FR2631694A1 - Dispositif de mise de feu a effet de proximite de charges explosives a effet dirige - Google Patents

Abstract

Dispositif de mise de feu de proximité utilisant la variation du module du champ magnétique associée à une recherche de la direction du véhicule par exploitation de 2 composantes magnétiques perpendiculaires au sens de déplacement. La logique séquentielle de mise de feu est préprogrammée selon plusieurs options préalablement mémorisées, sélectionnées au moment du tir en fonction de l'objectif visé. Un processeur spécialisé associé à des composants de traitement de signal effectue les opérations conduisant à la décision de mise de feu. La mesure du champ magnétique est effectuée par 3 sondes magnétorésistantes placées à quatre-vingt-dix degrés les unes des autres. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux missiles et obus antivéhicules blindés.

Description

La présente invention concerne un dispositif sensible au rayonnement magnétique d'un objet ou véhicule et est destiné à l'amorçage de charges explosives véhiculées par des obus ou des missiles.

Les charges explosives incluses dans les obus ou missiles antichars présentant un effet directionnel perpendiculaire à la trajectoire augmentent considérablement l'efficacité de ces munitions. La charge explosant à l'aplomb et au-dessus du véhicule accroît la section d'efficacité du projectile qui n'est plus obligé de percuter l'objectif, comme l'indique la figure 1.

Cependant cette methode impose une détection précise de la surrace réelle du véhicule. On connaft, pour détecter la position relative du véhicule et du projectile, des procédés magnétiques, basés sur la mesure des variations d'une composante du champ magnétique terrestre en particulier de la composante verticale.

Cependant ces détecteurs sont tenus en échec par la moindre des contremesures: l'adjonction, autour du véhicule d'une boucle de courant continu, générant une induction magnétique suffisante, de l'ordre de un dix millième de Tesla, rend ce dernier fnvulnérable, et le projectile inefficace car la charge est déclenchée trop tôt.

De plus leur principe ne leur permet pas d'agir à la distance limite des charges disponibles, le signal magnétique reçu étant alors trop faible.

Enfin ils ne peuvent pas déterminer le sens réel de tir dans un plan perpendiculaire à la direction du déplacement du véhicule) et donc de compenser les mouvements de rotation de la munition selon l'axe de son mouvement général, afin d'exploiter toutes les possibilités des charges à effet dirigé selon un axe choisi au moment de l'emploi.

Le dispositif selon l'invention supprime ces inconvénients.

Il comporte 3 capteurs de champ magnétiques situés selon 3 axes que l'on appellera par la suite OX, axe perpendiculaire à l'axe du proJectile, OY, axe parallèle à l'axe du projectile et OZ axe vertical, repérés 1, 2, 3 sur la figure 2.

Selon l'invention, les 3 capteurs sont placés dans une zône proche d'une parol amagnetique peu conductrice de l'électricAté, constituée soit d'acier inoxydable amagnétique, soit de matériau céramique soit d'un matériau thermodurcissable renforcé de fibres à haute limite élastique.

Selon une forme de réalisation préférentielle, les 3 capteurs de champs magnétiques sont constitués de couches de permalloy sensibles à l'induction magnétique, selon la structure communément appelée "barberpole", qui n'est pas décrite dans l'invention car bien connue, et assemblées 4 par 4 selon une configuration dite en pont. Chaque capteur est entouré d'une bobine de fil de cuivre isolé répartie sur toute la longueur du capteur, l'axe de bobinage étant perpendiculaire à l'axe de sensibilité, et parcourue par un courant générant une polarisation magnétique atténuant les variations néfastes de sensibilité de ce type de sonde dûes à l'action des champs magnétiques variables transverses.

Le repère 1 de la figure 3 définit l'axe de sensibilité et le repère 2 l'axe de la bobine, qui se confond avec l'axe du champ généré.

La figure 4 décrit une forme de réalisation préférentielle.

L'alimentation en énergie du dispositif est assuré par un générateur d'électricité connu, accumulateur ou pile, amorçables ou non. repère 1.

Un dispositif inertiel connu ou tout autre dispositif, repéré 2 établit la liaison électrique au départ du coup.

Chaque capteur repéré 3 est relié par l'intermédiaire de condensateurs de liaison repérés 4, de valeur calculée pour que la stabilisation des tensions intervienne dans un délai compatible avec la vitesse du projectile et sa distance de tir minimum à un amplificateur repéré 5 à gain programmable par commutation logique commandée par le processeur repéré 11, selon l'une des séquences choisie au départ du coup, et programmée par l'intermédiaire du sous-systéme constitué par l'ensemble des composants repérés 14}15J16J17J18J19 dont la description est effectuée çi-après.La sortie de cet amplificateur est relié à.l'entrée d'un filtre actif passe-bande repéré 6 du type dit de Cauer, de Gauss ou de Bessel, ou plus généralement du type à retard de propagation quasi-constant, destiné à supprimer la composante continue du champ terrestre et les signaux magnétiques ou les bruits électroniques inutiles.

