Brevet FR2699268A1 — publié le 19940617

Agencement détecteur pour munition. L'invention concerne un agencement détecteur pour un article de munition comprenant une garniture ou revêtement de charge creuse à l'avant d'une charge de combat dans lequelle passe un conducteur destiné à l'énergie rayonnante émise ou reçue, cet agencement étant prévu de préférence pour un article de sous-munition à capteur allumeur. Un agencement détecteur du type décrit est connu par le FR- A 12 93 794, le DE-A 32 37 483 ou le EP-A 131 744 Notamment en ce qui concerne sa conception pour des articles de munitions antiblindés comprenant un revêtement qui se déforme sous l'effet de l'explosif de la charge de combat en un projectile à tirer, les agencements détecteurs déjà connus présentent l'inconvénient très important d' avoir une influence défavorable sur le centre du revêtement, qui est très sensible à la cinétique de la déformation et à la dynamique de vol du projectile quant à la puissance de pénétration désirée pour le projectile, même sur une distance de combat importante; ceci parce que l'agencement détecteur sollicite fonctionnellement une région relativement importante autour du centre du revêtement, ou parce que ce centre du revêtement doit être traversé par un élément se prolongeant relativement loin vers l'avant Il en résulte qu'un revêtement de calibre relativement important ne se déforme pas en un projectile de forme compacte et aérodynamique favorable à son effet sur la cible, mais se disloque par exemple au cours du vol et n'a pas l'effet désiré sur la cible Un autre inconvénient de cet effet que l'on recherche sur le plan technique de la munition apparaît quand des éléments massifs tels que des supports destinés à un sous-réflecteur sont disposés à une distance importante à l'avant du revêtement en vue d'avoir une influence sur la caractéristique d'antenne de l'agencement détecteur et doivent être traversés par le projectile Il est vrai que l'on pourrait faire exploser ces éléments disposés à l'avant immédiatement avant la déformation du revêtement par l'explosif, mais ceci pose des problèmes supplémentaires considérables sur le plan de la technique de la fabrication et de la direction d'un article de munition que l'on veut fabriquer en grandes séries à un prix avantageux et qui soit de fonctionnement fiable A ceci s'ajoute que des éléments se prolongeant loin vers l'avant exigent, pour diminuer la longueur totale d'ensemble d'un certain nombre d'articles de sous-munition empilés axialement et transportés au moyen d'un porteur, que les éléments en saillie pénètrent coaxialement dans le côté arrière de l'article de munition disposé à l'avant; avec cette conséquence qu'après leur éjection hors du porteur, le mouvement de séparation radial des articles de sous-munition les uns par rapport aux autres peut être gêné et provoquer des dégâts aux éléments situés à l'avant Il peut en résulter un déréglage des éléments d'antenne et donc de la capacité de fonctionner de l'agencement détecteur. Connaissant ces circonstances, l'invention a pour but de proposer un agencement détecteur du type mentionné de manière qu'il détermine la caractéristique d'antenne à faisceau parallèle désirée sans éléments de construction se prolongeant loin au-delà de la pointe du revêtement ou au-delà du front avant de la structure de l'Article de munition proprement dit et qui sont seuls nécessaires à la caractéristique d'antenne. Ce but est atteint pour un agencement détecteur selon l'invention essentiellement du fait qu'une ouverture à rayonnement destinée à l'énergie rayonnante polarisée et linéaire est prévue à proximité du point de sommet de la surface avant de forme parabolique du revêtement qui est recouverte sur une distance d'environ le quart de la longueur des ondes de cette énergie rayonnante par une grille déflectrice de polarisation, et du fait qu'un filtre de polarisation tourné de 45 par rapport à l'orientation de la grille déflectrice est disposé à l'avant du revêtement, l'orientation de ce filtre étant parallèle à la polarisation de l'énergie rayonnante des ondes incidentes. En ayant recours à cette solution, on utilise le fait que pour évaluer l'énergie réfléchie on utilise également un rayonnement polarisé linéairement L'ouverture d'un revêtement constitué sous forme d'un réflecteur principal est alors recouverte par un filtre de polarisation en forme de disque et servant de sous-réflecteur, qui coopère avec une grille déflectrice de polarisation sur la surface réfléchissante du revêtement de manière que l'énergie rayonnante à émettre ne possède la polarisation nécessaire à son passage au travers du filtre qu'après réflexion sur le revêtement Cette solution n'exige pas (ou en tout cas que de façon minimale) que l'ouverture