FR2777076A1

FR2777076A1 - Non lethal sound production weapon

Info

Publication number: FR2777076A1
Application number: FR9804310A
Authority: FR
Inventors: Pierre Tarayre; Dominique Broussoux
Original assignee: TDA Armements SAS
Current assignee: TDA Armements SAS
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1999-10-08
Anticipated expiration: 2018-04-07
Also published as: FR2777076B1

Abstract

Sound outputs can be varied using the telescopic tube and the infra-sounds provide a dissuasive sound in a small volume package.

Description

ARME NON LETALE INFRA SONORENON-LETHAL WEAPON INFRA SOUND

La présente invention se rapporte aux armes non létales infra sonores qui permettent de mettre hors d'état de nuire des individus dangereux sans les tuer, de préférence en infligeant des désordres physiques temporaires et sans conséquences durables pour leur intégrité physique. Elle permet en particulier de réprimer des manifestations The present invention relates to non-lethal infrared weapons which enable dangerous individuals to be put out of harm's way without killing them, preferably by inflicting temporary physical disorders and without lasting consequences for their physical integrity. It allows in particular to suppress demonstrations

dangereuses sans effusion de sang.dangerous without bloodshed.

L'intérêt pour une guerre "propre", sans morts, ainsi que la nécessité croissante de pouvoir réprimer des insurrections urbaines avec un minimum de destructions et d'atteintes à la population a renforcé l'intérêt pour les armes non létales, c'est à dire les armes qui ne tuent The interest in a "clean" war, without dead, as well as the growing need to be able to suppress urban insurrections with a minimum of destruction and attacks to the population reinforced the interest for the non lethal weapons, it is to say the weapons that don't kill

pas et même qui ne provoquent pas de blessures. not even cause no injuries.

L'utilisationde gaz lacrymogènes est connue depuis longtemps, mais l'efficacité de cette méthode est faible, surtout en The use of tear gas has been known for a long time, but the effectiveness of this method is low, especially in

présence d'adversaires entraînés et résolus. presence of trained and resolute opponents.

Les différentes variantes de gaz incapacitants on souvent fait l'objet d'annonce aussi prometteuses que prématurées, sans jamais The various variants of incapacitating gases have often been the subject of announcements as promising as premature, without ever

donner de résultats bien sérieux.give very serious results.

Un certain nombre d'études sont actuellement menées pour utiliser les ondes infrasonores, afin de choquer les personnes exposées et d'inhiber leur comportement pendant un temps plus au moins long. Le principe est de générer des ondes acoustiques à très basse fréquence qui permettent d'exciter les modes propres du corps humain, aux environs de 7 Hertz pour la colonne vertébrale et de 20 Hertz pour la cage thoracique par exemple, ce qui perturbe profondément l'individu soumis à une telle onde et le rend incapable de réagir pendant un temps plus au moins long. La seule manière de s'en protéger consiste à s'enfermer dans une enceinte aux parois épaisses et absorbantes, ce qui empêche l'individu ainsi protégé de se livrer aux méfaits pour lesquels il A number of studies are currently being carried out to use infrasonic waves, in order to shock exposed people and to inhibit their behavior for a shorter or longer time. The principle is to generate very low frequency acoustic waves which excite the natural modes of the human body, around 7 Hertz for the spine and 20 Hertz for the rib cage for example, which deeply disturbs the individual subjected to such a wave and makes him unable to react for a longer or shorter time. The only way to protect yourself is to lock yourself in an enclosure with thick and absorbent walls, which prevents the individual thus protected from engaging in the harms for which he

est poursuivi; le but est alors atteint indirectement. is being prosecuted; the goal is then achieved indirectly.

La difficulté principale de l'utilisation de telles ondes infra sonores réside dans les dimensions importantes du dispositif permettant de les générer. En effet, les dispositifs étudiés initialement étaient dérivés essentiellement des instruments de musique du type orgue, dans lesquels une source sonore pneumatique était associée à un résonateur de très grande taille. Ce dispositif est éventuellement complété par un pavillon d'adaptation, lui-même d'une taille imposante dépassant The main difficulty in using such infrared waves lies in the large dimensions of the device making it possible to generate them. In fact, the devices studied initially were essentially derived from organ type musical instruments, in which a pneumatic sound source was associated with a very large resonator. This device is possibly supplemented by an adaptation pavilion, itself of an imposing size exceeding

largement les dix mètres.largely ten meters.

