Brevet FR2634012A1 — publié le 19900112

Le but de la présente invention est la réalisation de projectiles à correction de trajectoires, en fin de celles-ci, et, de systèmes de tir associés. La correction d'un projectile en fin de trajectoire, par une seule impulsion donnée latéralement à l'axe d'un projectile, est déjà décrite dans le Brevet N0 87-05867, des Co-Inventeurs. Toutefois, certaines améliorations peuvent être apportes dans la précision de la correction finale, sur des buts mobiles, et dans le durcissement aux contre-mesures. L'invention a pour objet la réalisation d'un projectile et de son système de Visée associée, permettant, au choix de l'Utilisateur, de tirer le projectile en "Tir & Oubli", avec sélection du domaine de détection passive (anti I-R, leurres,...), soit de le tirer en pointage continu sur la cible. L'ordre de correction étant, alors, donné par un écartomètre, ou normalement par le tireur, d'après visée en direct, par l'optique de l'écartomètre. Il est ainsi possible d'envisager de pouvoir réaliser la correction de fin de trajectoire, quelque soit le leurrage déclenché pour décevoir le guidage du projectile. Les caractéristiques de l'invention apparaitront mieux, grâce aux figures ci-jointes La Figure 1 montre une coupe schématique d'un projectile tiré par une arme à canon rayé. Les Figures 2/1 et 2/2 montrent en détail, la réalisation de l'empannage de stabilisation déployable, en coupe radiale et selon la flèche F. La Figure 3 donne les détails en coupe axiale de la partie arrière du projectile avec sa référence de roulis stabilisée, son dispositif générateur de courant électrique, faisant tachymètre, et les paliers de rotation et "d'encaisse" de poussée des deux parties du projectile. La Figure 4 est une vue en coupe radiale du pendule corrigé de référence de roulis. La Figure 5 est un schéma en-coupe radiale de la référence potentiomètrique-optique du pendule de roulis. La Figure 6/1 est une vue déployée du profil du potentiomètre-optique de la référence de roulis. La Figure 6/2 donne la forme du signal électrique de la référence opto-électronique de roulis. La Figure 7/1 est uns vue en coupe longitudinale de la tête détectrice I-R. La Figure 7/2 est un schéma en coupe radiale du plan détection et impulseurs de correction. La Figure 8/1 est le schéma de commande de la détection projectile-cible, par l'écartomètre ou la correction à vue. La Figure & 2, coupe radiale, est un exemple d'affichage de zones exclusives de détection, pour éviter au maximum les fausses cibles. La Figure 8/3 est un exemple d'affichage de l'angle de visée, fonction de la vitesse relative de la cible, par moyens électroniques. La Figure 8/4 représente la mire graduée, utilisée dans le cas de la Figure 8/3. La Figure 8/5 donne le diagramme des vecteurs vitesses servant de référence aux calculs des dispositifs décrits Figures 8/3 & 8/4. La Figure 8/6 représente le processus opératoire et de la correction éventuelle en fin de trajectoire, prévue dans l'utilisation d'un écartomètre de correction de trajectoir finale, ainsi que les variations par diaphragme piloté du champ de l'écartomètre. La Figure 8/7 représente le cas d'un tir avec flèche sup- erieure à la hausse de combat (occultation provisoire pour ltécartometre du signal-projectile). La Figure 9 est un exemple de la commande potentiome- trique destinée à la correction à vue, d'une fin de trajectoire. Le projectile de la Figure 1 est un obus tiré par une arme à âme rayée. Il se compose d'un corps d'obus 1, équipé, par exemple, d'ailerons arrières rabattables 2, articulés autour d'un axe 3 (Figures 2/1 & 2/2) dont l'angle avec l'axe du projectile peut, par exemple, materialiser l'angle de rotation en roulis de 1. Les ailerons 2 sont déployés par des charges se déclenchant électriquement, au démarrage de la rotation du culot 18, donc du générateur tachymètre 16. Cette charge Ch, est orientée de façon à amorcer la rotation de 1. Les ailerons sont maintenus bloqués dans leur position opérationnelle dans les encoches 4, par l'action de la traînée et éventuellement d'un ressort 5. Les ailerons sont fixés, au départ, en position sur 1, par une bague consommable. Le corps 1 du projectile est muni d'un ou deux impulseurs radiaux 6, (2 dans le cas de la Figure 1), dont le vecteur général de