut considérer que l'invention es utilisable dans tous les systèmes d'arme pour tir à vue, ce dernier terme devant être interprété comme signifiant que la cible est susceptible d'être illuminée par le laser faisant partie du système d'arme, laser dont la portée peut être très supérieure à celle de l'oeil humain, notamment en cas de brouillard, du fait que la longueur d'onde qu'il émet se place hors du spectre visible.

Le but essentiel de l'invention est de procurer des sys tèmes d'arme de ce genre particulièrement simples (donc d'une grande fiabilité) se prêtant à l'exécution de tirs tendus à vue en direction d'objectifs relativement proches (par exemple distants de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres), avec déclenchement de l'explosion des projectiles tirés avant impact et dans une portion de leur trajectoire prédéterminée et proche de l'objectif visé et, notamment (mais non obligatoirement), dans une portion de leur trajectoire située au droit du susdit objectif, de telles circonstances de déclenchement de l'explosion des projectiles étant particulièrement favorables pour un tir anti-personnel ou pour un tir d'interdiction.

Le système d'arme suivant l'invention comporte une arme pointable pour le lancement de projectiles contenant une charge et une conduite de tir associée à l'arme. Ce système d'arme est notamment caractérisé en ce que, les projectiles étant équipés d'une fusée d'allumage de la charge sensible à un signal lumineux impulsionnel de déclenchement, la conduite de tir comporte un laser à impulsions fournissant un faisceau d'axe sensiblement parallèle àl'axe detir et voisin de cet axe, le laser étant associé à un circuit de commande de déclenchement qui provoque l'émission d'une impulsion ou flash lumineux à l'issue d'un intervalle de temps après départ du projectile, fonction de la distance antérieurement affichée d'une cible, pour déclencher la charge alors que le projectile est en vol.

Le projectile peut notamment être du type décrit et revendiqué dans la demande de brevet français déposée le même jour que la présente demande et au nom du même demandeur, pour "Perfectionnements aux projectiles véhiculant une charge utile activable en vol par une initiation pyrotechnique",
Un système d'arme du type défini ci-dessus présente sur les dispositifs antérieurs de mise à feu de la charge militaire portée par les obus, de nombreux avantages, notamment dans le cas d'obus de moyen calibre utilisés dans des armes à tir tendu. Les systèmes de déclenchement utilisés à l'heure actuelle fonctionnent soit par impact (fusées percutantes), soit à l'issue d'un laps de temps affiché avant le départ du coup (fusées chronométriques à programmation), soit sous l'influence de la cible lors du passage du projectile à proximité (fusées de proximité à effet Doppler).Les deux derniers types de systèmes impliquent la présence sur le projectile d'un circuit électronique complexe, qu'il n'est pas possible de miniaturiser suffisamment pour le monter sur des obus de moyen calibre. Quant aux fusées percutantes, elles ont l'inconvénient de provoquer la perte d'une frac -tion importante de la gerbe d'éclats. Dans le cas de tirs tendus, le caractère rasant de la trajectoire par rapport au sol provoque une grande dispersion des points d'impact en distance, du fait qu'une faible variation de l'angle de départ de deux trajectoires sur une même rafale se traduit par un écart longitu dinal important, encore accru éventuellement par les inégalités du terrain.

L'invention fait disparaitre ces inconvenients en permettant le déclenchement de la charge au bout d'un intervalle de temps qui peut être déterminé avec une grande précision par une conduite de tir statique, et non plus par un organe porté par l'obus. La précision ainsi atteinte est telle que l'on arrive à une dispersion en distance dans le cas d'obus à tir tendu et à grande vitesse initiale qui ne dépasse pas celle obtenue dans le cas du tir courbe avec des obus d'artillerie à vitesse plus faible équipés de fusées chronométriques.

Dans la pratique, il est possible de définir l'intervalle de temps entre départ du projectile et déclenchement avec une précision de l'ordre du millième de seconde, en utilisant un laser à impulsions fournissant des flashes dont la durée est de l'ordre de 20 nanosecondes.

