Brevet FR2715221A1 — publié le 19950721

Dispositif d'introduction magnétique d'informations d'allumage dans un projectile. La présente invention concerne un dispositif d'introduction magnétique d'informations d'allumage dans un projectile devant être tiré d'un tube d'arme. On connaît un dispositif de ce type par la DE B 26 05 374. I1 s'agit, dans ce cas, d'introduire dans le projectile, pendant son tir par le tube, un temps de retard à l'allumage déterminé extérieurement selon les données tactiques. Pour cela, le projectile est pourvu d'une installation de réception inductive, tandis que le tube doit être équipé d'une installation émettrice inductive. Cela nécessite assurément des interventions dans la fabrication pour la conformation du tube, qui vont fondamentalement à l'encontre de la stabilité du tube et du comportement balistique du projectile tiré de celui-ci, et qui ne sont, de plus, cuère réalisables en pratique, rien que parce qu'elles nécessitent des interventions coûteuses dans les tubes des systèmes d'armement existants, afin de pouvoir tirer des projectiles ainsi équipés. D'autre part, il n'est, pratiquement, pas possible de disposer à l'embouchure du canon un émetteur inductif, du fait que celui-ci serait indubitablement détruit au bout de peu de temps, en raison des pressions très élevées et des vitesses du projectile dans la zone de la bouche du tube. En outre, le dispositif connu antérieurement a pour inconvénient le défaut fondamental consistant en ce que, pour introduire les informations de retard à l'allumage déterminées extérieurement, par exemple selon la distance de la cible, destinées à utiliser d'une façon tactiquement optimale, par exemple un projectile formant des éclats qui doit exploser à une distance déterminée de la cible détectée, il faut forcément partir de l'hypothèse que la vitesse de sortie effective du projectile tiré du tube et, par suite, les paramètres balistiques de sa trajectoire, sont préalablement connus. Cependant, il s'est avéré que la vitesse d'éjection effective du projectile varie, en raison des influences les plus variées, si fortement que les informations de retard à l'allumage introduites (sur la base de l'hypothèse que la vitesse d'éjection est connue préa lablement) n'aboutissent pas à un instant d'allumage optimum en ce qui concerne la distance à l'objet-cible, du fait qu'il présente une forte dispersion. Compte tenu de ces données, l'invention a pour objet un dispositif du type indiqué, dans lequel on tienne compte de la vitesse effective d'éjection du tube, et sans avoir à intervenir dans sa construction, dans le projectile, pour optimiser le retard à l'allumage et, par suite, utiliser le projectile d'une façon optimale du point de vue tactique. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, à proximité de zones non-magnétisables de la surface de la chemise du projectile sont disposés deux capteurs magnétiques décalés mutuellement dans la direction de l'axe longitudinal du projectile, qui sont branchés sur un montage de mesure pour fournir une information de vitesse, en fonction de la différence des instants de sortie des capteurs magnétiques mutuellement décalés de l'embouchure d'un tube en matériau ferromagnétique. Selon cette solution, on détermine sur (au moins) deux capteurs magnétiques disposés dans le projectile avec décalage mutuel suivant la direction de l'axe longitudinal du projectile, leur instant de sortie de l'em- bouchure du tube et, par suite, sur la base de la distance mutuelle prédéterminée par construction, à partir de l'intervalle de temps de sortie des capteurs, on détermine la vitesse de sortie effective du projectile, du fait qu'à la sortie du tube, les circuits des champs magnétiques qui se referment par l'intermédiaire de la matière ferromagnétique du tube, subissent un affaiblissement notable. Pour établir un champ magnétique ressortant nettement du bruit de fond, il convient de prévoir dans les capteurs magnétiques au moins un aimant permanent pour établir un champ magnétique puissant sur le tube, qui traverse un élément sensible au champ magnétique ou un élément (tel qu'une bobine) réagissant aux variations de champ. Cet élément (donc, par exemple, la bobine ou un capteur Hall) peut être incorporé dans le projectile perpendiculairement à l'axe longitudinal du projectile ou parallèlement à cet axe, au moins une bobine toroïdale en forme de cylindre creux étant montée coaxialement dans le projectile près de la surface latérale de sa paroi, dans le second cas. Pour exploiter la polarité de l'impulsion en ce qui concerne l'instant de sortie du second capteur magnétique, décalé par rapport à celui du premier, on peut rattacher aux capteurs magnétiques, par exemple, des aimants permanents magnétisés en sens inverse, ou encore les capteurs magnétiques (par exemple, leurs bobines d'induction) peuvent etre montés en série et en opposition, pour fournir sur