poussée passe sensiblement par le centre de gravité du projectile, comme prévu dans le Brevet N087-05867. Ces vecteurs de poussée, font avec le plan de balayage du détecteur I-R, un angle g (Figure 7/2), variable selon la vitesse du roulis de 1. Ce corps 1 est lié par l'axe 19 (Figure 1), équipé de paliers, à un culot 18. Ce culot 18 est entraîné en rotation par les rainures de l'âme de la pièce. Dans le cas d'une roquette, il le sera par les ailettes du propulseur de la roquette, qui remplaceraient le culot 18 et en sens inverse de la rotation du corps 1 de l'obus. Le corps de l'obus 1 et ce culot, en rotation, ont des moments d'inertie égaux. Un crabottage K, à catouches à balles, par exemple, Figure 3, solidarise les deux parties 1 et 18, qui s'immobilisent quand l'ordre de correction est donné, permettant aux impulseurs 6 d'agir dans la bonne direction. Le détecteur I-R 7, (Figure 1) se compose d'un irdôme 8, perméable aux I-R, par exemple de longueur de 5 microns. I1 porte à sa partie arrière un miroir, par exemple, hyperbolique 9 (Figure 7/1), en plastique métallisé, ouvert au centre sur un cône à lumière 10, aboutissant à un réseau analyseur 11, découpant le signalcible en fonction de la vitesse de rotation du projectile 1, et selon une fréquence adaptée au détecteur I-R ( 3 MégaHertz, par exemple, pour une cellule au sulfure de plomb). Un filtre passe-bande, aux environs de la fréquence de l'analyseur, permet d'améliorer le rapport signal-bruit. Cet analyseur Il est situé devant le détecteur 12,Jnon refroidi, car, il ne lui est demandé, par principe , qu'une faible portée, dans les 100 mètres, par exemple. A l'accrochage d'une cible, ce détecteur 12 (Figure 7/1), de cône exploratoire 13, ramené sur lui par le miroir de renvoi 14, déclenche l'amorçage d'une gachette électronique, qui fonctionnera à l'extinction du signal-cible, dans un plan retenu par une mémoire, confrontée avec le signal électrique de la fréquence de roulis (Figures 1 & BR Le déclenchement de cette gachette allume les impulseurs E La constante de temps de retard, pour que le vecteur-poussée des impulseurs 6 soit le plus proche possible dans le plan: axe de recherche projectile et cible, est réglé par un circuit résistance-capacité, par exemple, grâce à une magnéto-résistance pilotée par le générateur-tachymètre 16 (Figure 3). L'électronique faisant l'adaptation d'impédance et les fonctions jonctions-détection-déclenchement impulseur se trouve en 17 (Figure 7/1), ainsi que les batteries "flash1 (batteries à mi chemin entre la batterie classique et le condensateur à charge ultra rapide, et de peu de durée). Ces batteries "flash" sont chargées par le générateur tachymètre 16 (Figure 3), qui fait défiler classiquem- ent des aimants devant des bobinages, après un redressement. Ce sont les impulsions de 16, liées à la vitesse de 1, par rapport au culot rotatif 18 (Figures 1 & 3), qui règlent la constante de temps de déclenchement des impulseurs 6, par rapport à la référence de roulis 15, comparée à la mémoire initiée par la détection. Le corps de projectile 1, avec sa détection, liée de façon univoque aux impulseurs 6, tourne autour d'un arbre 19 (Figures 1 & 3), monté sur roulements, avec un léger jeu axial, limité par des rouleaux 20 (Figures 1 & 3), qui servent de butée au culot 18 (Figures i & 3) lequel s'engrennera dans les rayures de l'âme du canon, alors que le corps du projectile 1 est libre de toute contrainte en rotation (sauf frottements de 20), tant qu'il se déplace dans le tube du canon. Ce culot 18 est soit plat, selon les obus traditionnels, soit en forme de tronc de cône portant, éventuellement une charge traçante ou correctrice de traînée ou encore un "booster", tels que classiquement utilisés. Le fait que, dans les canons classiques, ce culot tourne de 300 à 400 tours par seconde, alors que le corps 1 du projectile tournera, sans l'effet de ses ailettes 2, qu'entre 25 et 50 tours par seconde, autorise à n'avoir qu'une faible masse pour ce culot 18. Quand il s'agit d'une roquette, le culot 18 est remplace par le propulseur de la roquette et les ailerons 2 (Figures 1 & 2), ne servent qu'à provoquer le roulis du corps 1. L'aarière du projectile 1 est équipé co-axialement au tube support des paliers de l'axe 19, du culot 18, du pendule de référence de