Dans un mode particulièrement avantageux de mise en oeuvr de l'invention, le laser est également associé à un circuit de télémétrie destiné à déterminer9 avant utilisation du cir it de déclenchements la distance à laquelle se trouve un objectif visé à vue. De tels circuits -de télémétrie sont bien connus. Ils utilisent en général un laser solide à impulsions, travaillant dans l'infrarouge, pouvant être monté directement sur le tube de l'arme, équipé d'un déviateur de faisceau destiné à tenir compte de la courbure de la trajectoire du projectile.

Dans ce cas, il doit évidemment être prévu des moyens de blocage ou de commutation interdisant lXintervention du circuit de télémétrie lorsque le circuit de déclenchement doit intervenir. En même temps que cette commutation, il peut intervenir un changement d'optique sur le laser, de façon à donner à celui-ci, au lieu du faisceau de sortie aussi étroit que possible utilisé pour la télémétrie (ouverture de l'ordre de 0,2 milliradian par exemple), un faisceau illuminateur plus ouvert (10 milliradians par exemple).

Dans le cas de lasers alternativement associés à un circuit de télémétrie et à un circuit de commande de déclenchement, le circuit de télémétrie qui fournit la distance de l'objectif, avec une précision qui est couramment de l'ordre de quelques mètres, peut alimenter un circuit de calcul analogique ou numérique (cette deuxième solution permettant d'atteindre une précision meilleure) qui élabore la teneur t de l'intervalle de temps qui doit s'écouler entre le départ du projectile et le flash laser de déclenchement. Cette élaboration doit prendre en compte la vitesse moyenne du projectile sur l'ensemble de sa trajectoire jusqu'à l'objectif.Cette valeur moyenne Vm peut être soit affichée en 34 par un servant utilisant une table de tir donnant les correspondances entre les distances et les vitesses moyennes, soit directement prise en compte par un circuit de correction comportant une mémoire dans laquelle a été introduit un tableau de correspondances.

Le laser de déclenchement peut également être utilisé uniquement pour cette fonction, auquel cas l'intervalle de temps t doit être affiché directement par un servant, par exemple à partir des informations reçues d'une station de télémétrie dis tinte.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de systèmes d'arme qui en constituent des modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère au dessin qui l'accompagne dans lequel
- la figure 1 est un schéma de principe don premier système, comportant un circuit de télémétrie et un circuit de commande de déclenchement associés à un canon tirant des obus de moyen calibre par rafales ;
- la figure 2 est un schéma de principe d'un système constituant une variante de celui de la figure 1, à affichage manuel de l'intervalle de temps fourni par un système de télémétrie distinct.

Le système dsarme dont un certain nombre de composants sont illustrés en figure 1, comporte un canon de moyen calibre 10 pouvant tirer,sur une trajectoire tendue et par rafales, des obus explosifs munis d'une fusée d'allumage sensible à une impulsion lumineuse intense dans un domaine de longueur d'onde déterminé. La conduite de tir associée au canon comporte un laser Il de télémétrie et de déclenchement portée par le tube du canon 10 et munie d'une optique commutable 12 dont le rôle apparaltra plus loin. Le laser Il doit être un laser mono-impulsion à haute énergie pouvant fournir des impulsions courtes (quelques dizaines de nanosecondes).Le laser peut être notamment un laser à composants solides travaillant dans l'infrarouge, par exemple un laser
YAG fournissant des impulsions de lumière sur une longueur d'onde de 1,06 m.

Le laser est muni de ses moyens de pompage (non représentés) et d'un bloc de commande et de commutation 13 qui perme de le relier soit à un circuit de télémétrie 14, soit à un bloc de déclenchement 15 qui appartient au circuit de commande de déclenchement. Le circuit de télémétrie peut être entièrement classique. Il fournit sur sa sortie 16 une information sous forme analogique représentant la distance de l'objectif visé.

Cette information est envoyée dans un codeur analogique-numériq 17 en même temps qu'une information de vitesse moyenne provenar d'un bloc 34. Ce bloc 34 peut être à affichage direct par un servant, à partir de l'information de distance donnée par le circuit de télémétrie 14. I1 peut également s'agir d'une matric de transcodage constituée par une mémoire morte, recevant également l'information de distance.