destinée à la radiation émise du guide d'ondes raccordé à l'élément à haute fréquence situé à l'arrière traverse le revêtement dans la région de son centre, ce qui permet ainsi d'éviter pratiquement toutes les influences négatives s'opposant à une déformation optimale par l'explosif du projectile à tirer Le filtre qui est disposé à l'avant du revêtement peut être constitué par un disque en matière plastique mince et pouvant être traversé sans problème par le projectile, comprenant de minces conducteurs électriques noyés ou appliqués sur lui, et qui ne gêne donc pratiquement plus l'action du projectile sur la cible Ce filtre est totalement plan, lorsqu'il est disposé à la moitié de la distance effective du foyer à l'avant de la surface réfléchissante avant du revêtement; cette distance effective du foyer dépendant de la géométrie de la courbure de la grille déflectrice de polarisation par rapport à la géométrie de la surface avant du revêtement située à l'arrière Même quand le filtre n'est pas disposé exactement au lieu de la moitié de la distance du foyer du fait qu'il doit compenser par une faible courbure la non linéarité de la réflexion du rayonnement, il n'en résulte aucune augmentation sensible et gênante de la structure de l'article de munition dans la direction de son action Une courbure du filtre dans le sens contraire à la direction d'action de la munition et de l'antenne présente également l'avantage, sur le plan constructif, d'une meilleure stabilité vis-à-vis d'une accélération en sens contraire provoquée par le tir de la munition, par exemple dans un projectile porteur Quand une telle courbure concave (ou courbure convexe) par rapport au plan de séparation de l'article de munition est remplie de mousse en direction du plan, on peut avoir en outre une influence sur le comportement géométrique de l'énergie électromagnétique qui le traverse, c'est-a-dire du diagramme d'antenne. L'élément à haute fréquence lui-même est avantageusement noyé dans l'explosif de la charge de combat à l'arrière du revêtement et est configuré de manière qu'en coopérant avec la géométrie de la paroi de la structure environnante de l'article de munition il agisse en tant que déflecteur des ondes de détonation pour obtenir une déformation optimale du revêtement dans le projectile à tirer. D'autres variantes et développements, ainsi que des caractéristiques et avantages de l'invention, sont indiqués dans la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre préféré de la solution de l'invention, qui est représenté sur le dessin en étant limité à l'essentiel et montré de façon abstraite, sans être exactement à l'échelle Sur le dessin: la figure 1 représente un agencement détecteur pour une munition chercheuse, montré en coupe longitudinale axiale transversalement à la dimension en longueur des conducteurs du filtre de polarisation, la figure 2 représente l'article de munition de la figure 1 vu par l'avant et vers son filtre de polarisation, et la figure 3 est un diagramme vectoriel expliquant l'influence de la polarisation sur l'application successive des radiations sur le filtre de polarisation et sur la grille déflectrice de polarisation. En ce qui concerne l'article de munition 1 qui est représenté en coupe longitudinale et avec arrachement à la figure 1, il s'agit d'une sousmunition dite à capteur allumeur Elle est constituée essentiellement par un cylindre creux 2, qui est fermé dans sa direction d'action 3 par un revêtement 4 en un matériau plastiquement déformable Entre le revêtement 4 et une paroi d'amortissement arrière 5 est enfermé l'explosif constituant la charge de combat 6 Son allumeur 7 qui est dimensionné par exemple sous forme d'une charge de transmission, est disposé dans l'axe longitudinal 8 du cylindre creux 2 qui coïncide avec la direction d'action 3, dans la paroi arrière 5 Il est excité par un circuit électronique (non montré sur le dessin), monté à l'arrière de la paroi 5, quand l'agencement détecteur 10 a fait l'acquisition dans la direction d'action 3 d'une cible à combattre en tant que telle. Fondamentalement, la plage de fréquences de l'énergie rayonnante qui est émise par l'agencement détecteur 10 et est captée après réflexion dans le domaine de la cible, puis évaluée, est quelconque. Dans l'intérêt d'un pouvoir de résolution élevée et d'une électronique d'émission et de réception compacte, et en dépit d'un espace de montage de l'ouverture disponible qui est limité, on utilise de préférence une énergie de rayonnement électromagnétique dans la plage spectrale des ondes millimétriques qui (grâce à une disposition appropriée de l'élément à haute fréquence 18 qui fonctionne en tant qu'émetteur et récepteur) est polarisée linéairement L'émission et la réception de l'énergie de rayonnement s'effectue