une ligne de sortie des impulsions successives de polarité différente. D'autres caractéristiques, variantes, perfectionnements et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre d'exemples de réalisation préférés non limitatifs de l'invention, représentés sur le dessin annexé non à l'échelle, fortement simplifié et réduit à l'essentiel, dont la figure 1 représente un projectile quittant l'embouchure du tube et comportant des capteurs magnétiques sous forme de deux bobines toroïdales montées coaxialement dans le projectile avec décalage axial mutuel, à chacune desquelles est rattaché un aimant permanent; la figure 2 est une vue correspondante à la figure 3, représentant un projectile à chaque bobine duquel il est rattaché un aimant; la figure 5 est une coupe longitudinale partielle représentant, contrairement aux figures 1 à 3, non un projectile de plein calibre, mais une réalisation préférée de capteur magnétique dans un projectile souscalibré à cage de propulsion la figure 6 est un schéma-bloc simplifié de la commande d'un compteur, en fonction de la vitesse de sortie d'un projectile selon les figures 1 à 5 de la bouche du tube. Pour pouvoir déterminer, à bord d'un projectile 11, la vitesse de sortie vo de la bouche 12 d'un tube 13 duquel le projectile 11 est tiré, le projectile 11 comporte au moins deux capteurs magnétiques 16.1 et 16.2 décalés mutuellement dans la direction de l'axe longitudinal 14 du projectile, disposés près de la surface 15 de la chemise du projectile. Une paroi 17 en matériau ferromagnétique, par exemple d'un projectile plein calibre 11, est interrompue, par exemple par une encoche 18 dans la surface latérale 15 de la chemise, là où le capteur magnétique 16 est inséré et scellé ou fixé autrement, par exemple dans une matière de remplissage 19 non magnétisable, par exemple en matière plastique. Les capteurs magnétiques 16 peuvent étre des bobines sensiblement cylindriques ou toroïdales 20 disposées près de la surface 15 de la chemise du projectile, parallèlement à l'axe (figure 1, 2 ou 5) ou perpendiculairement à l'axe longitudinal 14 du projectile (figures 3 et 4, une disposition coaxiale par rapport à l'axe longitudinal 14 du projectile (selon les figures 1, 2 ou 5) apportant globalement, dans le cas d'une orientation parallèle à l'axe des bobines 20 dans le projectile 11, des propriétés aérodynamiques extrêmement favorables en raison ae la répartition des masses symétriques par rapport à l'axe et des propriétés de résistance mécaniques extrêmement favorables pour la structure du projectile 11, en raison de la structure cylindrique creuse. Si les bobines 20 sont montées excentriquement par rapport à l'axe longitudinal 14 du projectile, du fait qu'elles présentent, dans le cas d'une orientation parallèle à l'axe, une surface de section droite nettement plus petite que le projectile 11, ou respectivement du fait qu'une orientation de montage perpendiculaire à l'axe longitudinal 14 du projectile est choisie (selon la figure 3 ou 4), on prévoit de façon appropriée des poids supplémentaires ou des réductions de poids correspondant(e)s (dont on n'a pas tenu compte sur le dessin) disposés en face l'un de l'autre, symétriques par rapport à l'axe, pour réobtenir des données cinétiques axialement symétriques pour le projectile 11. Cela est également valable en particulier en ce qui concerne la disposition excentrique d'aimants permanents 21 dont on peut prévoir le montage axialement symétrique, mais qui est fondamentalement suffisant à un endroit de la périphérie active du projectile (comme il a été prévu sur le dessin). Chacun des aimants permanents 21 prévus dans un capteur magnétique 16 sert à établir un champ magnétique 22 passant par l'axe longitudinal du capteur magnétique 16, ou d'une bobine 20, et par la zone voisine de la paroi du tube 13 en matériau ferromagnétique, dans la mesure où le capteur magnétique 16 n'a pas encore quitté la bouche du tube. La conformation et la disposition de l'aimant permanent 21 sont en principe libres. Cependant, il convient au mieux, comme on l'a représenté sur le dessin, de le conformer en barreau aimanté qui s'étend, lorsqu'il est monté dans un projectile 11 de plein calibre, radialement vers l'intérieur du projectile 11 à partir de la zone de la surface 15 de la chemise du projectile interrompue, et chevauche alors au moins en en partie, en projection sur la partie voisine du capteur magnétique 16, sa bobine 10. Dans la mesure où le capteur magnétique 16 est encore à l'intérieur du tube 13, un champ magnétique puissant 22 de l'aimant permanent 21 se referme, par l'intermédiaire de l'entrefer étroit 23, sur la paroi intérieure du tube 13, et passe aussi par la masse ferromagnétique importante de la partie voisine du tube 13 et par des matériaux ferromagnétiques à l'intérieur du projectile 11; selon la figure 1, 2 ou 5, parallèlement à l'axe longitudinal 14 du projectile ou, selon