roulis (Figures 1 & 3 & 4). Ce pendule 15 est un corps cylindrique en materiau léger, libre autour.des paliers 22 (Figures 3 & 4) et muni d'un lest 23 (Figures 3 & 4). Un dispositif à freinage par effet de Foucault, par exemple, 24 (Figure 3), lie souplement la rotation de 15 à celle de l'arbre 19 du culot 18 (Figure 3). Une bille 25 (Figure 4), libre dans un logement 26, commute en cas de dépassement de la positionpendule, le freinage par courant de Foucault qui, par l'intermédiaire de l'arbre 19, lié à la rotation du culot 21, ramène le pendule à la verticale. On utilise le frottement inévitable des paliers 22 de 15 (Figures 3 & 4) qui entraînent le pendule automatiquement en dérive, dans le sens de rotation du corps 1, pour avoir la correction d'oscillation dans un sens, ce qui permet de n'avoir besoin de la correction électro-magnétique déclenchée par l'inclinomètre 25-26, pilotant les contacts 27-28 (Figure 7), que dans un seul sens, opposé au premier. Cela simplifie la mécanique. Pendant le vol du projectile, le pendule oscillera donc selon un angle très faible, autour de sa position verticale, sollicité par les frottements de son palier, et ramené à zéro, par le freinage de Foucault, déclenché par 25. Etant donné que ce type de projectile ne reçoit qu'une seule impulsion correctrice, en sa fin de trajectoire, il est le seul à pouvoir utiliser cette référence pendulaire très simple et très trécise, sans dérives. La référence électrique entre la position du plan 13 de détection de la tête chercheuse de 1 (Figure 1 & 7/1), et le pendule de référence de roulis est fournie, par exemple, par un potentiomètre circulaire à lumière (Figures 5 & 6). Le principe est qu'une bande circulaire 15 (Figures 3/5 & 6/1), découpée en creux, en triangle 28, (Fig- ure 6/1) défilant devant une cellule photo-électrique 29, alimentée à travers un adaptateur d'impédance et un régulateur de température, est éclairé par une source lumineuse 30 (Figure 5), fournit une tension, fonction de la rotation du corps du projectile 1, par rapport au pendule 15, de la forme. linéaire de la figure 6/2. Procédure de"tir et oubli": Le canon, par exemple, dispose d'un viseur classique, type réticule (Figure 8/4), d'un télémètre à affichage de distance électrique, par exemple celui du Brevet N087-02781, et d'un correcteur de vitesse relative de l'objectif, par exemple celui du Brevet N087-02782, (Figure 8/1) ou d'un calculateur donnant l'information telle que selon le diagramme de la Figure 8/3, avec ALpangle de visée, fonction de la distance D(Figure8/S), et du temps T, mis par la cible pour aller d'un repère 31 du réticule (Figure 8/1 & 8/4) à l'autre. Le tireur pointe son viseur, donc son arme, en fonction des paramètres distance etALybet tire le projectile qui a reçu en mémoire l'information "D-100 mètres",par exemplt point de mise en route de la détection. Le parcours du projectile est librement balistique jusqu'à " - 100 mètres" de la cible, ou se déclenchera la détection. Quand celle-ci accrochera la cible, elle mettra constament en mémoire la position de son plan de balayage en coîncidence avec la cible, par rapport au détecteur du pendule de roulis 15. Si le tir est correct, rien ne se passe, et le projectile arrive balistiquement sur la cible. Si il y a eu une erreur, tels que mouvements brusques, erreurs balistiques, etc...à un moment donné, la cible va sortir du cône de détection et, quand les impulseurs se présenteront, au tour suivant de la tête, en colnci- dence avec la position retenue en mémoire, pour la dernière position en roulis de leur axe avec la cible, ils seront déclenchés et donneront une dérive au projectile dans le plan axe du vol du projectile. Naturellement, dès le premier accrochage du projectile, et selon une çaractéristique de l'invention, l'alimentation de la cellule détectrice sera shuntée par un réseau résistance-capacité, par exemple, qui fera diminuer la sensibilité de la cellule, en fonction de l'approche de la cible, pour atténuer des effets de leurrage, par des sources autres que la cible. Pour les mêmes raisons, dès le premier accrochage de la cible, un ordre de limitation du champ de détection (Figure 8/2), dans l'axe vol du projectile-cible, peut être donné, grâce au référentiel de roulis. Le point de déclenchement "D-100 mètres", par