Brevet FR2634895A1 — publié le 19900202

DESCRIPTION Procédé de contrôle de la vitesse d'un projectile, dispositif pour sa mise en oeuvre et cible détectrice d'impact utilisée dans ce dispositif. La présente invention concerne un procédé pour contrôler ou mesurer la vitesse d'un 'projectile, tel qu'une balle d'arme à feu, et a trait également à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé ainsi qu'à une cible détectrice d'impact utilisée dans ce dispositif. Les procédés actuels de ce type, qui se fondent tous sur la détection du passage du projectile en deux points de sa trajectoire, ne peuvent être mis en oeuvre de façon satisfaisante qu'à l'intérieur d'enceintes spécialement 'aménagées à cet effet, notamment dans les laboratoires de balistique. En plein air, la précision des mesures effectuées est en effet grandement affectée par des sources de perturbations extérieures, comme par exemple la lumière ambiante dans le cas des procédés optiques ou encore les vibrations du sol, le vent ou l'onde de choc d'un tir voisin, dans le cas des procédés utilisant un accéléronètre. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un procédé pour contrôler la vitesse d'un projectile par comptage du temps qu'il met pour parcourir un tronçon de mesure de longueur connue, de sa trajectoire, procédé qui se caractérise en ce que, après avoir délimité ledit tronçon de mesure à l'aide de deux cibles de faible resistance à la perforation, on propulse le projectile sur la première cible en se plaçant dans l'alignement de la seconde et lton capte ensuite les ondes sonores émises successivement par l'impact du projectile sur la première et la seconde cible pour respectivement déclencher puis arrêter le comptage du temps de parcours du tronçon de mesure par le projectile. La détection sonore de l'impact du projectile sur les deux cibles rend les mesures effectuées insensibles aux sources de perturbation extérieures, comte la lumière ambiante, les vibrations du sol, le vent, etc... La perte d'énergie cinétique du projectile lors de son passage à travers les deux cibles de faible résistance à la perforation étant par ailleurs négligeable, on dispose grâce à l'invention d'un procédé fiable de contrôle ou de mesure de la vitesse d'un projectile, qui peut être utilisé en plein air. Le procédé selon l'invention intéressera donc tout par-ticulièrement les membres des clubs de tir qui pourront le mettre en oeuvre directement sur le champ de tir sans avoir à s'entourer d'une enceinte de mesure coûteuse. Le dispositif conçu pour la mise en oeuvre de ce procédé se caractérise en ce qu'il comprend deux cibles faites en un matériau de faible résistance à la perforation, qui sera de préférence du polystyrène expansé, et placées en alignement mutuel, à une d stance connue l'une de l'autre et dans des plans transversaux à la trajectoire du projectile, ces cibles portant chacune un transducteur électro-acoustique dont la sortie électrique peut être connectée à une entrée repective d'un appareil électronique de chronomètrie. Ce dispositif, qui est d'une mise en place et d'une utilisation relativement simples, présente en outre l'intérêt de n'être constitué que de composants de prix modéré. Avantageusement, les deux cibles sont centrées sur un même axe sensiblement perpendiculaire à leur surface et sont, de préférence, de formes et dimensions identiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, les transducteurs électro-acoustiques des deux cibles sont positionnés à une même distance du centre de ces dernières. Toutes ces dispositions ont pour but d'affiner la précision des mesures effectuées, en établissant les mêmes conditions de détection de l'impact sonore sur les deux cibles. En outre, chaque cible est de préférence de forme rectangulaire et le transducteur électro-acoustique qu'elle porte est placé dans l'un de ses coins pour se trouver à l'écart de la zone centrale d'impact de la cible, normalement transpercée par le projectile. En étant dotée de grandes dimensions, les deux cibles pourront en outre être réutilisées plusieurs fois. Dans le cas où le projectile testé est subsonique, il sera par ailleurs préférable qu'au moins le transducteur électro-acoustique de la cible destinée à être atteinte en premier par le projectile soit fixé sur le dos de cette dernière, de façon à être à l'abri du bruit de la détonation de l'arme à feu, dont l'onde atteindra la cible avant le projectile. Dans un premier mode de réalisation, les transducteurs électroacoustiques