Brevet FR2326677A1 — publié le 19770429

La présente invention a pour objet un dispositif équipant une torpille pour détecter la proximité d'une cible et pour commander automatiquement l'explosion de ladite torpille. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des armes, spécialement des torpilles et des dispositifs de détectiondecible équipant celles-ci. Les torpilles immergées, se déplaçant à une profondeur constante audessous de la surface, sont équipées de dispositifs auto-directeurs qui les dirigent vers la cible et qui détectent llapproche de celle-ci pour commander automatiquement l'explosion de la torpille. Cependant, ces dispositifs, magnétiques ou acoustiques, manquent de précision dans la détection de proximité de la cible qui est généralement une coque de navire. On sait que des ondes de choc bien caractérisées, ctest- -dire très brèves, à front très raide et apériodiques, émises dans l'eau, se réfléchissent en atteignant la surface. Elles se réfléchissent également si elles rencontrent un obstacle incompressible, par exemple la carène d'un navire. Mais,dans les deux cas, la réflexion n'est pas la même. L'onde réfléchie par la surface est une onde de dépression tandis que l'onde réfléchie par la coque d'un navire est une onde de pression. Un récepteur d'ondes de pression polarisé distingue facilement ces deux types d'échos, à condition que l'onde de choc soit brève, d'une durée inférieure au temps de trajet aller retour de l'onde et de l'écho et qu'elle soit parfaitement apériodique de sorte que des ondes parasites ne risquent pas de se confondre avec l'écho. L'objectif de la présente invention est d'utiliser ce phénomène pour améliorer la détection de proximité d'une cible flottante ou immergée, notamment d'une coque de navire de surface sous lequel passe une torpille. Un autre objectif de la présente invention est d'obtenir un dispositif de détection de la proximité d'une coque de navire de surface, suffisamment précis pour commander automatiquement l'explosion d'une torpille immergée lorsqu'elle passe exactement au-dessous du navire, de telle sorte que les effets de l'explosion sur le navire soient les plus efficaces et entraînent la rupture de la coque. Cet objectif est atteint en équipant une torpille immergée d'une série de charges d'explosif détonant, de moyens pour commander les mises à feu successives de ceux-ci et d'un récepteur polarisé pour capter les échos des ondes de choc émises par chaque détonateur et réfléchies vers le bas soit par la surface, soit par la partie de coque immergée d'un navire ou tout autre cible flottante ou immergée. Les charges explosives sont constituées d'un explosif brisant ou détonant, par exemple de fulminate de mercures dont la détonation engendre une onde de choc très brève, dont la durée est de l'ordre de 0,1 milliseconde et parfaitement apériodique. Selon une caractéristique de l'invention, chaque charge explosive est constituée par un détonateur placé dans un canon creusé dans un bloc de métal disposé dans un logement creusé dans la partie supérieure du carénage de la torpille et ouvert vers le haut. Chaque canon est formé par un alésage cylindrique débouchant sur les deux faces du bloc métallique. L'extrémité de l'alésage située du côté de la torpille comporte un obturateur étanche à travers lequel passent les conducteurs de mise à feu du détonateur. L'autre extrémité de l'alésage tournée vers l'extérieur peut communiquer librement avec la mer. Dans ce cas, les gaz résultant de l'explosion du détonateur forment une bulle et celle-ci risque de produire des pseudo-périodes dues aux implosions et expansions qu'elle subit de façon oscillante au contact de l'eau de mer. Dans ce cas, on doit utiliser des détonateurs contenant de faibles quantités d'explosif, inférieures à 500 milligrammes, afin de réduire le volume de la bulle de gaz et l'amplitude des pseudo-périodes. Dans un autre mode de réalisation, l'extrémité de l'alésage tournée vers ltexterieur communique avec la mer par l'intermediaire de plusieurs orifices de petit diamètre, par exemple des orifices ayant un diamètre de l'ordre du millimètre. Cette solution présente l'avantage de laminer la bulle formée par les gaz de l'explosion et de réduire les ondes parasites dues aux pseudo-pério- des sans trop réduire l'amplitude de l'onde de pression. Dans un troisième mode de