Brevet FR2737001A1 — publié le 19970124

DISPOSITIF DE STABILISATION POUR ARME A FEU INDIVIDUELLE Le domaine technique de la présente invention est celui des moyens de stabilisation applicables aux armes à feu individuelles. Toute arme individuelle et portative est tenue et orientée vers la cible par les mains de l'opérateur qui la pointe dans la direction de tir en s'aidant d'un dispositif de visée généralement solidaire du canon. Lorsque l'arme est équipée d'un dispositif de visée, la direction de visée est matérialisée par un réticule ou toute autre référence optique. Lorsque l'opérateur estime que la coïncidence entre la cible et le point visé est réalisée, il déclenche la mise à feu. Toutes les armes individuelles fonctionnent actuellement sur ce principe. Toutefois, cette manière de procéder engendre deux inconvénients principaux lors du tir et auxquels on n'a pas encore remédier. Tout d'abord, le tremblement inéluctable de l'opérateur, même expérimenté, interdit un pointage précis sur la cible à cause du mouvement permanent de la direction de visée et donc du pointage. Ensuite, lors de la mise à feu, c'est-à-dire lorsque l'opérateur appuie sur la détente, un léger dépointage intervient. Ces déplacements même infimes se traduisent directement par une chute de la probabilité d'atteinte inhérente à cette manière de procéder. On peut comparer le tir de la même arme montée sur affût, c'est-à-dire qu'il n'y a aucun déplacement intempestif de l'arme au moment du tir, le résultat obtenu est tout à fait satisfaisant en terme de probabilité. Par contre, le tir effectué par un opérateur conduit à une probabilité d'atteinte quasi nulle pour une erreur de pointage de l'ordre de 3 mrd. On a déjà proposé de remédier à cet inconvénient en utilisant le principe de la gestion d'une fenêtre de tir mais ce type de solution est complexe. Ainsi, on connaît un système de mise à feu électrique à partir de filtrages d'informations gyrométriques, un système de mise à feu électrique sur la base d'un traitement d'image et d'une écartométrie, et un système de stabilisation d'image, par exemple d'une image vidéo, avec mise à feu électrique. Dans ces systèmes, on exploite le fait que l'arme est soumise à des mouvements erratiques et on déclenche la mise à feu lorsque l'orientation du canon par rapport à celle-ci est jugée suffisamment précise. Mais, pour tous ces systèmes, des inconvénients subsistent. En effet, il est impératif que le mouvement erratique de l'arme repasse sur la cible pour déclencher le tir. Ensuite, on fait souvent appel à un télémètre qui à son tour doit être stabilisé pour obtenir un fonctionnement correct. Le but de l'invention est de proposer un système de stabilisation offrant une bonne probabilité d'atteinte et permettant de simplifier les opérations de tir, ce qui évite les inconvénients mentionnés précédemment. A cet effet, l'invention propose un dispositif de stabilisation pour arme à feu individuelle, comprenant un dispositif de visée qui est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de découplage du canon par rapport à l'opérateur, des moyens de liaison articulés qui sont montés entre le canon et les moyens de découplage pour permettre au canon de pivoter par rapport aux moyens de découplage, et des moyens de commande en pivotement du canon pour compenser des mouvements parasites imprimés à l'arme par l'opérateur au cours d'une visée et maintenir ainsi le canon orienté dans la direction visée par l'opérateur. Selon un mode préférentiel de réalisation, les moyens de découplage du canon par rapport à l'opérateur sont constitués par un élément tubulaire qui est rapporté coaxialement autour du canon et solidaire du corps de l'arme manipulée par l'opérateur. D'une manière générale, les moyens de liaison montés entre les moyens de découplage et le canon, comprennent deux axes d'articulation perpendiculaires l'un à l'autre et sur lesquels le canon est monté articulé. A titre d'exemple, les moyens de liaison sont constitués par un système du type à cardan ou à rotule. En variante, ces moyens de liaison peuvent être constitués par quatre ensembles de fils travaillant en torsion élastique, deux ensembles de fils étant respectivement situés de part et d'autre du canon et alignés suivant l'un des axes d'articulation du canon, et les deux autres ensembles de fils étant également situés de part et d'autre du canon et alignés suivant l'autre axe d'articulation du canon. D'une manière générale, les moyens de commande pour faire pivoter le canon et compenser les mouvements parasites imprimés