Un tel dispositif permet bien à titre expérimental d'étudier l'effet des ondes infrasonores sur les personnes, mais il ne peut Such a device makes it possible, on an experimental basis, to study the effect of infrasonic waves on people, but it cannot

manifestement pas être utilisé comme une arme vraiment opérationnelle. clearly not be used as a truly operational weapon.

Les différents essais pour générer des ondes acoustiques infra sonores à partir de dispositifs de taille plus réduite n'ont pas donné The various attempts to generate infrared acoustic waves from smaller devices have not given

jusqu'à présent satisfaction.so far satisfaction.

Pour parvenir à ce résultat, I'invention propose une arme non létale infrasonore, principalement caractérisée en ce qu'elle comprend un mécanisme d'arme automatique permettant de tirer des cartouches à blanc, une sphère pulsante raccordée à ce mécanisme pour être excitée par la détonation des cartouches, et un tube de sortie raccordé à la sphère pour émettre les ondes infra sonores générées par la sphère ainsi excité. Selon une autre caractéristique, le tube de sortie est télescopique pour permettre de modifier la fréquence de l'onde To achieve this result, the invention proposes a non-lethal infrasonic weapon, mainly characterized in that it includes an automatic weapon mechanism making it possible to fire blank cartridges, a pulsating sphere connected to this mechanism to be excited by the detonation of the cartridges, and an outlet tube connected to the sphere to emit the infrared waves generated by the sphere thus excited. According to another characteristic, the outlet tube is telescopic to allow the frequency of the wave to be modified

infrasonore émise.infrasound emitted.

Selon une autre caractéristique, I'arme comprend en outre des moyens pour faire varier la longueur du tube pendant le fonctionnement According to another characteristic, the weapon further comprises means for varying the length of the tube during operation

de l'arme pour moduler la fréquence de l'onde émise. of the weapon to modulate the frequency of the emitted wave.

Selon une autre caractéristique, les moyens pour faire varier la longueur du tube comprennent un bilame piézoélectrique dont une extrémité est fixée au corps de l'arme et l'autre extrémité est fixée à la According to another characteristic, the means for varying the length of the tube comprise a piezoelectric bimetallic strip, one end of which is fixed to the body of the weapon and the other end of which is fixed to the

partie mobile du tube télescopique. mobile part of the telescopic tube.

Selon une autre caractéristiquele tube de sortie est positionné According to another characteristic, the outlet tube is positioned

dans l'alignement du canon du mécanisme d'arme automatique. in alignment with the barrel of the automatic weapon mechanism.

Selon une autre caractéristique, le diamètre de la sphère pulsante est de l'ordre du mètre, le diamètre de la section droite du tube According to another characteristic, the diameter of the pulsating sphere is of the order of a meter, the diameter of the cross section of the tube

de sortie est de l'ordre de 30 cm et sa longueur est de l'ordre du mètre. outlet is of the order of 30 cm and its length is of the order of a meter.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront Other features and advantages of the invention will become apparent

clairement dans la description suivante, présentée à titre d'exemple non clearly in the following description, presented by way of example not

limitatif en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue en perspective d'une arme selon l'invention; et - la figure 2, une vue en perspective d'un bilame permettant limiting with regard to the appended figures which represent: - Figure 1, a perspective view of a weapon according to the invention; and - Figure 2, a perspective view of a bimetal strip allowing

de modifier les dimensions du tube de sortie de l'arme de la figure 1. to modify the dimensions of the outlet tube of the weapon of figure 1.