par l'ouverture 13 d'un guide d'ondes 17 raccordé à l'élément à haute fréquence 18 Le guide d'ondes s'étend depuis l'élément à haute fréquence 18 qui est noyé dans la charge de combat 6 et dont la configuration est celle d'un déflecteur d'ondes de détonation, le long de l'axe 8 jusqu'à proximité du point de sommet 41 du revêtement 4 à courbure parabolique, et se termine dans ou à proximité immédiate du guide d'ondes 17 L'angle d'ouverture en forme d'entonnoir 13 destiné au rayonnement détermine l'angle d'émission de l'énergie rayonnante vis-à-vis d'un filtre de polarisation 42 agissant dans un certain sens comme un sous-réflecteur, qui est monté à l'avant du revêtement 4 dans le cylindre creux 2. L'angle de l'ouverture 13 est déterminé concrètement par les conditions géométriques de l'agencement du filtre de polarisation 42 par rapport au foyer de la caractéristique d'antenne 12 à l'avant du revêtement 4 agissant comme un miroir concave Pour pouvoir utiliser l'agencement détecteur 10 non seulement de façon active (en tant que radar) mais aussi de façon passive (en tant que radiomètre), on cherche à obtenir en particulier une plage dynamique étendue, c'est-à-dire une différence importante entre une puissance de rayonnement reçue minimale pour un éloignement maximal et une puissance de rayonnement maximale pour un éloignement minimal Grâce à un bon amortissement des lobes secondaires de la caractéristique d'antenne 12, on peut augmenter la plage dynamique car dans ce cas est mesurée la température de rayonnement plus faible du signal de brouillage provenant de l'environnement d'une cible détectée L'amortissement des lobes secondaires est entre autres influencé par l'importance de la région partielle masquée à l'intérieur de la dimension transversale de la caractéristique d'antenne 12, par exemple suite au montage d'un sous-réflecteur central Cassegrain qui détermine ce masquage. Selon l'invention, on évite pratiquement ce masquage central à l'avant du réflecteur principal à miroir concave (qui a la forme du revêtement 4), ou on le réduit en tout cas au minimum, car seule l'extrémité avant du guide d'ondes 17 (appelé "feed") forme un masque; de toute manière son diamètre est minimal car selon la théorie des antennes à microondes, il est directement proportionnel à la longueur d'onde et indirectement proportionnel à l'angle d'ouverture des ondes de rayonnement reçues 45 du "feed", avec un angle d'ouverture important quand la distance entre le réflecteur principal (revêtement 4) et le sous-réflecteur (constitué ici par le filtre de polarisation 42) est courte. Le filtre de polarisation 42 comprend un nombre important de conducteurs linéaires 43 dont la distance mutuelle 44 est par exemple de l'ordre de grandeur de 10 % de la longueur d'onde de l'énergie rayonnante qui doit être évaluée en vue de l'acquisition de la cible. Le diamètre des conducteurs 43 peut être de l'ordre de grandeur de 100 Mm lorsqu'on utilise des techniques de gravure; en tout cas, cette dimension doit âtre faible par rapport à la distance 44. Pour l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, on suppose que l'élément à haute fréquence 18 émet une énergie rayonnante horizontale et polarisée linéairement par l'ouverture 13 du fait de son montage et de son orientation à l'intérieur du cylindre creux 2 et par l'intermédiaire du guide d'ondes 17 Lorsque les conducteurs 43 contenus dans le filtre de polarisation 42 sont également disposés horizontalement (c'est-à-dire transversalement au plan du dessin à la figure 1), le filtre 42 agit comme un réflecteur pour l'onde émise 45, qui est donc renvoyée sous forme d'une onde réfléchie 46, également polarisée linéairement et horizontale. La surface avant 15 qui est tournée dans la direction d'action 3 du revêtement 4 supporte une grille déflectrice de polarisation 47. Celle-ci comprend, comme le filtre de polarisation 42, des conducteurs 43 disposés à une distance mutuelle 44 qui est de l'ordre de grandeur d'environ 10 % de la longueur d'onde de l'énergie rayonnante, alors que les dimensions transversales des conducteurs 43 sont par contre petites Les conducteurs 43 de la grille déflectrice de polarisation 47 sont disposés de manière que par rapport à leur projection dans le plan du filtre de polarisation 42 (voir la vue frontale de la figure 2), ils soient également linéaires mais pivotés de 450 autour de l'axe central 8 dans ce plan du filtre. L'onde 46 qui est réfléchie par le filtre de polarisation 42 sans modification de sa polarisation subit, lorsqu'elle rencontre la grille déf lectrice 47 inclinée par rapport à elle de 45 , la subdivision vectorielle représentée symboliquement à la figure 3, avec une partie réfléchie 48 qui est pivotée de 45 et une partie 49 qui passe par la grille 