sont des microphones, chacun d'eux étant de préférence logé à l'intérieur d'un capuchon collé sur la surface de la cible correspondante. Ce capuchon joue le rôle d'un isolateur acoustique pour le microphone qui dès lors ne captera~essentiellement que la pression de l'onde sonore transmise par la cible lorsqu'elle est touchée par le projectile. Dans un second mode de réalisation qui sera retenu à titre préférentiel, comme étant encore mieux isolé vis-à-vis des bruits ambiants, y compris le bruit de la détonation chacun des transducteurs électro-acoustiques est constitué par un capteur piezo-électrique en forme de pastille, inséré dans l'épaisseur de la cible correspondante. Quant à l'appareil électonique de chronométrie utilisé dans le dispositif selon la présente invention, il aura de préférence un circuit comprenant essentiellement deux comparateurs de même tension de référence, destinés chacun à recevoir sur leur entrée de comparaison le signal de sortie filtré d'un transducteur électro-acoustique respectif; et une bascule monostable dont les deux entrées de commande sont repectivement raccordées aux sorties des oomparateurs. Le Filtrage permet d'isoler le signal propre au seul bruit de l'impact. Cette conception particulière du circuit de l'appareil de chronométrie permet notananent de compenser avantageusement, grâce à l'intervention des comparateurs, les imprécisions dans le déclenchement et l'arrêt du comptage du temps de parcours du projectile, qui pourraient survenir en raison des différences d'intensité sonore de l'impact de ce dernier sur les cibles. Le signal continu rectangulaire de sortie de la bascule mosnostable, dont la durée représente dès lors le temps précis de parcours du projectile entre les deux cibles, peut ensuite être utilisé pour commander un moyen d'affichage numérique de ce temps, ou piloter un microprocesseur programmé pour calculer instantanément et afficher la valeur numérique exacte de la vitesse du projectile en fonction de la distance connue séparant les deux cibles. Un dispositif de contrôle de la vitesse d'un projectile, conforme à l'invention, va maintenant être décrit plus en détails, mais uniquement à titre d'exemple non-limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de côté schématique de ce dispositif - la figure 2 est une vue arrière de l'une des cibles utilisées dans le dispositif de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe, à plus grande échelle, effectuée selon la ligne III-TII de la figure 2 - la figure 4 est un schéma du circuit de l'appareil électronique de chronométrie utilisé dans le dispositif de la figure i - la figure 5 est un chronogramme des signaux prélevés en différents points de ce circuit ; et - la figure 6 est une vue analogue à la figure 3, illustrant une variante de réalisation du transducteur électrs-acoustique visible sur cette figure. Le dispositif de contrôle de la vitesse d'un projectile, exemplifié ici, est conçu à partir de deux cibles détectrices d'impact 1, 2, identiques en forme et dimensions. Dans leur position d'utilisation, illustrée par la figure 1, ces cibles sont placées à courte distance l'une de l'autre, respectivement dans deux plans sensiblement parallèles entre eux et perpendiculaires à un axe centralX commun aux deux cibles. Dans 1' exemple représenté Sur' les figures : chacune bes cibles 1, 2 est plus précisément formée par un carreau de polystyrène expansé 3 ou 4 de 40 cm x 40 cm pour une épaisseur de 2 cm, portant sur sa face arrière 3a ou 4a un microphone miniature 5 ou 6, qui sera de préférence le modèle connu sous le type "Electret". Ces deux microphones 5,6 sont positionnés à égaIe distance d du centre O de leurs cibles respectives 1, 2 et, plus particulièrement, dans un même coin supérieur de ces dernières, comme le montre la figure 2. La figure 3 montre par ailleurs que sur chaque cible 1 ou 2, le microphone 5 ou 6 est fixé à l'intérieur d'un capuchon creux en matière plastique 7 lui-même collé au dos de la cible par un simple morceau d'adhésif double-face 8. Ce capuchon 7 réalise une étanchéité acoustique totale entre le milieu extérieur et la surface 9, sensible au bruit, du microphone, qui est tournée vers la cible. Sur la figure 3, on peut encore voir les deux fils conducteurs de sortie 10 et 11 de chaque microphone 5 ou 6 qui sortent du capuchon à l'arrière de celui-ci pour, comme le montre la figure 1, venir se connecter aux bornes d'une entrée correspondante 12 ou 13 d'un appareil électronique de chronomètrie 