réalisation, l'extrémité de l'alésage tournée vers l'extérieur est obturée. par une membrane étanche qui résiste à la pression des gaz produits par l'explosion du détonateur contenu dans l'alésage. Il n'y a donc plus formation de bulle ni d'ondes parasites dues aux pseudo-périodes. La membrane transmet l'onde de choc. De préférence, on utilise une membrane déformable qui s incurve brutalement au moment de l'explosion et c'est cette déformation qui produit l'onde de choc sans bulle de gaz. Le dispositif selon l'invention équipe une torpille comportant un dispositif auxiliaire de détection de cible de tout type connu qui indique la pro ximité d'une cible avec une certaine imprécision. Le dispositif selon l'invention est destiné à améliorer la détection de proximité de cible fournie par le dispositif auxiliaire équipant déjà la torpille. Le dispositif selon l'invention comporte un programmateur qui comman-de automatiquement les mises à feu successives des charges explosives, à une cadence déterminée, à partir du moment où le dispositif de détection auxiliaire indique la proximité d'une cible c' est-a-dire indique que la distance de celleci est tombée au-dessous d'un seuil. Tant que la torpille n'est pas arrive sensiblement au-dessous de la cible, le récepteur d'écho polarise n indique pas de signal positif. Dès qu'il indique un écho positif ou, pour accroître la sécurité, plusieurs échos positifs, des moyens sont prévus pour accélérer automatiquement la cadence du programmateur et pour commander automatiquement la mise à feu de la torpille après réception d'un nombre prédéterminé d'échos positifs successifs.Ce nombre est prédéterminé avant le lancement en fonction de la vitesse de la torpille, de la largeur prévisible de la coque du navire et de la cadence accélérée du programmateur pour que la torpille explose, autant que possible, lorsqu'elle passe à l'aplomb du navire ennemi. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte des moyens pour commander automatiquement l'arrêt du programmateur dès qu'un ou plusieurs échos positifs ont été détectés par le récepteur polarisé ; des moyens pour commander ensuite automatiquement les mises à feu successives des charges explosives dès que le récepteur polarisé reçoit un écho positif ; des moyens pour comparer entr'elles les durées des intervalles de temps qui séparent les mises à feu successives des charges explosives et des moyens pour commander automatiquement l'explosion de la torpille à l'instant où cette duree a fini de décroÎ- tre et commence à croître. Cet instant correspond théoriquement au moment où la torpille passe exactement à l'aplomb de la cible. Cependant la houle peut créer des perturbations. Le résultat de l'invention est un nouveau dispositif équipant les torpilles et permettant d'accroître la précision de la détection d'une cible immergée, notamment de la coque d'un navire de surface. Ce dispositif présente l'avantage d'être simple, robuste et très fiable. Les ondes de choc produites sont très bien individualisées avec un front très raide et sans ondes parasites et le dispositif est très fiable. Les polarités opposées des échos réfléchis par la surface de la mer et par une coque de navire permettent d'identifier sans risque de confusion les échos provenant d'une cible. Les mises à feu successives des charges explosives équipant le dispositif permettent de localiser la cible avec précision et de commander automatiquement la mise à feu de la torpille au moment où la position relative de celle-ci par rapport au navire est la plus favorable. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, des modes de réalisation et de mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 est une représentation schématique du trajet d'une torpille. La figure 2 est un diagramme des ondes de pression et des echos. La figure 3 est une coupe longitudinale d'une torpille équipée d'un dispositif selon l'invention. La figure 4 est une vue en perspective d'un bloc métallique percé de canons. Les figures 5, 6 et 7 représentent en coupe transversale divers modes de réalisation dtun canon. La figure 1 represente une torpille immergée 1 qui se déplace dans le sens de la flèche en suivant la trajectoire xx', a profondeur d'immersion constante, par exemple à dix mètres. Cette torpille se dirige vers un navire de surface 2 pour l'attaquer. Elle est lancée