FR2781044A1

FR2781044A1 - ACOUSTIC AMMUNITION

Info

Publication number: FR2781044A1
Application number: FR9808685A
Authority: FR
Inventors: Pascal Tarayre; Dominique Broussoux
Original assignee: TDA Armements SAS
Current assignee: TDA Armements SAS
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-14
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: EP0971200B1; FR2781044B1; EP0971200A1; DE69903885T2; DE69903885D1

Abstract

La munition acoustique comprend un tube métallique (1) fermé à une extrémité par un fond (2) et fermé à son autre extrémité par un couvercle amovible (4), des buses de chauffage fixées à l'intérieur du tube sur le fond (2), une pile (8) en nid d'abeille disposée à l'intérieur du tube (1) au dessus des buses de chauffage (9), une source d'énergie pour l'alimentation en comburant et carburant des buses de chauffage (9) enfermée à l'intérieur d'une coiffe aérodynamique (3) fixée à l'extérieur du tube sur le fond (2), un empennage à ailettes déployables (5) et une charge propulsive fixés tous les deux à l'extérieur du tube sur le couvercle amovible (4), un découpeur pyrotechnique (6) placé entre le couvercle (4) et le tube (1) pour éjecter le couvercle (4) à l'arrivée en fin de vol de la munition sur le sol, et un capteur piézo-électrique (7) couplé à au moins un allumeur des buses de chauffage (9), à la source d'énergie et au découpeur pyrotechnique pour commander l'éjection du couvercle (4) et l'envoie du comburant et du carburant sur les buses de chauffage (9) et déclencher une production de bruit sur la fréquence de résonance du tube (1) produit par l'échange d'énergie entre le fond (2) du tube et son extrémité (1b) au contact de l'air ambiant lorsque le couvercle est éjecté. Applications : arme non létale.The acoustic ammunition comprises a metal tube (1) closed at one end by a bottom (2) and closed at its other end by a removable cover (4), heating nozzles fixed inside the tube on the bottom (2 ), a honeycomb stack (8) arranged inside the tube (1) above the heating nozzles (9), an energy source for supplying the oxidizer and fuel to the heating nozzles ( 9) enclosed inside an aerodynamic fairing (3) attached to the outside of the tube on the bottom (2), a deployable fin tail (5) and a propellant charge both attached to the outside of the tube on the removable cover (4), a pyrotechnic cutter (6) placed between the cover (4) and the tube (1) to eject the cover (4) when the ammunition arrives at the end of the flight on the ground, and a piezoelectric sensor (7) coupled to at least one igniter of the heating nozzles (9), to the energy source and to the pyrotechnic cutter for controlling the ejection of the cover (4) and sends the oxidizer and fuel to the heating nozzles (9) and trigger a noise production on the resonant frequency of the tube (1) produced by the exchange of energy between the bottom (2) of the tube and its end (1b) in contact with the ambient air when the cover is ejected. Applications: non-lethal weapon.

Description

La présente invention concerne une munition acoustique utilisable dans unThe present invention relates to an acoustic munition usable in a

système de défense de zone ou d'arme de contrainte mettant en oeuvre des armes non létale d'acoustique aérienne de fréquence sonore très basse et de très forte intensité pour mettre hors d'état de nuire des foules ou area or restraint weapon defense system employing non-lethal aerial acoustical weapons of very low sound frequency and very high intensity to suppress crowds or

des individus en créant chez eux des désordres physiques réversibles. individuals by creating reversible physical disorders at home.

Elle permet notamment de réprimer des manifestations sans effusion It allows in particular to suppress demonstrations without effusion

de sang ou de maintenir une foule à distance de sécurité. blood or keep a crowd at a safe distance.

Les générateurs d'onde acoustique à basse fréquence et de forte Low frequency and high acoustic wave generators

intensité font partie des thèmes de recherche en arme non létale actuels. intensity is one of the current research topics in non-lethal weapons.

Leur utilisation exploite le fait que la distance de propagation de l'onde permet une frappe hors de portée de l'onde de choc produite ce qui augmente leur discrétion notamment lorsqu'il s'agit d'ondes infrasonores non Their use exploits the fact that the propagation distance of the wave allows a strike out of range of the shock wave produced which increases their discretion especially in the case of infrasonic waves not

perceptibles à l'ouïe.noticeable by hearing.