La sortle de ce filtre est réunie à un commutateur électronique à composants solides repéré 7 qui commute cycliquement les 3 voies de mesures des 3 composantes de l'induction magnétique. Un convertisseur rapide analogique-numérique de 8 à 10 bits, à conversion par approximations successives, de 10 microsecondes maximal de temps de conversion repéré 8 tranforme séquentiellement, dans un délai de 30 microsecondes, les trois tensions images des inductions mesurées en mots binaires de valeur identique.La tension ainsi codée sur une étendue de - 127 à + 127 points a +515 à -515 points selon le convertisseur choisi est alors mémorisée dans un processeur numérique repéré 10 effectuant une sulte d'opérations logiques et mathematiques dont les instructions sont stockées dans la mémoire statique préprogrammée repérée 9 ou la mémoire statique à programmation électrique repérée 20, réunie à une prise de programmation et de maintenance repérée 21 et affleurant le côté externe de l'enveloppe du projectile. Selon l'invention, le choix de la résolution du convertisseur analogique-numérique dépend de la technologie adoptée et disponible dans le pays constructeur.

Lorsque la suite des opérations logiques conduit a la décision de mise de feu, une tension est délivrée par le processeur au transistor à fort gain et à faible tension de saturation repéré 12, dont le collecteur est relié à l'amorce pyrotechnique 11, de technologie bien connue. Un dispositif de codage des options de traitement des données, fonction du type de véhicule, de son magnétisme propre ou de son système de contre-mesures initialise le dispositif dans les millisecondes précédant le départ du coup.Selon l'invention, il est constitué de 2 ou plusieurs bobines de fil conducteur repérées 16 disposées à la surface du projectile, et placées, lors du départ du coup vis à vis de bobines en nombre identiques, placées dans le tube de guidage repérées 1 3. Un commutateur repéré 14 est positionné sur le circuit à initier qui correspond à l'option choisie. Le générateur repéré 1 5 envoie alors une énergie électrique oscillatoire à la fréquence de résonance du circuit composé par l'inductance propre de fuite de la bobine repérée 16 et du condensateur repéré 18. Le violent courant parcourant le circuit composé de la bobine repérée 16, formant secondaire de transformateur dont le primaire est constitué par une des bobines repérées 13, le condensateur repéré 18 et le fusible repéré 17 fait fondre ce dernier.Le potentiel de la borne inférieure de la résistance repérée 19 sera alors mis au potentiel positif du générateur, lorsque celui-ci sera initié, provoquant ainsi le réglage du gain qui doit être élevé lors du tir sur un véhicule peu magnétique et faible lors du tir sur des véhicules fortement blindés, et le choix de la séquence de traitement de signal approprié.

Selon l'invention, un bloc de mémoire statique reprogrammable en place par tension électrique repéré 20, permet, au cours de la vie de la munition, d'adopter un algorithme de traitement différent des algorithmes préprogrammés, ceci afin de tenir compte de l'évolution des véhicules adverses. Ce bloc est programmable sur le terrain dtoperations, permettant par exemple une riposte quasi immédiate à une contrernesure jusqu'alors inconnue. Cette programmation s'effectue par le connecteur repéré 21 utilisé aussl pour la surveillance du bon fonctionnement pendant la période de stockage du dispositif.

Selon l'invention, une forme de traitement numérique préférentiel, assurée par le processeur et une option de programmation effectue les séquences suivantes:
Première séquence: A l'armement, dès les premiers mètres de vol, il effectue le réglage du gain d'amplification après initialisation du générateur d'énergie électrique.

Deuxième séquence: Toutes les 100 microsecondes, il calcule la valeur:
BCARRE = BX2 + BY2 + bu2, somme des carrés des 3 variations d'inductions instantanees mesurées valeurs calculées à partir des tensions mesurées, multipliées par un coefficient compensateur de sensibilité de capteur qui dépend de la fabrication et en particulier de l'épaisseur de la couche magnétorésistive, nombre entier de 3 chiffres mémorisé dans une des mémoires repérées 10 ou 20 .

Troisième séquence: Si cette valeur BCARRE dépasse une valeur seuil imposée par l'option choisie , cette valeur est mémorisée. Elle prend le nom de BCARREMEM
Quatrième séquence: après avoir effectué une nouvelle acquisition et un nouveau calcul de BCARRE, le processeur compare cette dernière valeur à la précédente stockée. La plus grande valeur parmi ces deux est mémorisée et prend la place de la valeur mémorisée précédente. Si la dernière valeur BCARRE est inférieure à la valeur précédente il effectue le calcul de la valeur N=(BCARRE)4/2, à l'aide d'une table mémorisée de valeurs précalculées.

Cinquième séquence: Si le produit (BCARRE-BCARREMEM)X N est supérieur à une valeur de consigne imposée par l'option choisie, le processeur compare les valeurs absolues de l'induction selon l'axe X et selon l'axe Y. Le mécanism de mise de feu provoque l'initialisation du système de charges explosives orienté selon la direction de la plus grandes des deux valeurs absolues de l'induction, selon X ou selon Z déterminées par le processeur, et dans les deux sens opposés dont un des systèmes d'initialisation est représenté par les repères il et 12 de la figure 4. Si non, le dispositif continue l'ensemble des cycles commençànt à la deuxfème séquence.