14 dont le circuit est représenté sur la figure 4. Ce circuit se compose principalement de deux branches identiques, l'une étant associée au microphone 5 de la cible avant 1 et l'autre à celui 6 de la cible arrière 2. Chacune de ces branches de circuit renferme un comparateur de signaux 15 ou 16 dont l'une des entrées reçoit une tension de référence Vo identique pour les deux comparateurs, et dont la seconde est connectée au travers d'un filtre classique 23 ou 24, à l'entrée 12 ou 13 de l'appareil 14, correspondant au microphone associé 5 ou 6. Par ailleurs, les sorties des deux comparateurs 15, 16 sont raccordées aux entrées de commande d'une bascule monostable 17 de type connu dont la sortie pilote un microprocesseur 18 lui-même couplé à une fenêtre d'affichage numérique 19 de l'appareil 14. On va maintenant décrire le mode d'utilisation et de fonctionnement du dispositif qui vivent d'être décrit. L'utilisateur pointe son arme à feu en direction de la face frontale 3b de la cible avant 1, tout en se plaçant dans l'alignement de la cible arrière 2. La balle, qui est alors tirée, émet, lors de son impact sur la cible 1, une onde sonore dont la pression est transmise à travers cette dernière au microphone 5 qu'elle porte. Celui-ci délivre alors un signal électrique oscillant amorti représenté sur le diagramme A de la figure 5. Le comparateur 15 transforme ce sisal A après filtrage en un train d'impulsions rectangulaires représenté sur le diagramme B. Le flanc montant de la première impulsion déclenche la bascule monostable 17 dont la sortie passe alors au niveau haut, comme cela ressort du diagramme C de la figure 5. Après avoir traversé la cible avant 1, avec une perte d'énergie cinétique négligeable en raison de la faible résistance à la perforation de cette dernière, le projectile percute la cible arrière 2 en émettant la' encore une onde sonore captée par le microphone correspondant 6. Le signal électrique émis par ce dernier est alors transformé, de la même façon que pour le premier microphone 5, en un train d'impulsions rectangulaires, (voir diagramme D), dans le comparateur 16. Le flanc montant de la première impulsion de ce second train change l'état de la bascule 17 dont la sortie passe alors au niveau bas, comme on peut le vzir sur le diagramme C. Le signal rectangulaire continu de sortie C de la bascule 17, qui représente très précisément le temps T mis par le projectile pour parcourir la distance D séparant les deux cibles, est alors appliqué à 1' entrée du microprocesseur 18 qui, à. l'aide d'un logiciel adapté à cette fin, calcule la vitesse correspondante du projectile au moyen de la valeur, préalablement déterminée, de cette distance, qui selon l'invention se situera de préférence entre 1 et 2 m. L'affichage numérique de cette vitesse est réalisé ensuite par la fenêtre 19. Il va de soi que de nombreuses modifications et adaptations, restant dans le cadre de la présente invention, peuvent être apportées au dispositif de contrôle de la vitesse d'un projectile qui vient d'être décrit. C'est ainsi, par exemple, que les deux cibles 1 et 2 peuvent être réalisées à partir d'un matériau de faible résistance à la perforation autre que le polystyrène expansé. De même, ces cible peuvent avoir des formes et dimensions autres que celles décrites et peuvent même être différentes l'une de l'autre, l'essentiel étant que les deux microphones 5 et 6 soient placés à une même distance du centre de leurs cibles respectives. En outre, la mise en place des microphones sur la face arrière des cibles n'est indispensable en fait que pour la cible avant 1, et uniquement dans le cas où l'on teste des projectiles subsoniques. On ajoutera encore que les microphones 5 et 6, équipant le mode de réalisation des figures 1 à 3 peuvent être remplacés par tout autre transducteur électro-acoustique, et en particulier par un capteur piezoélectrique. La figure 6 illustre précisément l'utilisation d'un tel capteur piezo-électrique dans l'une des cibles 1 du dispositif de l'invention. Ce capteur piezo-électrique se présente sous la forme d'une pastille 20, d'une épaisseur de 1 mn, insérée entre deux nappes la, lb constituant la cible 1 par collage l'une contre l'autre. Les fils de sortie 21, 22 de la pastille piezoélectrique 20 sortent d'un côté et de l'autre de la cible 1 par des perçages ménagés dans les deux nappes de cette dernière. Les deux pastilles piezo-électriques des cibles 1 et 2 jouent le même rôle que les microphones 5 et 6 du mode de réalisation