L'arme représentée sur la figure 1 comprend comme source d'énergie une arme automatique 101, une mitrailleuse standard de calibre 7.62 par exemple convenablement modifiée pour réduire sa cadence de tir, aux alentours d'un coup par seconde par exemple. Cette arme est alimentée par des cartouches à blanc 102 qui seront de préférence chargées avec un maximum de poudre pour obtenir un maximum d'énergie. Un tel chargement ne risque pas de détériorer l'arme, puisque l'absence de balle dans les cartouches à blanc entraîne une réduction sensible des pressions dues à l'explosion de la poudre, The weapon shown in FIG. 1 comprises as an energy source an automatic weapon 101, a standard machine gun of caliber 7.62 for example suitably modified to reduce its rate of fire, around one round per second for example. This weapon is fed by blank cartridges 102 which will preferably be loaded with a maximum of powder to obtain a maximum of energy. Such a load does not risk damaging the weapon, since the absence of a bullet in the blank cartridges leads to a significant reduction in the pressures due to the explosion of the powder,

même lorsque l'enveloppe de la cartouche est entièrement remplie. even when the cartridge envelope is completely filled.

L'énergie acoustique libérée par l'explosion de la charge de la cartouche est essentiellement constituée par une onde de choc. Celle-ci correspond comme on le sait à une impulsion étroite présentant un spectre de fréquence très large. Cette impulsion est appliquée par l'intermédiaire d'un adaptateur 103 à une sphère pulsante 104. Dans le cas o l'on utilise pour l'arme 101 une mitrailleuse de type standard, dans le but éventuel de pouvoir l'utiliser par ailleurs pour un tir à balles réelles, cet adaptateur 103 sera constitué d'un simple manchon reliant l'extrémité du canon de la mitrailleuse à un trou percé dans la sphère 104. L'exemple représenté sur la figure 2 correspond plutôt au cas d'une arme spécialement construite pour l'usage désiré, o le canon de la mitrailleuse a été réduit à sa plus simple expression et o la chambre de la mitrailleuse est directement reliée à la sphère 104 par un court The acoustic energy released by the explosion of the charge of the cartridge is essentially constituted by a shock wave. As we know, this corresponds to a narrow pulse with a very wide frequency spectrum. This pulse is applied via an adapter 103 to a pulsating sphere 104. In the case where one uses for the weapon 101 a machine gun of standard type, with the possible aim of being able to be able to use it elsewhere for a live ammunition, this adapter 103 will consist of a simple sleeve connecting the end of the barrel of the machine gun to a hole drilled in the sphere 104. The example shown in Figure 2 rather corresponds to the case of a weapon specially built for the desired use, where the barrel of the machine gun has been reduced to its simplest form and where the chamber of the machine gun is directly connected to sphere 104 by a short

morceau de tuyau.piece of pipe.

La sphère pulsante 104 est elle-même une sphère en matériau résistant, de l'acier par exemple, d'un diamètre de l'ordre du mètre pour pouvoir être adaptée aux fréquences souhaitées. Cette sphère se comporte comme un résonateur qui est excité par l'onde de choc produite par l'explosion de la cartouche. Les modes de résonance de cette sphère permettent à la fois de sélectionner et d'amplifier les fréquences infrasonores existant dans l'impulsion représentative de cette The pulsating sphere 104 is itself a sphere made of resistant material, for example steel, with a diameter of the order of a meter in order to be able to be adapted to the desired frequencies. This sphere behaves like a resonator which is excited by the shock wave produced by the explosion of the cartridge. The resonance modes of this sphere make it possible both to select and to amplify the infrasonic frequencies existing in the pulse representative of this

onde de choc.shock wave.

Les ondes infrasonores ainsi générées sortent de la sphère par l'intermédiaire d'un tuyau circulaire 105 dont le diamètre et la longueur permettent d'obtenir en définitive la fréquence souhaitée. Ce tuyau aura par exemple un diamètre d'environ 30 cm et une longueur de l'ordre du mètre. Il sera de préférence situé dans le prolongement de l'axe du canon de la mitrailleuse 101, de manière à faciliter la sortie des gaz de combustion provenant de l'explosion des cartouches, et éventuellement The infrasonic waves thus generated leave the sphere by means of a circular pipe 105 whose diameter and length allow the desired frequency to be obtained in the end. This pipe will for example have a diameter of about 30 cm and a length of the order of a meter. It will preferably be located in the extension of the axis of the barrel of the machine gun 101, so as to facilitate the exit of the combustion gases coming from the explosion of the cartridges, and possibly

à permettre dans certains cas un tir à balles réelles. to allow in some cases a live ammunition.