exemple, est injecté dans l'électronique du projectile par un bobinage 32 (Figure 1), induit par un autre bobinage fixé à la volée de l'arme, et tel que décrit dans le Brevet N087-05867. Cette procédure de tir peut s'effectuer également avec un éclairage laser (tir à constance de visée). Les projectiles, selon l'invention, permettent deux autres manières de réaliser le tir à visée constante, sans détection de la cible de la part du projectile, ce qui élimine pour une très grande part les effets d'un leurrage. Le canon-lanceur, par exemple, est muni d'un écartomètre en parallaxe avec son viseur. Cet écartomètre se compose d'un détecteur I-R, identique par exemple, à celui qui équipe la tête du projectile, de l'exemple précédent, et avec une référence électrique de rotation, de même loi que la référence de roulis du projectile. Le projectile tiré est, par exemple, le même également que dans le cas précédent, sauf que son détecteur propre n'est pas activé. L'objectif de l'écartomètre est muni d'un diaphragme pilotable en affichage, selon la distance, par le télémètre et, en fermeture continue, fonction de la vitesse du projectile (constante relative). Quand le projectile se trouve à une distance pré-réglée de la cible, ceci remplace la réduction progressive du cône de balayage de la détection, en fonction du rapprochement de la cible du projectile tiré, en auto-directeur, dans le cas de la procédure "tir et oubli". La Figure 8/6 montre le schéma de tir avec l'écartomètre et, les positions du réticule de visée, en phase de visée et de tir. La procédure de visée est identique au cas "tir et oubli", avec les mêmes dispositifs : télémètre et correction de vitesse de cible mesurées en 33-1 (Figure 8/6) et qui sont affichées par le tireur, ou automatiquement sur le réticule 33-2. Le projectile est tiré après avoir pris en mémoire la distance à l'objectif, mois une certaine distance 34 (Figure 8/6), de 100 mètres, par exemple pour rester homogène, avec la possibilité des impulseurs et tel que dans le premier cas de tir. On repointe le croisillon du réticule sur la cible que l'onsuit, pendant que le diaphragme de l'écartomètre 36 se règle à "D-100 mètres), par exemple, et déclenche son obturation à vitesse pré-régléè, au bout d'un temps T, fonction de la vitesse du projectile (quasi constante), et de la distance "D-100 mètres, réticule en position 33-3, Figure 8/6. Les pointillés montrent le retrécissement du diaphragme après le temps T (non visible sur le réticule du tireur, bien évidemment).. Tant que le ou les fusants de culot du projectile, ou son propulseur si c'est une roquette, sont détectés par le détecteur de l'écartomètre, il ne se passe rien. Si, voir Figure 33/4, les traçeurs du projectile sont masqués par le mouvement du diaphragme de l'écartomètre, ce dernier fait envoyer par un top-radio (à antenne dirigée), la dernière position angulaire vue par son détecteur et, répercutée sur la référence de roulis du projectile. Quand il y a coïncidence dans le projectile entre la mesure angulaire mise en mémoire au top-radio et la ré férence de roulis liée aux impulseurs 16 de correction, ceux-ci se déclenchent, après crabottage de 1 et 18, donnant une dérive au projectile dans le plan axe du projectile - axe des impulseurs-cible, ramenant le projectile vers l'objectif, selon la flèche 34 de 33-4, de la Figure 8/6. Correction directe à vue La procédure de visée et de tir est la même que précedement, sauf que le tireur a accès directement à l'optl- que de l'écartomètre, par un prisme amovible,par exemple, et voit occulairement les traceurs du projectile, à travers le diaphragme. Il appuie sur un bouton potentiométre (Figure 9), par exer- ple, selon l'angle qu'il a repéré dans le plan radial réticule-traceurs, déclenchant l'ordre de correction. Dans le cas d'un tir à portée superieure à la flèche de combat, le signal.télémètre, envoyé dans le calculateur, ne donne l'autorisation de correction, qu'à une distance "x", ou les traçeurs du projectile redeviennent visibles dans l'optique du viseur, donc de l'écartomètre, voir Figure 8/7. La présente invention est surtout destinée à équiper des armes anti-véhicules de surface, se trouvant dans un milieu plein de possibilités de leurrage pour une détection I-R, ou effets d'artilleries, ou encore d'armes