Les générateurs d'onde acoustique infrasonores ou basses fréquences connus fonctionnant dans l'air ou dans l'eau ont des caractéristiques qui dépendent de leur fréquence de travail, du type de source énergétique qu'ils emploient et du milieu dans lequel les ondes acoustiques sont propagées. Parmi les sources d'énergie il est connu d'utiliser des sources acoustiques pneumatiques, des sources Known infrasonic or low frequency acoustic wave generators operating in air or water have characteristics which depend on their working frequency, the type of energy source they use and the environment in which the acoustic waves are propagated. Among the energy sources it is known to use pneumatic acoustic sources, sources

thermoacoustiques et des sources acoustiques éoliennes. thermoacoustics and wind acoustic sources.

Les sources pneumatiques infrasonores ont l'inconvénient d'être très encombrantes car elles utilisent généralement un dispositif de modulation d'écoulement de l'air associé à un pavillon d'adaptation de plusieurs mètres The infrasonic pneumatic sources have the drawback of being very bulky because they generally use an air flow modulation device associated with an adaptation pavilion of several meters

de longueur.length.

Les sources thermoacoustiques permettent de générer une onde de forte intensité, mais leur dimension est aussi très importante car elles nécessitent d'utiliser un moteur thermique, échangeant de l'énergie entre deux sources de chaleur, froide et chaude en produisant un travail Thermoacoustic sources make it possible to generate a wave of high intensity, but their dimension is also very important because they require to use a thermal engine, exchanging energy between two sources of heat, cold and hot by producing a work

mécanique uniquement sous forme d'onde acoustique. mechanical only in the form of an acoustic wave.

Dans des tailles beaucoup plus réduites il est connu d'utiliser des sources acoustiques éoliennes entraînées dans l'air par le mouvement d'une cavité résonnante qui leur est associée. Cependant leur temps de fonctionnement est limité par la durée de vol avec l'inconvénient que le point In much smaller sizes, it is known to use wind-driven acoustic sources entrained in the air by the movement of a resonant cavity associated with them. However their operating time is limited by the flight time with the disadvantage that the point

d'émission évolue tout au long de la trajectoire. emission evolves throughout the trajectory.

Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks.

A cet effet l'invention a pour objet, une munition acoustique caractérisée en ce qu'elle comprend un tube métallique fermé à une extrémité par un fond et fermé à son autre extrémité par un couvercle amovible, des buses de chauffage fixées au fond, une pile en nid d'abeille disposée à l'intérieur du tube au dessus des buses de chauffage, une source d'énergie pour l'alimentation en comburant et carburant des buses de chauffage enfermée à l'intérieur d'une coiffe aérodynamique, fixée sur le fond du tube à son extérieur, un empennage à ailettes déployables et une charge propulsive fixés tous les deux à l'extérieur du tube sur le couvercle amovible, un découpeur pyrotechnique placé entre le couvercle et le tube pour éjecter le couvercle à l'arrivée en fin de vol de la munition sur le sol, et un capteur piézo-électrique couplé à au moins un allumeur des buses de chauffage, à la source d'énergie et au découpeur pyrotechnique pour commander l'éjection du couvercle, I'envoie du comburant et du carburant sur les buses de chauffage et déclencher une production de bruit sur la fréquence de résonance du tube par l'échange d'énergie entre le fond du tube et son extrémité au contact de l'air ambiant lorsque le couvercle est éjecté. La munition peut être avantageusement lancée par un canon de To this end, the subject of the invention is an acoustic munition characterized in that it comprises a metal tube closed at one end by a bottom and closed at its other end by a removable cover, heating nozzles fixed to the bottom, a honeycomb stack placed inside the tube above the heating nozzles, a source of energy for the supply of oxidant and fuel to the heating nozzles enclosed within an aerodynamic cover, fixed on the bottom of the tube on its outside, a tail with deployable fins and a propellant charge both fixed outside the tube on the removable cover, a pyrotechnic cutter placed between the cover and the tube to eject the cover on arrival at the end of the flight of the munition on the ground, and a piezoelectric sensor coupled to at least one igniter of the heating nozzles, to the energy source and to the pyrotechnic cutter to control the ejection of u cover, sends oxidant and fuel to the heating nozzles and triggers a production of noise on the resonance frequency of the tube by the exchange of energy between the bottom of the tube and its end in contact with air ambient when the cover is ejected. The ammunition can be advantageously launched by a barrel of

moyen calibre tirant par effet mortier à une distance de 100 à 200 mètres. medium caliber firing by mortar effect at a distance of 100 to 200 meters.