De façon à permettre le réglage de la fréquence émise, ainsi qu'éventuellement sa modulation dans le temps, ce tuyau sera de préférence constitué de deux parties coaxiales 105 et 106 qui pourront coulisser l'un dans l'autre. La partie extrême 106 pourra alors rentrer plus ou moins dans la partie 105 fixée sur la sphère 104, de manière à In order to allow adjustment of the transmitted frequency, as well as possibly its modulation over time, this pipe will preferably consist of two coaxial parts 105 and 106 which can slide one inside the other. The extreme part 106 can then more or less enter the part 105 fixed on the sphere 104, so as to

moduler la longueur du tuyau pour obtenir ce résultat. modulate the length of the pipe to obtain this result.

Le résonateur ainsi constitué correspond en fait à une variante de grande taille du résonateur connu sous le nom de Hoffler. La fréquence de résonance d'un tel résonateur est donnée par la formule fr = 2p o: f, est la fréquence de résonance c, la vitesse du son dans l'air S, la surface de la section droite du tuyau de sortie 105 V, le volume de la sphère pulsante 104 The resonator thus formed in fact corresponds to a large variant of the resonator known under the name of Hoffler. The resonant frequency of such a resonator is given by the formula fr = 2p o: f, is the resonant frequency c, the speed of sound in air S, the surface of the cross section of the outlet pipe 105 V , the volume of the pulsating sphere 104

L, la longueur effective du tube 105/106. L, the effective length of the tube 105/106.

Dans ces conditions, I'essentiel de l'énergie de l'onde de choc provenant de l'explosion de la cartouche est convertie en une onde Under these conditions, most of the energy of the shock wave from the explosion of the cartridge is converted into a wave.

monochromatique à cette fréquence. monochromatic at this frequency.

En prenant par exemple une cartouche chargée de 370 "grains" de poudre B, I'énergie libérée par l'explosion de cette charge est de l'ordre de 100 Kj. L'énergie acoustique représente environ 12% de cette énergie libérée. La puissance acoustique obtenue en utilisant une cadence de tir de 1 coup par seconde, obtenue par les moyens ralentisseurs de la mitrailleuse cités plus haut, est donc de l'ordre de 1,2 kW. Cette puissance acoustique est conservée par le système résonateur et convertie presque intégralement en une onde infrasonore dont le niveau est alors de 150 dB pour la cadence considérée, soit un coup par seconde. Une telle puissance acoustique est manifestement tout à fait considérable et elle est parfaitement capable d'exciter les modes propres du corps humain des individus situés à une distance de l'arme pouvant By taking for example a cartridge loaded with 370 "grains" of powder B, the energy released by the explosion of this charge is of the order of 100 Kj. Acoustic energy represents around 12% of this released energy. The acoustic power obtained using a rate of fire of 1 shot per second, obtained by the machine gun retarder means mentioned above, is therefore of the order of 1.2 kW. This acoustic power is kept by the resonator system and converted almost entirely into an infrasonic wave, the level of which is then 150 dB for the cadence considered, ie one stroke per second. Such a sound power is obviously quite considerable and it is perfectly capable of exciting the proper modes of the human body of individuals located at a distance from the weapon capable of

aller jusqu'à 50 m.go up to 50 m.