la figure 3 ou 4, perpendiculairement à celui-ci, en traversant au moins par des composantes de champ essentielles, l'axe de réceptivité principal du capteur magnétique 26. On peut aussi, en principe, renoncer à l'aimant permanent 21, lorsque le matériau ferromagnétique du canon 13 présente une rémanence magnétique suffisante pour établir un champ magnétique 22 suffisamment intense; cependant, pour obtenir une détection de signal non-équivoque insensible aux perturbations, par exemple sur la base d'un changement de polarité, lorsque le capteur magnétique 16 sort de la bouche 12 du tube, le montage d'au moins un aimant permanent 21, prévu sur le dessin, est préférable. Dans le cas fréquent d'une munition dimensionnée en projectile 11 sous-calibré , comme on l'a esquissé sur la figure 5, la différence de calibre entre le projectile central 11 et la paroi intérieure du tube 13 est, comme on l'a esquissé sur la figure 5, comblée par une cage de propulsion 36 se détachant à la sortie de la bouche 12 du tube, qui est en général en matériau non-ferromagnétique, notamment en aluminium. Pour obtenir un champ magnétique 22 aussi intense que possible à travers des entrefers actifs réduits 23 du projectile 11 au tube 13, on peut prévoir de disposer alors les capteurs magnétiques 16, non dans la paroi 17 du projectile central 11, mais à la périphérie extérieure (servant au guidage dans le tube 13) du culot 36. Cela implique cependant de former des connexions électriques sur la jonction entre le culot 36 et le projectile central 11, où le montage de mesure 25 est conformé pour prescrire le retard d'allumage optimisé sur la base de la vitesse effective de sortie vo. Il est donc avantageux de monter, comme on l'a représenté sur la figure 5, seulement le ou les aimants permanents 21 dans la cage de propulsion 36, mais de monter de plus les capteurs magnétiques 16 (par exemple, leurs bobines 20) de nouveau dans la surface 15 de la chemise du projectile central 11 ou tout près derrière et, par suite, avec un câblage fixe avec le montage de mesure 25. De façon appropriée, l'aimant permanent 21 s'étend radialement, sous forme de barreau aimanté (comme on l'a représenté), sur toute la différence de calibre comblée par la cage de propulsion 36, de façon que le champ magnétique 22 n'ait à franchir qu'une fois cette distance (et, par ailleurs , l'entrefer 23 entre dans la cage de propulsion 36 et le tube 13). Les capteurs magnétiques 16 peuvent entre, à part le ou les aimants permanents 21 (dans la mesure où il y en a), comme on l'a esquissé sur le dessin, des bobines 21; cependant, ce peut être aussi des détecteurs de champ magnétique à semi-conducteurs passifs ou actifs, comme des magnétorésistances, des diodes magnétiques ou des sondes de Hall. I1 est essentiel qu'un capteur magnétique 16 envoie un signal de sortie 24 dépendant d'un champ fixe 22 ou de la variation avec le temps de ce champ 22 à un montage de mesure 25 pour déterminer la vitesse de sortie vo, lorsque le champ magnétique 22 d'abord intense (en raison de la fermeture du circuit magnétique par le tube 13), s'affaiblit soudain nettement à la sortie de la bouche 12 du tube, du fait qu'après, le circuit ne se referme que par le trajet dans l'air, et cela d'autant plus nettement quand cela est dû aux variations de la largeur fonctionnellement obligatoires. Dans le cas des figures 1 et 4, un aimant permanent 21 est, pour cela rattaché à chacune des bobines 20 relativement très près, tandis que, dans les exemples des figures 2, 3 et 5, pour obtenir les signaux de sortie 24, on traite les champs magnétiques 22 qui se ferment, à partir d'un seul aimant permanent 21, par des bobines voisines des deux cotés 20, qui sont montées dans et à l'opposé de la direction de la vitesse de sortie vo, avec décalage par rapport à l'emplacement où l'aimant permanent 21 est disposé dans le projectile 11. A l'inverse de ces mécanismes d'action, on peut aussi prévoir, à l'opposé de ce qui est représenté sur le dessin, une seule bobine et deux aimants permanents décalés mutuellement dans la direction de l'axe longitudinal 14 du projectile, de polarités inverses et envoyant, par suite, à travers la bobine des champs magnétiques d'otientations inverses, tant que l'un au moins des champs 22 n'est pas fortement affaibli du fait que le circuit magnétique ne se referme plus par le tube 13. I1 est essentiel que les capteurs magnétiques 16 dont le décalage mutuel dans la direction de l'axe longitudinal 14 du projectile est prévu par construction, fournissent, selon la sortie de la bouche 12 du tube et, par suite, de la vitesse effective de sortie instantanée vo, des signaux de sortie 24 décalés dans le temps, par l'intermédiaire des montages série ou en série et en opposition des deux capteurs magnétiques 16.1 et 16.2. Ceux-ci sont, dans le montage de mesure 25, transmis d'abord à un montage différenciateur 26, pour obtenir des