en direction de la cible et équipée d'un dispositif de guidage autodirecteur qui la maintient dirigée vers la cible. Elle comporte également un dispositif auxiliaire détecteur, par exemple un détecteur magnétique, qui indique avec une certaine imprécision la proximité du navire 2 et commande automatiquement jusqu'à maintenant l'explosion de la torpille. La torpille 1 est équipée, en outre, d'un dispositif complémentaire pour détecter la proximité de la cible. Lorsque la torpille arrive au point B, le détecteur auxiliaire, qui l'équipe normalement, indique, de façon relativement imprécise, la présence d'une cible à une distance inférieure à un seuil. Le dispositif complémentaire selon l'invention est destiné à améliorer la précision de la détection de la cible lorsque la torpille se trouve à proximité de celle-ci, par exemple dans un rayon de dix à cinquante mètres. Au point B,le dispositif selon l'invention est mis automatiquement en route et il émet alors périodiquement des ondes de choc dirigées vers la surface. Le dispositif comporte en outre un récepteur d'ondes de pression qui capte les échos venant du haut. Ce récepteur est de tout type connu, par exemple un transducteur piezo-électrique. La figure 1 représente en 3 le lobe utile de l'ensemble émetteur récepteur, c'est-à-dire l'espace à l'intérieur duquel doit se trouver un obstacle réfléchissant pour que l'-écho soit capté avec une intensité suffisante. Au point B, l'onde de choc est réfléchie par la surface de lamer. Lorsque la torpille arrive au point C, l'onde de choc rencontre la coque du navire 2 et est réfléchie par celle-ci. La figure 2.représente un diagramme des ondes de pression. Les ordonnées représentent les pressions et les abscisses, la distance parcourue par la torpille le temps qui est proportionnel à la distance, puisque la torpille se déplace à vitesse constante. On représente la première onde de choc émise au point B1 et E1 l'écho réfléchi par la surface. Le dispositif émet ensuite automatiquement, à une cadence déterminée, des ondes de choc 02, 03, etc ...,. et le récepteur reçoit les échos E2 E3 etc ..... réfléchie par la surface. Arrivé au point C, le dispositif émet l'onde de choc On et capte I'é- cho En réfléchi par la coque du navire. Cet écho est de même sens que l'onde de choc On tandis que les échos El, E2 etc ..... réfléchis par la surface sont de sens inverse. Le récepteur d'échos est un récepteur polarise qui n engendre un signal que dans le cas où l'onde de pression est positive. Le bon fonctionnement d'un dispositif selon l'invention est lié à la qualité des ondes de choc. Celles-ci doivent être brèves de telle sorte que leur durée soit inférieure au trajet aller et retour de l'onde. Elles doivent également être apériodiques de telle sorte que les ondes de choc successives ne se superposent pas aux échos. Elles doivent avoir une intensité suffisante pour que l'écho soit nettement perceptible et ne risque pas d'être confondu avec le bruit dc round. --l faut donc éviter que les ondes de choc ne soient amorties par la coque de la torpille. Une caractéristique importante de -l'invention est donc la constitution de l'émetteur d'ondes de choc expliquée ci-après. La figure 3 représente une torpille 1. Celle-ci comporte un dispositif auxiliaire la logé à l'avant pour détecter la proximité d'une cible. Selon l'invention, elle comporte également un logement 4 situé dans la partie supé- rieure du carénage et ouvert vers le haut. Dans ce logement est disposé un bloc métallique 5 dans lequel sont creusés des canaux cylindriques 6 traversant le bloc de part en part. Dans chaque canal est placé un détonateur 7. Lorsque le détonateur contenu dans un canal est mis à feu, le canal se comporte comme un canon qui résiste à la pression des gaz et émet une onde de choc par son embouchure supérieure, l'embouchure inférieure étant obturée de façon étanche. Le logement 4 étant ouvert vers le haut, rien ne s'oppose à la progression de l'onde de pression. La torpille porte un récepteur piézo-électrique 8 muni d'un capteur 9 qui capte les échos provenant de la surface. On a représenté schématiquement, sur la figure 3, les circuits électriques qui composent le dispositif selon l'invention. Ceux-ci se composent d'un programmateur 10 duquel partent les conducteurs 11 de mise à feu des détonateurs. Ce programmateur est mis en