Le codeur 17 fournit, à partir des informations qu'il reçoit, une information d'intervalle de temps t sous forme d'ur nombre binaire présentant un nombre de chiffres suffisant pour couvrir toute la distance de télémétrie avec la précision recherchée. Ce chiffre est inscrit dans une mémoire vive 18 à lecture non destructive. Cette mémoire conserve donc, après fonctionnement du circuit de télémétrie, une indication d'inte valle de temps qui est modifiée à chaque nouveau fonctionnemen du circuit. L'information ainsi mémorisée est exploitée par un système de déclenchement qui comporte un décompteur 19 relié à la mémoire 18 et dans lequel le contenu de la mémoire est char chaque fois qu'une impulsion est appliquée sur son entrée 20.

L'entrée de décomptage 21 reçoit à travers une porte ET 22, lorsque celle-ci est débloquée, les impulsions d'une horloge 23, appliquées en permanence à la seconde entrée de la porte.

La porte 22 doit être débloquée dès sortie de l'obus du tube 10. Dans ce but, le tube porte un capteur 24 qui peut être d'un type quelconque (par exemple optique ou piézoélectrique) qui fournit le signal de sortie d'obus à un circuit de mise en forme 25. Celui-ci, à réception du front avant du signal provenant du capteur 24, applique un signal de bascule ment à l'entrée d'un bistable 26 dont la sortie correspondant débloque alors la porte 22. Lorsque larme du système est aut matique et à cadence élevée de tir, il est prévu entre le circuit 25 et le bistable 26 une porte 28 qui intervient pour interrompre le tir après passage d'un nombre de projectiles sélectionné à l'avance par le tireur et jusqu'à déclenchement du laser.

La fréquence des impulsions horloge arrivant en 23 est choisie en fonction des caractéristiques du codeur 17 pour que la durée nécessaire pour ramener à zéro le décompteur 19 corresponde au temps de vol pour la distance déterminée par le télémètre 14 et la vitesse V affichée en 31 Suivant une variante de réali
m sation, c'est la fréquence des impulsions fournies par l'horloge 23 qui est ajustable à l'aide d'un organe d'affichage 34a gradué en Vm , l'organe 23 étant alors omis.

Le décompteur 19, lorsque tous ses étages affichent zéro, fournit un signal sur sa sortie 27. Cette sortie est reliée à l'entrée du bloc de déclenchement 15, qui provoque le flash laser. Cette même impulsion est envoyée à l'entrée de chargement du décompteur, de façon à recharger celui-ci, et à l'entrée R du bistable 26. Le bistable bascule alors et la porte ET 22 se bloque.

Comme on l'a vu plus haut, lorsque le tube 10 est destiné à des tirs en rafales à une cadence telle que l'intervalle de temps entre deux coups est inférieur au temps de parcours avant déclenchement de l'explosion, il est nécessaire d'interdire le tir jusqu'à déclenchement du laser, soit dès qu'un obus a été tiré, soit lorsque un nombre prédéterminé d'obus ont été tirés après le premier. Cette seconde solution peut présenter un intérêt pour les armes à tir rapide de façon que le même flash laser provoque l'explosion simultanée de plusieurs obus placés sur la même trajectoire, et se suivant à courtes distances. Par exemple dans le cas d'obus tirés à 1000 m/s à cadence de 30 coups par seconde, pour réaliser un tir de barrage, on peut faire exploser trois obus successifs à 30 mètres d'écart sur la même trajectoire.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'inhibition du tir par rafales est réalisée à l'aide d'un circuit comportant un décompteur 29 dans lequel un organe d'affichage 30 réglable manuellement permet de charger un chiffre représentant le nombre de coups d'une rafale (1 à 5 par exemple). Chaque signal provenant du circuit de mise en forme 25 est appliqué à l'entrée de décomptage 31 du décompteur 29. Lorsque celui-ci arrive à zéro, il fait changer d'état la sortie d'un décodeur de zéro 32 qui bloque la porte 28 et le circuit 35 de mise à feu de l'arme : la rafale cesse alors. Le circuit 35 comporte une commande de tir actionnée par le tireur, schématisée par un simple interrupteur 36, et une ou des entrées telles que 37 signalant que les conditions de tir sont remplies (obus à poste, culasse fermée, etc.).L'ordre de déclenchement du laser, provenant du décompteur 19 est également appliqué à l'entrée 38 du décompteur 29 pour y recharger le nombre affecté en 30.