Une fois l'impact au sol, l'émission émet un bruit de forte intensité, de l'ordre de 120 dB à 130 dB (référencé à 20 jiPa) et de basses fréquences inférieures à 200 HZ pendant une durée de plusieurs minutes. Le niveau sonore obtenu est dissuasif. D'autre part, elle offre la possibilité de pouvoir être tirée à distance, au delà d'une zone à protéger par exemple ce qui peut dans ce cas limiter les effets fratricides liés au rayonnement omnidirectionnel de l'onde sonore. Par comparaison un générateur fixe de l'art antérieur du type de ceux qui ont été décrits précédemment devant remplir la même fonction mais avec une capacité de manoeuvre moindre, devra fournir une intensité sonore supérieure à 175 dB à I mètre pour fournir 130 dB à 150 Once the impact on the ground, the emission emits a loud noise, of the order of 120 dB to 130 dB (referenced to 20 jiPa) and low frequencies below 200 HZ for a period of several minutes. The noise level obtained is a deterrent. On the other hand, it offers the possibility of being able to be fired remotely, beyond an area to be protected, for example which can in this case limit the fratricidal effects linked to the omnidirectional radiation of the sound wave. By comparison, a fixed generator of the prior art of the type of those which have been described above, having to fulfill the same function but with less maneuverability, will have to provide a sound intensity greater than 175 dB at I meter to provide 130 dB at 150

mètres avec l'inconvénient d'être de très grande dimension. meters with the disadvantage of being very large.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront Other characteristics and advantages of the invention will appear

dans la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui in the following description made with reference to the accompanying drawings which

représentent: La figure 1 une vue en coupe d'un mode de réalisation d'une munition selon l'invention Les figure 2 et 3 des représentations simplifiées de la munitions dans represent: Figure 1 a sectional view of an embodiment of a munition according to the invention Figures 2 and 3 simplified representations of ammunition in

ses phases de lancements et d'atterrissage au sol. its phases of launches and landing on the ground.

La munition selon l'invention qui est représentée suivant la vue en coupe de la figure 1 comporte un tube 1 de diamètre extérieur compatible avec celui d'un canon de 70 à 80 mm par exemple et de longueur d'environ The ammunition according to the invention which is shown in the sectional view of Figure 1 comprises a tube 1 of external diameter compatible with that of a gun from 70 to 80 mm for example and of length of approximately

cm fonctionnant suivant un mode résonateur quart d'onde. cm operating in a quarter wave resonator mode.

Une extrémité la du tube 1 est fermée par un fond 2 recouvert à l'extérieur du tube par une coiffe profilée 3 qui donne à la munition lorsqu'elle est en vol une traînée réduite. La coiffe 3 augmente sa portée sans pour autant consommer une masse de poudre importante. Elle permet de réduire l'accélération du coup de départ et les efforts induits dans la structure de la munition. L'autre extrémité 1 b du tube 1 est fermée par un couvercle 4 supportant un empennage repliable 5 destiné à assurer la stabilité aérodynamique de la munition en cours de vol. Cet empennage peut être réalisé sous la forme de quatre ailettes montées sur le couvercle, et maintenues par exemple en position déployée par des ressorts de rappel avec butée non représentés. Ceci permet comme le montre la figure 2 un calage des ailettes avec une flèche appropriée de 45 degrés par exemple, One end of the tube 1 is closed by a bottom 2 covered on the outside of the tube by a profiled cap 3 which gives the ammunition when in flight a reduced drag. The cap 3 increases its range without consuming a large mass of powder. It makes it possible to reduce the acceleration of the starting shot and the forces induced in the structure of the ammunition. The other end 1b of the tube 1 is closed by a cover 4 supporting a folding tail 5 intended to ensure the aerodynamic stability of the ammunition during flight. This empennage can be produced in the form of four fins mounted on the cover, and maintained for example in the deployed position by return springs with stop not shown. This allows, as shown in FIG. 2, a setting of the fins with an appropriate arrow of 45 degrees for example,

en position déployée.in the deployed position.