précédent en offrant en plus l'avantage d'une parfaite isolation acoustique vis-à-vis de 1' environnement. Elles présentent certes l'inconvénient, en étant totalement intégrées dans la cible, de ne pouvoir être récupérées lorsque l'on jette cette dernière une fois hoirs d'usage, mais leur prix modique permet de compenser largement cet inconvénient. REVENDICATIONS 1. Procédé pour contrôler la vitesse d'un projectile pour comptage du temps qu'il met pour parcourir un tronçon de mesure (D), de longueur connue, de sa trajectoire, ce procédé étant caractérisé en ce que, après avoir délimité ledit tronçon de mesure (D) à l'aide de deux cibles (1, 2) de faible résistance à la perforation, on propulse le projectile sur la première cible (1) en se plaçant dans L'alignement de la seconde (2) et lton capte ensuite les ondes sonores émises successivement par l'impact du projectile sur la première et la seconde cible -ondes sonores s!étant propagées dans le matériau de la cible et captées sur chacune des deux cibles par un transducteur à égale distance de l'impact-, pour respectivement déclencher puis arrêter le comptage du temps de parcours du tronçon de mesure (D) par le projectile. 2. Dispositif de contrôle de la vitesse d'un projectile, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux cibles (1,2) faites en un matériau de faible résistance à la perforation et placées en alignement mutuel, à une distance connue (D) l'une de l'autre et dans des plans transversaux à la trajectoire du projectile, ces cibles portant chacune un transducteur électro-acoustique (5, 6 ; 20) dont la sortie électique peut être connectée à une entrée respective d'un appareil électronique de chronométrie (14). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdeux cibles (1, 2) sont centrées sur un même axe (X) sensiblement perpendiculaire à leur surface. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux cibles (1, 2) sont de forme et dimensions identiques. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les transducteurs électro-acoustiques (5, 6 ; 20) des deux cibles (i, 2) sont positionnés à une même distance (d) du centre (o) de ces dernières. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que chaque cible (1, 2) est de forme rectangulaire et le transducteur électro-acoustique (5, 6 ; 20) qu'elle porte est placé dans l'un de ses coins. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'au moins le transducteur électro-acoustique (5) de la cible (1) destinée à être atteinte en premier par le projectile est fixé sur le dos (3a) de cette dernière, 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les transducteurs électro-acoustiques sont des microphones (5, 6). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des microphones (5 ou 6) est logé à l'intérieur d'un capuchon (7) collé sur la surface (3a ou 4a) de la cible correspondante (1 ou 2). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, earactérisé en ce que chacun des transducteurs électro-acoustiques est constitué par un capteur piezo-électrique (20) en forme de pastille, inséré dans l'épaisseur de la cible correspondante (1 ou 2). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que le matériau constitutif des cibles (1, 2) est du carton. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que le circuit de l'appareil électronique de chronomètrie (14) comprend essentiellement deux comparateurs (15, 16) de même tension de référence (Vo), destinés chacun à recevoir sur leur entrée de comp raison le signal de sortie filtré d'un transducteur électro-acoustique respectif (5, 6 20), et une bascule monostable (17) dont les deux entrées de commande sont respectivement raccordées aux sorties des comparateurs (15, 16), la sortie de cette bascule pouvant être connectée à un moyen d'affichage numérique de la valeur du temps de parcours ou à un microprocesseur (18) calculant la vitesse du projectile à partir de cette valeur et de la distance connue (D) séparant les deux cibles (1, 2). 13. Cible détectrice d'impact telle que définie dans l'une quelconque des revendications 2 à 11. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 12 'caractérisé en cè que le micropocesseur mémorise les valeurs successives des vitesses mesurées et les restitue en fin d'expérimentation par rappel de l'utilisateur. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 12 caractérisé en ce que les transducteurs électro-acoustiques sont fixés sur le carton des cibles par un adhésif d'une manière démontable.