Brevet FR2225759A1 — publié le 19741108

La présente invention concerne les dispositifs optiques d'observation à travers une paroi, permettant notamment de surveiller une zone où règne une ambiance hostile depuis un poste sépaerd de celle-ci parla paroi. Elle concerne particulièrement les dispositifs, dits épiscopes, utilisés notamment sur les engins blindés pour permettre au personnel de voir I'extérieur, Parmi les impératifs auxquels doivent répondre les dispositifs de ce type, on rencontre de plus en plus souvent l'étanchéité et la résistance aux chocs, vibrations et agents extérieurs.C'est notamment le cas pour les chars prévus pour le combat en ambiance nucléaire, qui exigent des épiscopes étanches, dont l'optique supporte un flux de rayonnement élevé sans opacification et l'action des agents abrasifs de l'atmosphère sans dégradation rapide de la face d'entrée, et dont le montage permette un remplacement rapide, ce qui se traduit par la néces situe d'éviter tout risque de coincement par déformation. Pour tenter de remplir toutes ces conditions, on a jus- qu'ici été amené à utiliser des blocs optiques en verre. Mais on se trouve alors devant un dilemme. Si on prend un bloc optique en verre sur tout le trajet du faisceau, on arrive à des poids très élevés, donc prohibitifs si l'on tient compte du grand nombre d'épiscopes à prévoir sur un char, soit en service, soit à titre de rechanges. Si on prévoit des organes d'entrée et de sortie séparés par de 11 air, on risque des condensations dans l'espace intermédiaire- et une étanchéité défectueuse. En conséquence, la première solution a été jusqu'ici la plus généralement employée. Par ailleurs, les solutions adoptées jusqu'ici pour rendre étanche la liaison entre bloc optique et boitier n'ont donné que des résultats imparfaits. La présente invention vise à fournir un dispositif répondant mieux que ceux existant antérieurement aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il élimine dans une large mesure les inconvénients ci-dessus. Dans ce but,l'invention propose notamment un dispositif optique d'observation à travers une paroi, comportant un bloc optique transparent fixé dans un boîtier destiné à être monté de façon étanche dans un passage ménagé dans la paroi et percé de de deux ouvertures destinées à se placer de part et d'autre de la paroi, le bloc optique renvoyant vers l'une des ouvertures le faisceau lumineux entrant par l'autre.Le bloc optique est cons titué d'au moins deux composants en matériaux différents traversés successivement par la lumière, les composants ayant des faces en regard perpendiculaires à l'axe du faisceau et collées 1 'ùne i 'autre par une matière transparente dtëpaisseur et de nature telles qu'elle tolère les dilatations différentielles entre les composants, ltun en verre et l'autre en matière synthétique, et le bloc est lié au boîtier par un enrobage étanche. Suivant un autre aspect de l'invention, le bloc optique est constitué d'au moins deux composants en matériau ininflammable traversés successivement par le faisceau et collés l'un à l'autre par une matière transparente de façon que le faisceau ne traverse pas d'air entre les ouvertures, d'où suppression du risque de condensations. L'invention sera mieux comprise i l'aide du complément de description qui suit ainsi que de la figure unique qui l'accompagne et montre un épiscope, en-coupe schématique suivant son plan médian. L'épiscope 10 peut être regardé comme constitué par un boîtier et un bloc optique Il maintenu dans le boîtier par un enrobage étanche 12. Le boîtier est, de façon classique, en deux parties 13 et 14 présentant des brides 15 fixées l'une à l'autre par des vis, non représentées. Dans la bride supérieure peut êre ménagée une gorge destinée à recevoir un joint d'étanchéité. Ce joint vient s'appliquer contre la face inférieure du blindage 16 dtun char portant l'épiscope. Ce dernier est fixé de façon amovible au blindage par des organes de démontage rapide (non représentés), tels que des genouillères. Le boîtier est percé de deux ouvertures 17 et 18 de part et d'autre du blindage, par lesquelles le faisceau de lumière entre et sort de l'épiscope. Le boitier doit répondre à plusieurs conditions, dans une certaine mesure contradictoires : il doit être ininflammable, avoir une résistance mécanique