Pour obtenir une efficacité optimale il est utile de faire fonctionner en continu l'arme pendant plusieurs minutes, et donc de prévoir un ravitaillement suffisant de celle-ci. Avec la cadence citée plus haut, un fonctionnement de l'arme pendant 20 mn consommera environ 1200 cartouches, ce qui correspond à une quantité tout à fait raisonnable et peut être contenu dans une boîte à munitions 107 de type standard. On notera que la cadence de tir sélectionnée permet tout à fait un fonctionnement continu de la mitrailleuse pendant cette durée sans poser de problèmes de refroidissement, compte tenu en particulier de ce que la source de chaleur provenant du frottement de la balle dans le canon d'une mitrailleuse utilisée dans des conditions conventionnelles To obtain optimal efficiency, it is useful to run the weapon continuously for several minutes, and therefore to plan for sufficient refueling. With the rate cited above, operating the weapon for 20 minutes will consume approximately 1,200 cartridges, which corresponds to a quite reasonable quantity and can be contained in an ammunition box 107 of standard type. It will be noted that the rate of fire selected allows quite a continuous operation of the machine gun during this period without posing cooling problems, taking into account in particular that the heat source coming from the friction of the bullet in the barrel of a machine gun used under conventional conditions

n'existe pas ici.does not exist here.

Les effets de l'arme s'exerçant sur une distance d'au moins m de manière unidirectionnelle, ils s'exerceraient aussi sur les servants de l'arme si on l'utilisait de la manière habituelle pour une mitrailleuse. Dans ces conditions, I'invention propose pour faire fonctionner l'arme d'utiliser une télécommande, par radio par exemple, permettant de mettre en oeuvre l'arme à une distance de sécurité suffisante. Les servants faisant ainsi fonctionner l'arme à distance pourront alors observer son effet sur les cibles situées dans le rayon d'action de l'arme et le cas échéant arrêter son fonctionnement lorsque les résultats seront atteints, afin de pouvoir économiser les munitions et éventuellement de la remettre en fonctionnement contre une autre vague d'agresseur. Ce système est d'autant plus efficace que la fréquence de l'onde infra sonore émise est adaptée aux fréquences propres du corps humain. Ces fréquences propres varient bien entendu en fonction de la taille et de la corpulence des individus visés. Pour pouvoir alors augmenter l'efficacité de l'arme en adaptant la fréquence de l'onde émise aux différentes fréquences propres des individus situés dans le rayon de portée de l'arme, I'invention propose de modifier de manière automatique et régulière les dimensions du tuyau de sortie 105/106, de manière à faire varier la fréquence de l'onde émise dans une plage The effects of the weapon being exerted on a distance of at least m in a unidirectional way, they would also be exerted on the servants of the weapon if one used it in the usual way for a machine gun. Under these conditions, the invention proposes to operate the weapon using a remote control, for example by radio, making it possible to operate the weapon at a sufficient safety distance. The servants thus operating the weapon at a distance can then observe its effect on the targets located within the range of the weapon and if necessary stop its operation when the results are reached, in order to be able to save ammunition and possibly to put it back into operation against another wave of aggressor. This system is all the more effective as the frequency of the infra-sound wave emitted is adapted to the natural frequencies of the human body. These natural frequencies naturally vary according to the size and build of the individuals concerned. In order to then be able to increase the efficiency of the weapon by adapting the frequency of the wave emitted to the different natural frequencies of individuals located within the range of the weapon, the invention proposes to modify the dimensions automatically and regularly of the outlet pipe 105/106, so as to vary the frequency of the wave emitted within a range

suffisante pour permettre l'adaptation à tous les individus rencontrés. sufficient to allow adaptation to all individuals encountered.

Pour cela on utilisera un moteur reliant les deux parties 105 et 106 du tuyau afin de faire avancer et reculer la partie 106 à l'intérieur de la partie 105, de manière à modifier périodiquement la longueur de l'ensemble et de faire varier en conséquence la fréquence de l'onde émise. Une variation de cette longueur environ plus ou moins 2 centimètres, à une fréquence de l'ordre de quelques Hertz, permet d'obtenir une variation de fréquence suffisante pour obtenir les résultats souhaités. For this we will use a motor connecting the two parts 105 and 106 of the pipe in order to advance and retract the part 106 inside the part 105, so as to periodically modify the length of the assembly and to vary accordingly the frequency of the wave emitted. A variation of this length approximately plus or minus 2 centimeters, at a frequency of the order of a few Hertz, makes it possible to obtain a variation in frequency sufficient to obtain the desired results.