Pour plus de simplicité, certains organe s secondaires du système n'ont pas été représentés sur la figure 1. En particulier, cette figure ne montre pas les systèmes de commutation entre le circuit de télémétrie et le circuit de contrôle de déclenchement, qui peuvent etre commandés par exemple dès action sur l'organe de tir. Ces circuits de commutation doivent égalemeni agir sur optique 12 de façon à substituer au faisceau de télémétrie, aussi cylindrique que possible, un faisceau plus ouvert de façon à couvrir l'ensemble de la trajectoire de l'obus.

Le fonctionnement du dispositif qui vient dXêtre décrit ressortant de la disposition qui précddeS il ne sera que brièveme envisagé.

Le décompteur étant supposé chargé, lorsque le servant du canon 10 provoque le tir il y a blocage du circuit de télémétrie et entrée en fonction du système de déclenchemente Le passage du premier obus devant le capteur 24 provoque le basculement du bistable 26 et le déblocage de la porte 221 En même temps le signal provenant du capteur bascule le mono stable. Celui-ci inhibe le tir, s'il était prévu par rafales, au bout d'un intervalle de temps déterminé, correspondant par exemple au passage de trois obus successifs. Dès le blocage de la porte 22, les impulsions en provenance de horloge commencent à vider le décompteur 19.Lorsque celui-ci est revenu à zéro, il excite le bloc de déclenchement 15, ramène en position de repos le bistable désarme le bloc dsinhibition 31 (autorisant de nouveau le tir) et provoque le rechargement du décompteur.

Le circuit de déclenchement dont le schéma vient d'être donné ne constitue évidemment qu'un mode de réalisation particuç lier nullement exclusif et il pourrait être constitué de façon très différente. De même, l'inhibition pourrait être obtenue par des moyens différents, par exemple par comptage d'un temps déter miné t à partir du premier signal de sortie fourni par le capteur 24; et inhibition au bout du temps % ( t étant constant ou éventuellement affichable).

On voit que le dispositif qui vient d'être décrit présente de nombreuses caractéristiques favorables. Il est
extrêmement fiable, le déclenchement ne pouvant intervenir que
sous une illumination intense (la fusée dont est équipé l'obus
pouvant être choisie pour exiger un éclairement très supérieur à celui fourni par le soleil) et peu susceptible de brouillages ou d'interférences avec d'autres installations similaires, du fait de la très courte durée des impulsions laser qui rendent très improbable la coincidence deune impulsion suivant un
trajet optique et la présence d'un obus au point de croisement
avec ce trajet d'une trajectoire faisant un angle faible avec elle.Le système est par ailleurs à grande sécurité, étant donné en particulier que le faisceau de déclenchement fourni par le laser ne commence à recouvrir la trajectoire de l'obus qu'à une certaine distance de l'arme, ce qui interdit tout déclenchement intempestif dans la zone de la trajectoire située à proximité de l'arme. Par ailleurs, le système d'arme permet de passer
très facilement du tir avec obus perforant au tir avec obus à
fusée déclenché par laser, du tir coup par coup au tir par rafales courtes à déclenchement par laser et au tir par rafales longues à déclenchement à l'impact.

Le système d'arme peut comporter une arme à plusieurs tubes tirant par salves simultanées, 1 'explosion de tous les
obus intervenant simultanément, ce qui constitue une caractéristique particulièrement favorable à l'établissement de barrage, notamment dans les tirs anti-aériens.