route automatiquement par le détecteur auxiliaire et il déclenche ensuite périodiquement les mises à feu des détonateurs successifs. La cadence des mises à feu est prédéterminée en fonction de la vitesse de progression de la torpille de telle sorte qu'un nouveau détonateur explose lorsque la torpille a parcouru une distance donnée, par exemple tous les deux mètres. Dès que le détecteur 8 détecte un écho positif ou,de préférence, plusieurs échos positifs successifs pour éliminer tout risque d'erreur, il agit sur le programmateur 10 pour augmenter la cadence des mises à feu des détonateurs afin d'accroître la précision de la détection. Par exemple, la cadence des détonations est portée à une valeur telle que la distance parcourue par la torpille entre deux détonations successives n'est plus que de 0,50 mètre. Connaissant la largeur du lobe utile 3, la largeur probable de la coque du navire 2 et la distance parcourue par la torpille entre deux détonations successives, on connaît le nombre d'échos positifs que doit capter le récepteur 8 pour que la torpille se trouve sensiblement à l'aplomb du navire.Un compteur d'impulsions 12 compare le nombre d'échos positifs captés par le récepteur 8 à un nonr bre prédéterminé, égal à ce nombre connu et commande automatiquement l'explosion de la torpille dès que ce nombre est atteint. En variante, dès que le récepteur 8 capte un ou plusieurs échos positifs successifs, il arrête automatiquement la programmateur 10 et c'est la réception de chaque écho positif qui commande la mise à feu du détonateur suivant. Les détonations successives se succèdent alors à une cadence très rapide car le temps de trajet aller-retour de l'onde et de l'écho est de l'ordre du centième de seconde. Le dispositif comporte des moyens pour comparer les intervalles de temps qui séparent les détonations successives et pour commander automatiquement l'explosion. de la torpille à l'instant où la durée de ces intervalles cesse de décroître et commence à croître. Cet instant correspond théoriquement au passage de la torpille à l'aplomb du point le plus bas de la coque. Ce procédé permet donc théoriquement de commander l'explosion de la torpille, avec une très grande precision,exactement au-dessous du plan de symétrie longitudinale du navire. Les mouvements de la houle peuvent cependant provoquer des erreurs dans ce procédé. La figure 2 montre que les ondes de pression doivent être très brèves. Ce résultat a pu etre atteint en utilisant des charges d'un explosif brisant par exemple du fulminate de mercure ou tout autre explosif utilisé pour fabriquer des détonateurs. On a pu ainsi arriver à produire des ondes de pression d'une durée de l'ordre du dix millième de seconde. Une condition nécessaire au bon fonctionnement d'un dispositif selon l'invention est d'arriver à produire des ondes de choc parfaitement apériodiques ou suffisamment amorties pour que les ondes de compression parasites aient une amplitude nettement inférieure à celle des échos afin qu'on ne risque pas de les confondre avec ceux-ci. Cette condition crée une difficulté importante car la détonation de la charge explosive engendre obligatoirement une bulle de gaz. Lorsque celle-ci arrive au contact de l'eau, sa température et son volume varient brutalement. La variation de volume est oscillante et crée dans la mer des pseudo-périodes c'est-à-dire des ondes de pressions parasites alternatives qu'il faut éviter. La figure 4 représente, en perspective, un bloc métallique 5 comportant trois rangées de canons 6 dans chacun desquels est placé un détonateur. Bien entendu, le nombre de rangées et de canons dans chaque rangée peut varier. La figure 5 est une coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'un canon 13. Le détonateur 14 contenu dans une capsule étanche est placé dans le canon dont l'orifice inférieur est obturé de façon étanche par un bouchon fileté 15, à travers lequel passent les conducteurs 16 de mise à feu du détonateur. L'orifice supérieur du canon est ouvert et communique librement avec la mer. Les gaz de combustion de la charge explosive sont éjectés directement dans la mer. La bulle qui se forme donne naissance à des pseudo-périodes parasites mais l'expérience montre que l'intensité de celles-ci n'est pas gênante si l'on utilise des charges d'explosif très faibles, par exemple des charges de fulminate de