47 Cette partie 49 (qui traverse la grille 47 qui est orientée transversalement par rapport à elle) parvient jusqu'à la surface métallique avant 15 du revêtement 4 cette surface réfléchissant l'énergie rayonnante de polarisation quelconque sans modification de cette dernière Lorsque la distance effective entre grille et conducteurs 43 et la surface réfléchissante 15 est exactement le quart de la longueur d'onde de la partie passante 49, cette partie 49 est déphasée exactement de 1800 par rapport à l'onde réfléchie 51. Par addition vectorielle avec la partie 48 réfléchie précédemment par la grille 47, on obtient une onde émise 52 qui (voir figure 3) n'est plus orientée selon l'orientation de début (horizontale) mais transversalement à cette dernière Cette onde de départ 52 qui est donc polarisée verticalement peut, contrairement aux conditions concernant l'onde 45, passer les conducteurs 43 orientés horizontalement et de ce fait le filtre de polarisation 42 sans être gênée (parallèlement à la direction d'action 3 de l'article de munition 1 et de ce fait de son agencement détecteur 10). Dans l'ensemble, l'agencement d'un filtre de polarisation 42 situé à l'avant du revêtement 4 agissant en tant que réflecteur et supportant une grille déflectrice de polarisation 47, et tenant compte de la modification de la polarisation, fournit une géométrie du rayonnement qui est comparable à un agencement d'antenne Cassegrain, avec l'avantage d'un bon parallélisme du faisceau et d'un amortissement des lobes secondaires du fait d'une ouverture effective plus importante sur35 le plan de la géométrie du rayonnement; mais présentant désormais une longueur axiale plus faible, due à un rayonnement envoyé sur un sous- réflecteur constitué sous forme d'un filtre de polarisation 42 situé à une distance relativement réduite d'un réflecteur principal formé par la surface avant 15 du revêtement parabolique 4 Dans le cas idéal, le filtre de polarisation 42 est monté sous forme d'un disque plan à une distance du point de sommet 41 de la surface avant 15 du revêtement qui est située exactement à la moitié de la distance du foyer 53 de la surface parabolique 15 En dépit d'une allure optimale du faisceau du rayonnement des ondes de départ 52, on obtient un côté frontal plan 54 pour l'article de munition 1; avec cette conséquence que plusieurs articles de sous-munition de ce type 1-1 empilés axialement peuvent âtre séparés les uns des autres sur un porteur (non représenté sur le dessin) sans problème par un agent aérodynamique auxiliaire, sans que l'agencement détecteur (du fait d'éléments un peu en saillie au-delà du côté frontal 54 et qui coopèrent axialement avec le plan de jonction 55 entre deux article de sous-munition 1-1 disposés l'un à la suite de l'autre) soit menacé d'un danger de dégât quelconque lors de sa séparation de l'axe longitudinal commun de départ 8 des sous-munitions, ou même qu'une influence négative soit exercée sur la cinématique avantageuse de la séparation de l'article de munition 1-1 empilé axialement qui suit. Pour éaliser mécaniquement le filtre de polarisation 42 ou la grille déflectrice de polarisation 47, on peut couler ou noyer dans de la mousse de minces fils en matière plastique, qui sont connus en tant que matériaux pour radomes dans la technique des radars et qui remplissent bien leur fonction, du fait qu'ils présentent à une stabilité mécanique élevée et de faibles pertes diélectriques Pour un radome, on connaît dans le commerce des matériaux tels que le "téflon" ou le "nuryl"; pour remplir de mousse la distance séparant la surface avant 15 et les conducteurs 43 de la grille, on peut utiliser le polyéthylène ou le "polystyrol" que l'on trouve dans le commerce Mais les conducteurs 43 peuvent également être appliqués sur ces matériaux porteurs et fixés par exemple par fusion ou mécaniquement par collage; ou bien ils sont imprimés sous forme d'étroites couches conductrices, ou déposés par vaporisation, ou encore décapés dans des couches conductrices. Dans la pratique, les conditions idéales des figures 1-3 ne sont qu'approchées La raison en est en particulier que du fait des conditions géométriques entre les conducteurs 43 de la grille déf lectrice de polarisation 47 et la surface 15 du réflecteur, la rotation de phase pour passer de la partie 49 à l'onde 51 qui est déphasée de 180 n'a pas lieu exactement et toujours sur l'ensemble de la surface avant 15 du revêtement 4; chacun des conducteurs 43 du filtre 42 ou de la grille 47 qui est soumis au rayonnement agit à son tour en tant qu'émetteur primaire de rayonnement, cylindrique et à rayonnement radial, sans orientation préférée Il en résulte une superposition de ces effets qui fait qu'effectivement les composantes essentielles de l'onde linéaire et