élevée, mais en même temps un faible allongement à rupture, de façon à éviter toute déformation sous l'effet des chocs qui interdirait l'enlèvement de ltépiscope. De plus,il est souhaitable que le matériau soit léger et permette de fabriquer un boîtier d'un prix acceptable. Les deux premières conditions peuvent être remplies avec un boîtier en alliage léger, dont le coût est toutefois élevé. Une solution préférable consiste à réaliser le boitier en matière synthétique, éventuelle ment renforcée par des fibres. On peut notamment employer - un polycarbonate chloré chargé de fibres de verre, tel que celui vendu par la Société Bayer sous la marque "MAKROLON" - un polyphényle oxyde, tel que celui vendu sous la marque qORYL" par General Electric - un polyester renforcé par des fibres de verre tissées. Le bloc optique est conçu pour n'interposer sur le trajet optique aucun espace rempli d'air, où pourraient se produire des condensations ou même du givre, et pour être de prix plus faible que celui auquel conduirait un bloc massif. Dans ce but, il comprend plusieurs composants collés suivant un ou des plans perpendiculaires à l'axe du fasiceau. Le composant constituant la face d'entrée doit pratiquement être en verre, qui résiste mieux que les plastiques aux poussières abrasives. Par contre, cet impératif joue moins pour le composant formant la fenêtre de sortie et surtout pour la partie médiane du trajet optique. Dans le mode de réalisation illustré, -le bloc optique ll comporte trois composants. Le composant d'entrée 17 est constitué par un prisme de verre, si nécessaire au cérium, présentant une face arrière réfléchissante (aluminisée par exemple) à 45e de la fenêtre d'entrée. La section peut être soit rectangle isocèle, soit (comme illustré) prolongée par une portion rectangulaire. La face terminale du composant 17 est fixée par collage à un composant intermédiaire parallèlépipédique 18, en matière plastique pour réduire le poids de 1' ensemble. On peut notamment le constituer en polymdthacrylate de méthyle, qu'on peut obtenir avec une bonne homogénéité et qui a l'avantage d'être très léger (densité de l,18 environ au lieu de 2,5 pour les verres courants). La colle doit être de nature telle qu'elle supporte les dilatations différentielles et les chocs tout en étant transparente et homogène. Pratiquement, on utilise une colle à base de silicone, sous une épaisseur de l à 3 mm au moins. Le composant de sortie 20 peut être similaire au composant 17 et fixé de la même façon ; il est en effet préférable d'utiliser du verre, car la métallisation de la face à 450 adhère en général moins sur le plastique. Entre le boîtier et le bloc optique Il est prévu un enrobage qui a deux fonctions principales. Il maintient de façon légèrement élastique le bloc optique et assure l'étanchéité de la liaison avec le boîtier. Cet enrobage sera formé in situ en un matériau qui ne doit pas se déformer de façon permanente en cas de chocs, mais a avantageusement un effet amortisseur, ce qui implique des propriétés visco-élastiques plutôt qu'élastiques. Enfin, il doit surtout tolérer sans se rompre les dilatations différentielles des trois composants, verre, matière plastique et matière constitutive du boîtier. Parmi les matériaux les plus avantageux, on peut citer - les colles au silicone polymérisables à froid, à un primaire et un composant, - divers élastomères synthétiques, généralement à deux composants, - celles des mousses polvuréthanes qui ne présentent pratiquement qu'une porosité fermée, ou, en d'autres termes, des pores non communicants dans la masse. On choisira, au lieu des mousses à temps de prise court, généralement utilisées dans l'industrie, des compositions à temps de formation moyen, mais qui ont l'avantage de ne développer que des pressions beaucoup plus faibles, n'imposant pas de contrainte excessive au boîtier. Il faut incidemment noter que l'emploi en association de composants en verre et plastiques pour constituer le bloc optique permet de diminuer les dilatations différentielles entre bloc optique et boîtier. En effet, le coefficient de dilatation des matériaux envisagés plus haut pour le boîtier, plastiques chargés et alliages légers, est compris entre 25 x î6 6 et 80 x îo6, très supérieur à celui du verre, de l'ordre de 8 x îo6, mais inférieur