Un découpeur pyrotechnique 6 commandé par un capteur piézo- A pyrotechnic cutter 6 controlled by a piezo sensor

électrique 7 situé dans la coiffe 3 assure l'éjection du couvercle 4 et de l'empennage 5 hors du tube 1, lorsque la munition vient en fin de vol electric 7 located in the cap 3 ensures the ejection of the cover 4 and the tail 5 from the tube 1, when the ammunition comes at the end of flight

percuter le sol.hit the ground.

Une pile 8 en structure de nid d'abeille est disposée à une distance déterminée près du fond 2 du tube 1 en face de plusieurs buses 9 de type chalumeau fixées sur le fond 2 et disposées de façon optimale pour avoir un flux de chaleur homogène dans l'espace séparant le fond 2 du tube 1 de la pile 8. La pile 8 permet par effet thermoacoustique la production d'un bruit A pile 8 in honeycomb structure is placed at a determined distance near the bottom 2 of the tube 1 in front of several nozzles 9 of torch type fixed on the bottom 2 and optimally arranged to have a homogeneous heat flow in the space separating the bottom 2 of the tube 1 from the stack 8. The stack 8 allows, by thermoacoustic effect, the production of a noise

dont la fréquence est inversement proportionnelle à la longueur L du tube 1. whose frequency is inversely proportional to the length L of the tube 1.

Pour éviter une déperdition de chaleur le fond 2 du tube est isolé de l'air ambiant par une couche isolante 10. Les buses sont alimentées par une source d'énergie comportant un comburant et un carburant composés respectivement d'acétylène et d'oxygène par exemple, stockés dans des capsules 11 et 12 disposées à l'intérieur de la coiffe 3 et commandées par des électrovannes non représentées. Un allumeur 13 de type arc électrique obtenu par décharge d'un condensateur ou tout dispositif équivalent, est To avoid heat loss, the bottom 2 of the tube is isolated from the ambient air by an insulating layer 10. The nozzles are supplied by an energy source comprising an oxidizer and a fuel composed respectively of acetylene and oxygen by example, stored in capsules 11 and 12 arranged inside the cap 3 and controlled by solenoid valves not shown. An igniter 13 of the electric arc type obtained by discharging a capacitor or any equivalent device, is

placé au droit du bec de sortie des buses 9. placed to the right of the nozzle outlet nozzle 9.

Une réserve de poudre noire 14 est fixée à l'extérieur du tube 1 sur le couvercle 4. Cette réserve de poudre noire doit permettre par exemple la propulsion de la munition par un mortier 15, comme représenté sur la figure A reserve of black powder 14 is fixed to the outside of the tube 1 on the cover 4. This reserve of black powder must, for example, allow the ammunition to be propelled by a mortar 15, as shown in the figure.

2, sur des distances comprises par exemple entre 100 et 200 mètres. 2, over distances of, for example, between 100 and 200 meters.

Une fois au sol, le capteur piézo-électrique 7 émet un signal à destination du découpeur pyrotechnique pour séparer, comme le montre la figure 3, le couvercle 4 et les ailettes de la munition. Les buses 9 sont alors allumées par l'allumeur 13 et des électrovannes, non représentées, qui Once on the ground, the piezoelectric sensor 7 emits a signal intended for the pyrotechnic cutter to separate, as shown in FIG. 3, the cover 4 and the fins of the ammunition. The nozzles 9 are then lit by the igniter 13 and by solenoid valves, not shown, which

libèrent le comburant et le carburant stockés dans les capsules 11 et 12. release the oxidizer and fuel stored in capsules 11 and 12.