mercure comprises entre 100 et 300 milligrammes. La figure 6 représente en coupe transversale un deuxième mode de réalisation d'un canon 17 dans lequel est placé un détonateur 18. L'orifice inférieur du canon est obturé par un bouchon fileté 19. L'orifice supérieur communique avec la mer par l'intermédiaire d'orifices 20 de petit diamètre, par exemple des orifices de l'ordre du millimètre. La bulle de gaz de combustion est ainsi fractionnée ce qui diminue la production d'ondes parasites. Ce mode de réalisation permet d'utiliser des charges explosives plus importantes que le précédent, par exemple des charges de l'ordre de plusieurs centaines de milligrammes de fulminate de mercure. La figure 7 représente, en coupe longitudinale, un troisième mode de realisation d'un canon 21 contenant un détonateur 22, dont l'orifice inférieur est obturé par un bouchon fileté 23. L'orifice supérieur est obturé par une membrane étanche 24, suffisanr ment résistante pour supporter la pression créée par les gaz de combustion. Cette cloison est déformable et on a représenté en pointillés 25 la forme qu'elle prend, par retournement, sous l'effet de la détonation. C'est ce retournement brutal de la membrane qui crée l'onde de choc. Aucune bulle de gaz ne vient en contact avec l'eau et tout phénomène de pseudo-période est ainsi évité. Ce mode de réalisation permet d'utiliser des charges explosives plus importantes. Bien entendu, diverses modifications équivalentes pourront etre apportées aux exemples décrits sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif équipant une torpille immergée pour détecter la proximité d'une cible, caractérisé en ce qu'il est composé d'une série de charges d'explosif détonant, de moyens pour commander les Dises à feu successives de ceux-ci et d'un récepteur polarisé pour capter les échos des ondes de choc émises par chaque détonateur et réfléchies vers le bas. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites charges sont constituées par des détonateurs placés chacun dans un canon creusé dans un bloc de métal disposé dans un logement creusé dans la partie supérieure du carénage de ladite torpille et ouvert vers le haut. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits canons sont formés par des alésages cylindriques débouchant sur les deux faces du dit bloc, dont l'extrémité située du côté de la torpille comporte un obtu rateur étanche à travers lequel passent les conducteurs de mise à feu du détonateur. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité dudit alésage tournée vers l'extérieur de la torpille communique librement avec la mer. 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité dudit alésage tournée vers l'extérieur communique avec la mer par l'intermédiaire de plusieurs orifices de petit diamètre. 6 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité du dit alésage tournée vers l'extérieur est obturée par une membrane étanche résistant à la pression des gaz produits par l'explosion du détonateur con tenu dans l'alésage. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite membrane est déformable. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un programmateur qui commande automatiquement les mises à feu successives des charges explosives à une cadence déterminée, à partir du moment où le dis positif auxiliaire de détection de cible indique la proximité d'une cible. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour accélérer automatiquement la cadence dudit programmateur des qu'un ou plusieurs échos positifs ont été détectés par ledit récepteur pola risé et des moyens pour commander automatiquement la mise à feu de la tor pille après réception d'un nombre prédéterminé d'échos positifs successifs. 10- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour commander automatiquement l'arrêt dudit programmateur dès qu'un ou plusieurs echos positifs ont été détectés par ledit récepteur polarisé ; des moyens pour commander ensuite automatiquement les mises à feu successives des charges explosives dès que ledit récepteur polarisé reçoit un écho positif ; des moyens pour comparer entr'elles les durées des intervalles de temps qui séparent les mises à feu successives des charges explosives et des moyens pour commander automatiquement l'explosion de la torpille à l'instant où cette durée à fini de décroÎtre et commence à croître.