à celui des polyméthacrylates tels que celui connu sous la marque "ALTUGLAS", de l'ordre de 100 x 10-6 . Le dispositif optique suivan l1invention est relativement facile à fabriquer : les composants 17, 18, 19 du bloc optique sont d'abord assemblés par collage, puis insérés dans une des pièces du boîtier où elles sont maintenues par des cales réparties 21 d'épaisseur convenable, correspondant à celle de l'enrobage (1 mm au moins en général). Le boîtier est refermé. Les fenêtres sont protégées par des organes d'obturation provisoire 22 en un matériau n'inhibant pas la prise du matériau d'enrobage. On aspire ensuite par différence de pression le matériau d'enrobage par un trou 23. A titre d'exemple, on peut ainsi réaliser des épiscopes de dimensions courantes (environ 200 mm de décalage entre les axes des fenêtres, 160 mm de largeur et 60 mm d'épaisseur) dont le poids ne dépasse pas 4,3 kg bien que la to alité du trajet optique soit dans un milieu solide. L'invention ne se limie.évidemment pas au mpde parti culier de réalisation qui a été représenté et décrit à titre d'exemple et il va sans dire que la portée du présent brevet s'étend à toute variante des dispositions décrites restant dans le cadre des revendications ci-jointes. REVENDICATIONS 1. Dispositif optique d'observation à travers une paroi, comportant un bloc optique transparent fixé dans un boîtier destiné à etre monté de façon étanche dans un passage ménagé dans la paroi et percé de deux ouvertures destinées à se placer de part et d'autre de la paroi, le bloc optique renvoyant vers l'une des ouvertures le faisceau lumineux entrant par 11 autre, caractérisé en ce que le bloc optique est constitué d'au moins deux composants en matériaux différents traversés successivement par la lumière, les composants ayant des faces en regard perpendiculaires à 1'axe du faisceau et collées l'une à l'autre par une matière transparente d'épaisseur et de nature telles qu'elle tolère les dilatations différentielles entre les composants, l'un en verre et l'autre en matière synthétique, et en ce que le bloc est lié au boitier par ùn enrobage sensiblement étanche. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les épaisseurs de colle et d'enrobage sont de 1 mm au moins. 3. Dispositif optique d'observation à travers une paroi, comportant un bloc optique transparent fixé dans un boîtier destiné à être monté de façon étanche dans un passage ménagé dans la paroi et percé de deux ouvertures destinées à se placer de part et d'autre de la paroi, le bloc optique renvoyant vers l'une des ouvertures le faisceau lumineux entrant par l'autre, caractérisé en ce que le bloc optique est constitué d'au moins deux composants en matériau ininflammable traversés successivement par le faisceau et collés l'un à l'autre par une matière transparente de façon que le faisceau ne traverse par d'air entre les ouvertures, et en ce que le bloc est lié au boîtier par un enrobage sensiblement étanche, présentant une adhérence élevée sur le boîtier et le bloc optique, de coefficient de dilatation comparable, sous une épaisseur d'au moins 1 mm. 4. Dispositif selon la revendication l, 2 ou 3, constituant épiscope, caractérisé en ce que le bloc optique est constitué de deux composants réflecteurs terminaux en verre et d'un composant central à faces d'entrée et de sortie parallèles en matière synthétique. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux composants terminaux sont des prismes rectangles isocèles en verre. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enrobage est constitué de polysiloxane ou d'élastomère synthétique vulcanisé in situ, ou de mousse de polyuréthane à très faible porosité ouverte formée in situ. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le boiter est en deux pièces assem bolées, d'alliage léger, de matière plastique renforcée par des fibres de verre, ou de polyester renforcé par du tissu de verre. 8. Procédé de fabrication de dispositifs optiques d'observation à travers une paroi, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce quton met en place le bloc optique dans le bottier en ménageant à l'aide de cales l'intervalle destiné à recevoir l'enrobage et en ce qu'on introduit dans le boîtier, par différence de pression, le matériau constitutif de l'enrobage avant prise de celui-ci.