polarisée 45 du rayonnement émis traversent le filtre de polarisation 42 sous forme d'onde de départ polarisée et linéaire 52 transversale à celle-ci. En outre, les influences exercées par les conditions non idéales du rayonnement peuvent être largement compensées par une modification qui peut être déterminée empiriquement de la géométrie du rayonnement au moyen de la surface avant 15 du revêtement C'est ainsi que l'on peut envisager d'augmenter la distance entre les conducteurs 43 de la grille et la surface 15 du réflecteur avec déplacement du point de sommet 41 vers le bord, c'est-à-dire prévoir une courbure de la grille plus prononcée que la forme parabolique de la surface 15 On obtient une puissance de rayonnement encore plus favorable quand la grille 47 et la surface 15 du réflecteur sont parallèles, c'est-à-dire présentent partout la même courbure; mais le filtre 47 qui est constitué sous forme d'un filtre plan est alors avancé, sensiblement dans la direction d'action 3, à l'avant de la demi distance 53 du foyer. Une autre possibilité de compensation consiste à constituer le filtre de polarisation 42, contrairement aux conditions idéales de la figure 1, non sous forme d'un disque plan et sensiblement au milieu de la distance effective 53 du foyer, mais sous une forme bombée avec une courbure légèrement concave à une distance un peu plus importante à l'avant du point de sommet 41, ou avec une courbure légèrement convexe à une distance un peu plus faible à l'avant du point de sommet 41 Pour obtenir dans le premier cas mentionné un plan de séparation 55 sans interférences entre les article de sous-munition 1-1 disposés axialement les uns à la suite des autres, leurs bords frontaux 56 pourraient être également légèrement avancés (ce qui n'est pas montré sur le dessin) Le filtre de polarisation 42 qui est bombé sous une forme parabolique correspondante présente alors l'avantage de présenter une résistance plus élevée à l'accélération, dans le sens contraire de ce bombement. il REVENDICATIONS 1 Agencement détecteur pour article de munition ( 1) comprenant un revêtement ( 4) de charge creuse à l'avant d'une charge de combat ( 6) dans laquelle passe un conducteur destiné à l'énergie rayonnante émise ou reçue, caractérisé en ce qu'une ouverture à rayonnement ( 13) destinée à une énergie rayonnante polarisée et linéaire est prévue à proximité immédiate du point de sommet ( 41) de la surface avant de forme parabolique ( 15) du revêtement ( 4) qui est recouverte sur une distance d'environ le quart de la longueur des ondes ( 45) de cette énergie rayonnante par une grille déflectrice de polarisation ( 47), et en ce qu'un filtre de polarisation ( 42) tourné de 45 par rapport à l'orientation de la grille déflectrice ( 47) est disposé à l'avant du revêtement ( 4), l'orientation de ce filtre étant parallèle à la polarisation de l'énergie rayonnante des ondes incidentes ( 45). 2 Agencement détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille déflectrice ( 47) et le filtre ( 42) comprennent chacun des conducteurs allongés ( 43) à une distance mutuelle ( 44) les uns des autres d'environ 10 % de la longueur d'onde de l'énergie électromagnétique rayonnante dans la plage spectrale des microondes, la largeur des conducteurs ( 43) étant faible par rapport à cette distance ( 44). 3 Agencement détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les conducteurs ( 43) sont noyés dans un matériau porteur diélectrique et à faibles pertes. 4 Agencement détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les conducteurs ( 43) sont appliqués sur un matériau porteur diélectrique et à faibles pertes. Agencement détecteur selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce que le filtre ( 42) est constitué sous forme d'un disque appliqué sur la corde du revêtement ( 4). 6 Agencement détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le disque est disposé à la moitié de la distance ( 53) du foyer de la surface parabolique ( 15) et la grille ( 47) présente une courbure plus prononcée que la surface ( 15). 7 Agencement détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le disque est décalé par rapport à la moitié de la distance ( 53) du foyer de la surface ( 15) dans la direction d'action ( 3) et la grille ( 47) présente la même courbure que la surface ( 15). 8 Agencement détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le filtre ( 42) est de forme courbe. 9 Agencement détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un guide d'ondes ( 17) s'étend le long de l'axe ( 8) passant par le point de sommet ( 41) du revêtement ( 4) entre ce revêtement ( 4) et un élément à haute fréquence ( 18) qui est10 noyé dans la charge de combat ( 6) et est configuré sous forme d'un déflecteur d'ondes de détonation.