Différents types de moteur peuvent être utilisés dans ce but. Different types of motor can be used for this purpose.

L'invention propose donc d'utiliser, à titre de mode de réalisation préféré, un système formé de bilames piézo-électriques commandés électriquement. On a représenté sur la figure 2 un exemple de réalisation d'un tel bilame formé de deux feuilles 201 et 202 en céramique piézoélectrique du type par exemple PZT-54 qui sont collées de part et d'autre d'une feuille de bronze 203. Celles-ci sert à la fois de ressort de rappel et d'électrode centrale. Des feuilles métalliques souples, non représentées sur la figure, sont fixées sur les faces extérieures des lames 201 et 202, de manière à pouvoir alimenter ces lames sous une tension électrique. Sous l'effet de cette tension électrique, le bilame, qui est fixé par sa base en un point fixe 204, se courbe de telle manière que son extrémité libre, qui comporte une palette triangulaire 205, effectue un déplacement pouvant atteindre facilement 2 cm dans un sens et dans l'autre, selon la polarité de la tension électrique appliquée. En fixant la partie 204 de ce bilame au bâti de l'arme et l'extrémité de la partie triangulaire 205 à la partie mobile 106 du tube de sortie de l'arme, on peut faire effectuer à celui- ci le mouvement nécessaire pour obtenir la modulation souhaitée de l'onde infrasonore émise par l'arme Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux The invention therefore proposes to use, as a preferred embodiment, a system formed of electrically controlled piezoelectric bimetallic strips. FIG. 2 shows an exemplary embodiment of such a bimetallic strip formed from two sheets 201 and 202 of piezoelectric ceramic of the type for example PZT-54 which are glued on either side of a bronze sheet 203. These serve as both a return spring and a central electrode. Flexible metal sheets, not shown in the figure, are fixed on the outer faces of the blades 201 and 202, so as to be able to supply these blades with an electrical voltage. Under the effect of this electric voltage, the bimetallic strip, which is fixed by its base at a fixed point 204, curves so that its free end, which has a triangular pallet 205, performs a displacement which can easily reach 2 cm in one direction and the other, depending on the polarity of the applied electrical voltage. By attaching the part 204 of this bimetal strip to the frame of the weapon and the end of the triangular part 205 to the movable part 106 of the output tube of the weapon, the latter can be made to perform the movement necessary to obtain the desired modulation of the infrasonic wave emitted by the weapon Of course the invention is in no way limited to

dimensions et fréquences citées plus haut dans la description. Elle dimensions and frequencies mentioned above in the description. She

concerne la structure de l'arme dans sa globalité et on peut l'étendre à des dimensions et fréquences aussi bien plus petites que plus grandes concerns the structure of the weapon as a whole and we can extend it to both smaller and larger dimensions and frequencies

que celles citées.than those cited.

Claims

1 - Non-lethal infrasonic weapon, characterized in that it comprises a mechanism (101) of automatic weapon making it possible to fire blank cartridges (102), a pulsating sphere (104) connected to this mechanism to be excited by the detonation cartridges, and an outlet tube (105, 106) connected to the sphere to emit the waves

infrared generated by the sphere thus excited.

2 - weapon according to claim 1, characterized in that the outlet tube (105,106) is telescopic to allow to modify the

frequency of the infrasonic wave emitted.

3 - weapon according to claim 2, characterized in that it further comprises means for varying the length of the tube (105,106) during the operation of the weapon to modulate the

frequency of the emitted wave.

4 - Weapon according to claim 3, characterized in that these means for varying the length of the tube (105,106) comprise a piezoelectric bimetallic strip (201-205) one end of which is fixed to the body of the weapon and the other end is attached to the movable part (106) of the telescopic tube.

5 - weapon according to any one of claims 1 to 4,

characterized in that the outlet tube (105-106) is positioned in

the alignment of the barrel of the automatic weapon mechanism (101).

6 - Weapon according to any one of claims 1 to 5,

characterized in that the diameter of the pulsating sphere is of the order

of the meter, that the diameter of the cross section of the outlet tube (105-

106) is of the order of 30 cm and its length of the order of a meter.