flancs d'impulsion de pente définie pour attaquer un montage de détermination du temps en forme de compteur 27 qui reçoit des impulsions de comptage à partir d'un montage rythmeur 28 de fréquence stable. Selon la structure du compteur 27, on peut prévoir, par exemple, des entrées de démarrage et d'arrêt différentes 30, 31, qui sont attaquées successivement selon l'apparition du premier signal de sortie 24 et du second qui lui fait suite des deux capteurs magnétiques 16.1/ 16.2, avec attaque d'une entrée de remise à zéro 32, par exemple en fonction de l'attaque de l'entrée de démarrage 30. L'impulsion apparaissant encore ensuite, dans le cas de la figure 5 (c'est-à-dire lors de l'expulsion de la cage de propulsion 36 avec les aimants ou l'aimant 21), ne gêne alors déjà plus, mais elle peut aussi être encore, en plus, supprimée par des techniques de montage. On peut aussi prévoir un compteur 27 comportant une entrée de démarrage et d'arrêt commune, qui présente un comportement de commutation bistable, donc réagit à la succession des signaux d'entrée, ou bien présente un comportement dépendant de la polarité, donc réagit au sens de variation du signal de sortie 24 - selon la direction du champ magnétique le plus actif dans chaque cas parmi les champs 22, lorsque les capteurs magnétiques 16 sont décalés. Dans chaque cas, la longueur de l'intervalle de temps de comptage et, par suite, le résultat de comptage du compteur 27 donne, en raison de la distance prédéterminée par construction des capteurs magnétiques 16 montés dans le projectile 11, une mesure directe de la vitesse effective de sortie vo à la bouche, cette mesure étant donnée par la position de comptage finale, à l'apparition d'un signal d'arrêt du compteur, lorsque le compteur 27 monte, par exemple en étant commandé par son entrée de remise à zéro 32, à partir du montage rythmeur 28, d'abord jusqu'à une position de comptage initiale, puis descend avec une précision de fréquence de rythme statistiquement identique, à partir du montage rythmeur 28, à partir du premier signal de sortie 24 apparaissant. Cette information de vitesse 33 fournie par le compteur 27 est transmise à un montage de retard à l'allumage 34 situé sur le projectile 11, pour déclencher, en fonction de la vitesse de sortie vo, par exemple un signal d'allumage 35, après un certain trajet pouvant etre prédéterminé, par exemple sur la base de données tactiques et du type de projectile 11. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'introduction magnétique d'informations d'allumage dans un projectile (11) devant être tiré d'un tube d'arme (13), caractérisé en ce qu'à pro ximité de zones non-magnétisables de la surface (15) de la chemise du projectile sont disposés deux capteurs magnétiques (16) décalés entre eux dans la direction de l'axe longitudinal (14) du projectile, qui sont branchés sur un montage de mesure (25) pour fournir une information de vitesse (33), en fonction de la différence des instants de sortie des capteurs magnétiques (16), décalés, de la bouche (12) d'un tube (13) en matériau ferromagnétique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chaque capteur magnétique (16), un aimant permanent (21) est rattaché à une bobine (20). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les bobines (20) sont orientées parallèlement à l'axe longitudinal (14) du projectile. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les bobines (20) sont orientées perpendiculairement à l'axe longitudinal (14) du projectile. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque aimant permanent (21) est disposé de façon a s' étendre sensiblement radialement par rapport à la surface (15) de la chemise du projectile (1), près d'au moins une bobine (29) ou dans au moins une bobine (29). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque capteur magnétique (16) comporte une bobine d'induction (20) disposée concentriquement dans le projectile (11). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs magnétiques (16) sont formés, au voisinage d'une encoche (18) de la paroi (17) du projectile, dans une matière de remplissage (19) non-magnétisable. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs magnétiques (16), ou en tout cas au moins un aimant permanent (21), sont disposés dans le matériau nonferromagnétique de la cage de propulsion (36) d'un projectile (11) sous-calibré. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs magnétiques (16) sont montés en sens opposé en série et sur un montage différenciateur (26). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs magnétiques (16) fournissent des signaux de sortie (24) pour commander le démarrage et l'arrêt d'un compteur (27) qui reçoit des impulsions de comptage (29) d'un montage rythmeur (28) de fréquence stable et délivre à un montage de retard à l'allumage (34) l'information de vitesse (33), sous la forme de sa position de comptage finale.