L'échange de chaleur entre les buses 9 situées au fond du tube 1 et l'extrémité froide lb du tube 1 au contact de l'air ambiant au travers de la pile 8, produit un travail mécanique sous forme d'onde acoustique. Le tube constitue un résonateur quart d'onde dont la longueur d'onde de référence The heat exchange between the nozzles 9 located at the bottom of the tube 1 and the cold end 1b of the tube 1 in contact with the ambient air through the stack 8, produces mechanical work in the form of an acoustic wave. The tube constitutes a quarter wave resonator whose reference wavelength

est définie par la relation X=4L.is defined by the relation X = 4L.

La puissance acoustique rayonnée par le tube est définie par la relation: (' 2R4k2' Pmoy =,- I A titre exemple, en considérant une amplitude de pression dans le générateur PA de 0,2 bar,un rayon R de 38 mm, une impédance de l'air standard: z=pc=408 kg m-2 s-, un nombre d'onde k=3,7 met une fréquence de 200 Hz, la puissance acoustique Pmoy qui peut être obtenue est de l'ordre de 12 W. Cette puissance correspond à une intensité sonore de 0,1 mW/cm2 et à un niveau de bruit de l'ordre de 120 dB à 1 mètre de la source. Avec un rendement de 10%, la combustion oxy-acétylénique produit un pouvoir calorifique inférieur de l'ordre de 44KJ/gr. Ceci correspond a un débit de 0,16 gr/mn. Une autonomie de l'ordre de 30 minutes consomme The acoustic power radiated by the tube is defined by the relation: ('2R4k2' Pmoy =, - IA for example, considering a pressure amplitude in the PA generator of 0.2 bar, a radius R of 38 mm, an impedance standard air: z = pc = 408 kg m-2 s-, a wave number k = 3.7 puts a frequency of 200 Hz, the acoustic power Pmoy which can be obtained is of the order of 12 W. This power corresponds to a sound intensity of 0.1 mW / cm2 and a noise level of around 120 dB at 1 meter from the source. With an efficiency of 10%, the oxy-acetylene combustion produces a lower calorific value of around 44KJ / gr. This corresponds to a flow rate of 0.16 gr / min. Autonomy of around 30 minutes consumes

dans ces conditions 5 gr d'acétylène. under these conditions 5 gr of acetylene.

Naturellement, des ondes inférieures ou supérieures à 200 Hz peuvent aussi bien être produites, il suffit pour cela d'augmenter ou de Naturally, waves lower or higher than 200 Hz can be produced as well, it is enough for that to increase or

diminuer la longueur du tube 1.decrease the length of the tube 1.

Claims

1. Acoustic ammunition characterized in that it comprises a metal tube (1) closed at one end by a bottom (2) and closed at its other end by a removable cover (4), heating nozzles fixed inside of the tube on the bottom (2), a honeycomb stack (8) disposed inside the tube (1) above the heating nozzles (9), a source of energy for the supply of oxidant and fuel from the heating nozzles (9) enclosed inside an aerodynamic cap (3) fixed to the outside of the tube on the bottom (2), an empennage with deployable fins (5) and a propellant charge all fixed both outside the tube on the removable cover (4), a pyrotechnic cutter (6) placed between the cover (4) and the tube (1) to eject the cover (4) upon arrival at the end of flight ammunition on the ground, and a piezoelectric sensor (7) coupled to at least one igniter of the heating nozzles (9), to the energy source and to the pyrotechnic cutter to control the ejection of the cover (4) and sends the oxidant and fuel to the heating nozzles (9) and trigger a production of noise on the resonance frequency of the tube (1) produced by the energy exchange between the bottom (2) of the tube and its end

(1 b) in contact with ambient air when the cover is ejected.

2. Ammunition according to claim 1 characterized in that the energy source comprises acetylene as fuel and oxygen as

oxidizer.

3. Ammunition according to claims 1 and 2 characterized in that it

includes black powder as a propellant.

4. Ammunition according to any one of claims 1 to 3

characterized in that the hot part of the tube (1) located near the heating nozzles is isolated from the outside by a thermally insulating layer (10).

5. Ammunition according to any one of claims 1 to 4

characterized in that it comprises a tail (5) formed of fins

deployable fixed to the outside of the tube (1) on the removable cover (4).

6. Use of the ammunition according to any one of the claims

1 to 5 in a mortar.