Les avantages de l'invention sont expliqués par les figures 5, 6 et 7.

La figure 5 représente 3 trajectoires repérées 4, 5, et 6, d'un obus ou missile survolant un véhicule comportant un ensemble de masses magnétiques de signes contraires repérées 2 et 3 et induisant dans l'espace un champ magnétique se refermant par ces deux masses.

Un détecteur sensible à la seule induction orlentée selon OZ et dote d'un traitement simpliste tels que les traitements analogiques actuels, effectue une mise de feu prématurée, lors de la trajectoire repérée 4, comme l'indique la courbe temporelle du champ HZ repérée 7, le seuil repéré 1 1 et le point de déclenchement repéré 10. Inversement, å la distance repassage d2, le signal mesuré repéré 9 est trop faible pour assurer une mise de feu, alors que l'efficacité de la munition reste entière. Enfin, la trajectoire repérée 6, perpendiculaire aux lignes de champ magnétique, ne génère aucun signal selon la composante Z: ce dispositif ne fonctlonne pas.

Selon l'invention, la prise en compte du module du champ magnétique, associé au calculs décrits précédemment, assure, dans ces trois cas, une mise de feu excellente, bien au dessus du véhicule, comme l'indiquent les courbes repérées 15 et 16 reflétant la forme temporelle de l'induction magnétique mesurée et les points repérés 13 et 14 de mises de feu dans ces conditions. Bien que non représenté, le signal provoqué par la trajectoire repérée 6 provoque le même type de bon fonctionnement.

La figure 6 démontre l'efficacité de l'invention, en cas de contre mesure. Une boucle de courant repérée 2, horizontale et encerclant le véhicule, génère un fort champ magnétique, d'axe vertical. Les dispositifs actuels sont, en ce cas, totalement inefficaces, comme l'indique la courbe repérée 5 representant l'tnduction Z mesuree par le détecteur, qui declenche alors bien avant le véhicule, au point repéré 8, intersection du seuil repéré 6 et de la courbe repérée 5. Selon l'invention, le point de déclenchement reste toujours situé en position d'efficacité maximale, au point repéré 10, et ceci malgré la saturation probable de la chaîne d'amplification et de conversion de la composante Z, le creux de la courbe étant dû aux autres composantes.

La figure 7 montre l'avantage, selon l'invention, d'estimer la direction du pôle magnétique générateur de l'induction, assurant ainsi, selon l'invention, un tir efficace alors que la munition ne passe pas à l'aplomb du véhicule.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1) Dispositif d tîné à initier les charges explosives à effets dirigés véhiculées par obu ou missiles, caractérisé en ce qu'li comporte trois capteurs de champs magnétiques axiaux associés à un processeur exploitant un ensemble de séquences de décisions préprogrammées sélectionnables au moment du tir du porteur, et fonction du véhicule cible.

2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les capteurs de champ magnétique sont orientés selon un trièdre à vecteurs orthogonaux.

3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque capteur de champ magnétique est polarisé magnétiquement transversalement à la direction de sensiblilité, par une bobine parcourue par un courant continu.

4) Dispositif selon la revendication i caractérisé en ce que chaque capteur est raccordé à un amplificateur à gain programmable par commande issue du processeur de traitement par un réseau condensateur- résistance.

5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la commande de sélection du gain est fournie par un transformateur dont l'enroulement primaire est fixé à la culasse ou au tube de guidage du porteur, et dont l'enroulement secondaire est réuni à un condensateur et à un fusible accordés sur la fréquence d'émission du primaire

6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte autant de mécanismes selon revendication 5 qu'il y a de gains à programmer.

7) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le fusible est détruit lors de l'injectIon dzun courant sinusoidal de fréquence définie par la résonance, provoquant un codage matériel qui est exploité par le processeur.

8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque voie de mesure comporte un filtre actif passe-bande à temps de propagation constant.

9) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la conversion numériques des signaux analogiques s'effectue par commutaion de chaque voie.

10) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le dispositif selon revendication 4 effectue le choix des séquences de décisions préprogrammées au moment du tir.

1 1 ) dispositif selon revendication I caractérisé en ce qu'il comporte une mémorisation du facteur d'échelle de chaque capteur.

12) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'll comporte une mémoire statique programmable électriquement raccordée à un connecteur.placé en surface du porteur.

13) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une ou plusleurs mises ae feu commandées par le processeur.

14) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un processeur de traitement calculant l'amplitude de la variation du module du champ magnétique.

15) Dispositif selon revendication 13 caractérisé en ce que le processeur de traitement a les moyens de calculer les diminutions relatives du champ global.

16) Dispositif selon revendication 13 caractérisé en ce que le processeur de traitement a les moyens de calculer l'orientation du vecteur champ magnétique dans un plan perpendiculaire à la trajectoire.

i 7) Dispositif selon revendication 13 caractérisé en ce que le processeur de traitement a les moyens de mettre a feu la charge la mieux orientée pour assurer la meilleure efficacité de la munition.