Le système d'arme illustré en figure 2 se différencie essentiellement de celui de la figure 1 en ce que le laser n'est utilisé que pour le déclenchement, ce qui permet de simplifier l'optique dont il est équipé, puisqu'elle n'a pas à comporter de déviateur de faisceau et de commutateurs. Sur la figure 2,
les organes correspondants à ceux de la figure 1 portent le même numéro de référence affecté de l'indice a, on retrouve un canon
10a auquel est associé le laser lla muni du bloc de déclenchement 13a. Le capteur 24a fournit encore au passage de l'obus un signal à un circuit de mise en forme 25a qui bascule alors le bistable 26a. Le rôle du décompteur 19a et de la porte ET 22a
sont les mêmes que dans le cas de la figure 1.Mais le décomp teur, au lieu d'être chargé à partir d'une mémoire recevant les résultats fournis par l'installation de télémétrie, est associé à un bloc d'affichage 33 sur lequel un servant indique en numérique soit la distance qui lui est fournie par une installation de télémétrie distincte (le bloc d'affichage devant alors contenir des circuits d'élaboration de l'intervalle de temps t à partir de l'information de -distance affichée et d'une information interne donnant Vm pour les diverses valeurs de la distance), soit directement t, fourni par une installation annexe.

Là encore, le système peut être équipé d'une voie, par exemple similaire à celle comportant sur la figure 1 les organe 28, 30 et 31, pour inhiber le tir par rafales une fois écoulé un délai déterminé à partir du tir du premier obus.

L'invention ne se limite évidemment pas aux modes parti.

culiers de réalisation qui ont été représentés et décrits à titre d'exemples et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend aux variantes de tout ou partie des dispositions décrites restant dans le cadre des équivalences.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Système d'arme comprenant une arme pointable pour le lancement de projectiles contenant une charge et une conduite de tir associée à l'arme, système d'arme caractérisé en ce que, les projectiles étant équipés d'une fusée d'allumage de la charge sensible à une impulsion lumineuse de déclenchement, la conduite de tir comporte un laser à impulsions fournissant un faisceau d'axe sensiblement parallèle à l'axe de tir et voisin dudit axe, ledit laser étant associé à un circuit de commande de déclenchement qui provoque l'émission d'une impulsion lumineuse par le laser à l'issue d'un intervalle de temps, après départ du projectile, fonction de la distance antérieurement affichée d'une cible, pour déclencher l'explosion du projectile alors en cours de vol.

2. Système d'arme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit comporte un capteur porté par l'arme et déterminant l'instant de départ du projectile et un organe d'affichage dudit intervalle de temps, provoquant l'émis- sion du laser au bout dudit intervalle de temps après détection du départ.

3. Système d'arme suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit laser est également associé à un circuit de télémétrie destiné à déterminer, avant utilisation du circuit de déclenchement, la distance à laquelle se trouve un objectif visé à vue.

4. Système d'arme suivant la revendication 3, caractérisé par des moyens de blocage du fonctionnement du circuit de télémétrie lors du fonctionnement du circuit de déclenchement.

5. Système d'arme suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé par une optique associée audit laser, mise en service lors du fonctionnement du circuit de déclenchement et destinée à fournir un faisceau de sortie d'ouverture plus grande que celle du faisceau utilisé lors du fonctionnement du circuit de télémétrie.

6. Système d'arme suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, l'arme étant à tir par rafales, ledit circuit de déclenchement comporte des moyens qui inhibent le tir soit au bout d'un intervalle de temps déterminé à partir du départ d'un premier projectile, soit à partir ème du tir de nème projectile d'une rafale (n étant un nombre prédéterminé), jusqu 'à déclenchement du laser.

7. Système d'arme suivant l'une quelconque des revendi

cations précédentes, caractérisé en ce que le laser est un

laser à infrarouge fournissant un rayonnement de longueur

d'onde correspondant à une fenêtre de transparence atmosphé

rique.

8. Système d'arme suivant l'une quelconque des revendi

cations précédentes, caractérisé par des moyens d'affichage

de la vitesse moyenne de parcours du projectile en fonction de

la distance et un organe de calcul destiné à déterminer l'tinter

valle de temps entre le départ du projectile et l'émission de

l'impulsion lumineuse à partir de la distance affichée.