à feu, ou de véhicules en flamme. Par le choix, sur le terrain, de trois possibilités de commander la correction, l'invention permet d'être quasiement assurée du coup au but. Comme prévu dans le Brevet N087-05867 (Méthode de tir), l'écartomètre peut également servir au recalage de l'arme, en parallèle de l'ordre de correction donné au projectile tiré, avec un affichage exact d'angles, grâce à un calculateur tenant compte du temps du trajet et de celui après lequel intervient la correction. L'invention interesse donc la modernisation des armes anti-chars existantes, les lances-roquettes évidemment, les obus-flèche ou conventionnels et la conception de nouveaux systèmes d'armes. REVENDICATIONS 1") - Projectile à un seul échelon de correction, tirés de canon rayés ou non, ou roquettes, caractérisés en ce qu'ils comportent deux parties tournantes 1 et 18, de moment d'inertie égaux, bloquables par un crabottage K, à cartouches à balle,et munis d'impulseurs radiaux, dont la poussée résultante passe par le centre de gravité, dont l'ordre de correction est donné par le détecteur potentiométrique-optique 15 du pendule de référence de roulis par rapport à la verticale. 20) - Projectiles, selon la revendication 1, caractérisés en ce que leur référence de roulis pendulaire 21 est stabilisée en oscillation, dans le sens de rotation de la partie avant 1 du projectile, par ses frottements de paliers, et dans ltautre sens par un frein de Foucault tournant en sens inverse de 1, car lié à la partie arrière (culot8). 30) - Projectiles selon les revendications 1 et 2, caractérisés en ce qu'ils comportent un détecteur d'I-R, balayant un secteur en cône plein 13, dont l'angle est égal à l'angle Tangente-Vitesse de dérive par impulseurs 6 / Vitesse d'avance du projectile, et dont le calage du plan détecteur-cible avec le plan des impulseurs, est un angle automatiquement réglé par la magnéto-résistance d'un circuit R.C., piloté par la tension du générateur tachymètre 16. 40) - Projectiles, selon les revendications 1, 2 et 3, caractérises en ce que leurs détecteurs ne donnent pas ltordre unique de correction à l'accrochage de la cible, mais à son décrochage : la référence angulaire radiale étant gardée constamment en mémoire (rectification constante jusqu'au décrochage) et comparée au détecteur électro-optique de la référence de roulis 21, qui donne l'ordre d'ignition des impulseurs 6, quand il y a coincidence. 50) - Détecteur, selon les revendications 3 et 4, de projectiles selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que sa détection n'est mise en route qu'à une distance réglée constante.de la cible, par injection d'une mesure télémétrique et que, à cette distance l'alimentation de la cellule détectrice décroît progressivement en fonction du rapprochement du but (mesure anti-leurre). 60) - Détecteur selon les revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que, grâce au détecteur de la référence de roulis, on peut lui imposer un champ d'exploration, à l'exclusion de tout autre, afin de limiter les ris ques d'accrochages de fausses cibles. Le plan de ce champ d'exploration étant soit pré-déterminé avant le tir, soit déterminé par la première détection de la cible. 70) - Projectiles, selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisés en ce qu'ils sont repérés par l'arrière (trçant), par un écartomètre à diaphragme piloté, simulant le cône de détection d'un détecteur tel que revendiqué en 5 ), qui déclenche par un signal radio, l'ordre de correction en donnant le sens. 8 ) - Projectiles, selon la revendication 6, caractérisé. en ce que la visée et l'ordre de correction sont donnés occulairement à travers l'optique de l'écartomètre, grâce à un potentiomètre à bascule, convenablement référencé à la verticale. 9 ) - Projectiles, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisés en ce qu'ils sont équipés d'un détecteur I-R, tel que revendiqué en 3, 4 et 5, et en ce que son lanceur porte un télémètre à sortie électronique, une mesure de correction en fonction de la vitesse de l'objectif, et, un écartomètre tel que revendiqué en 6, avec possibilité de vue directe, tel que revendiqué en 7. L'ensemble de ces caractéritiques permettent sur le terrain le choix de la méthode de détection de correction la plus fiable, selon la situation.