à l'arme par l'opérateur au cours d'une visée, comprennent un système d'asservissement qui est constitué par - une électronique de commande qui délivre des signaux de commande à partir de consignes fournies par deux capteurs qui sont solidaires du corps de l'arme et détectent les mouvements angulaires parasites de l'arme autour des deux axes d'articulation du canon, - deux actionneurs pilotés par les signaux délivrés par l'électronique de commande pour faire pivoter le canon afin de compenser les mouvements angulaires parasites de l'arme, et - deux capteurs de position et/ou de vitesse portés par le canon et qui délivrent des signaux correspondant à la position réelle et/ou à la vitesse de déplacement du canon et qui sont transmis à l'électronique de commande pour permettre de contrôler les signaux de commande transmis aux actionneurs et maintenir ainsi le canon aligné sur la direction visée par l'opérateur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de liaison articulés qui permettent au canon de pivoter sont situés vers l'arrière du canon, alors que les deux actionneurs qui commandent le pivotement du canon sont situés vers l'avant de celui-ci, les moyens de liaison et les deux actionneurs servant également de moyens de support du canon. Chaque actionneur est par exemple constitué par un moteur couple ou un motoréducteur qui commande une came en appui sur le canon, et par un moyen élastique de rappel opposé à la came maintenir ainsi le canon aligné sur la direction de la cible. En variante, chaque actionneur peut être constitué par un vérin électrique, un électro-aimant ou un dispositif piézoélectrique. Le fait de stabiliser le canon par rapport à l'opérateur, offre notamment pour avantage de pouvoir rendre le canon solidaire d'un dispositif de visée et de télémétrie pour assurer une observation, une identification et une poursuite de cible de bonne qualité, ainsi qu'une bonne orientation de la direction de télémétrie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture du complément de description donné ci-après en relation avec les dessins sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'une arme équipée du dispositif de stabilisation suivant l'invention, -la figure 2 représente sous la forme d'un schémabloc le système d'asservissement associé au dispositif de stabilisation, - la figure 3 illustre schématiquement un exemple de réalisation des moyens de liaison articulés pour permettre au canon de pivoter suivant deux axes perpendiculaires l'un à l'autre, et - les figures 4 et 5 illustrent deux modes de réalisation des moyens de commande qui permettent de faire pivoter le canon autour de ses deux axes d'articulation. L'arme à feu portative 1 illustrée à la figure 1 comprend un corps 3 partiellement représenté et qui supporte tous les mécanismes de fonctionnement de l'arme, une chambre de chargement et de tir 4 prolongée par un canon 5. Le canon 5 est associé à un dispositif de stabilisation 10 qui comprend des moyens de découplage 12 du canon 5 par rapport à l'opérateur qui manipule l'arme 1, des moyens de liaison articulés 14 qui sont montés entre le canon 5 et les moyens de découplage 12 pour permettre au canon 5 de pivoter par rapport à ces moyens de découplage 12, et des moyens de commande en pivotement 15 du canon 5 pour compenser des mouvements parasites imprimés à l'arme 1 par l'opérateur au cours d'une visée et maintenir ainsi le canon 5 orienté dans la direction visée par l'opérateur. Les moyens de découplage 12 du canon 5 par rapport à l'opérateur sont constitués par un élément tubulaire 17 qui est rapporté coaxialement autour du canon 5 et solidaire du corps 3 de l'arme 1. Les moyens de liaison articulés 14 montés entre l'élément tubulaire 18 et le canon sont destinés à permettre le pivotement du canon 5 suivant deux axes X-X, Y-Y perpendiculaires l'un à l'autre. Ces moyens de liaison articulés 14 sont situés vers l'arrière du canon 5 et sont du type à cardan ou à rotule. En se reportant à la figure 2, les moyens de commande de pivotement du canon 5 par rapport à l'élément tubulaire 17 comprennent un système d'asservissement qui est constitué par - une électronique de commande E qui délivre des signaux de commande à partir de consignes fournies par deux capteurs C1 et C2 qui sont solidaires du corps 3 de l'arme et qui détectent les mouvements angulaires parasites de l'arme autour des deux axes d'articulation X-X, Y-Y du canon 5, - deux actionneurs Al et A2 pilotés par les signaux délivrés par l'électronique de commande E pour faire pivoter le canon 5, et - deux capteurs de position et/ou de vitesse C3 et C4 qui sont portés par le canon 5 et délivrent des signaux correspondant à la position réelle et/ou à la vitesse de déplacement du canon 5 et qui sont transmis à l'électronique de commande E pour lui permettre de contrôler les signaux de commande transmis aux actionneurs Al et A2 et maintenir ainsi le canon 5 aligné suivant la direction visée par l'opérateur. Les deux capteurs C1 et C2 sont du type gyrométrique et portés par une platine 19 solidaire de l'élément tubulaire 17. L'électronique de commande E, également supportée par la platine 19, comprend notamment deux filtres qui reçoivent respectivement les consignes transmises par les capteurs C1 et C2 pour délivrer en sortie les signaux de commande des deux actionneurs Al et A2. Les deux consignes sont respectivement envoyées aux deux actionneurs Al et A2 pour faire pivoter le canon 5 suivant les deux axes d'articulation X-X et Y-Y. Les deux actionneurs Al et A2 sont situés vers l'avant du canon 5 et sont montés entre le canon 5 et l'élément tubulaire 17 en étant disposés suivant deux axes parallèles aux deux axes d'articulation X-X et Y-Y. Selon l'exemple de réalisation illustré à la figure 3, l'actionneur Al est constitué par un moteur couple 22 ou un motoréducteur qui commande une came 23 qui vient en appui sur le canon 5 et par un moyen élastique de rappel 24, tel qu'un ressort, pour maintenir la came en appui sur le canon 5. Le moteur couple est un moteur électrique connu délivrant un fort couple sans réducteur. La structure de l'actionneur A2 est identique à celle de l'actionneur Al. Le fonctionnement du dispositif de stabilisation 10 est le suivant. Les consignes de commande sont élaborées à l'aide des deux capteurs C1 et C2 qui mesurent les mouvements angulaires parasites du corps 3 de l'arme autour des deux axes d'articulation X-X, Y-Y du canon 5. Après filtrage des consignes de commande, l'électronique de commande E commande les deux actionneurs Al et A2 pour provoquer le pivotement du canon 5 pour compenser les mouvements parasites imprimés à l'arme 1 par l'opérateur. Une autre solution d'asservissement consiste à mettre des capteurs de vitesse angulaire sur le canon, les capteurs C3 et C4. Dans cette configuration les capteurs C1 et C2 sont supprimés. Au départ de la séquence de tir l'opérateur vise sa cible à l'aide du dispositif de visée 26 : il place un réticule sur la cible. Lorsqu'il le souhaite, l'opérateur peut enclencher le dispositif de stabilisation (par exemple à l'aide d'un bouton poussoir placé sur la platine 19). Dès lors, le dispositif de stabilisation devient opérationnel, c'est-à-dire - les capteurs C3 et C4 mesurent les mouvements angulaires du canon par rapport au référentiel terrestre et sont filtrées (filtre passe-haut F1 et F2) pour ne prendre en compte que les mouvements de tremblement mais non les mouvements souhaités par l'opérateur (dans le cas d'une cible mobile) dont les fréquences sont plus basses. Les capteurs sont préférentiellement des gyromètres (mesure de vitesse angulaire). Ces informations filtrées sont amplifiées pour piloter les actionneurs Al et A2. L'asservissement des actionneurs Al et A2 sera réalisé de telle manière à annuler les consignes de vitesse (filtrées) délivrées par les capteurs C3 et C4. Une autre solution peut être envisagée pour optimiser le filtrage et l'asservissement du canon et consiste à combiner deux séries de capteurs - les capteurs C3 et C4 (ou d'autres capteurs) délivrent également des informations de position du canon par rapport au corps de l'arme. Cette solution évite en particulier la venue en butée du canon. - les capteurs de mesure de la vitesse angulaire C1 et C2 sont montés sur le corps de l'arme et des capteurs de position sont montés entre le corps de l'arme et le canon (C3 et C4). L'arme 1 peut être équipée d'un dispositif de visée et de télémétrie 26 qui est avantageusement porté par le canon 5 par l'intermédiaire d'un bras 27 qui traverse une ouverture 28 pratiquée dans l'élément tubulaire 17. Les mouvements angulaires parasites de l'arme peuvent atteindre 3 mrd en situation normale de combat. Cependant, pour parvenir à une probabilité d'atteinte acceptable d'une cible, notamment en tir coup par coup, il est donc nécessaire de pouvoir compenser des amplitudes supérieures à 3 mrd et d'arriver à une résiduelle de l'ordre de 0,5 mrd, et il en résulte que l'amplitude du mouvement linéaire des actionneurs est de l'ordre d'un millimètre. D'une manière générale, la mise à feu peut être mécanique, puisque l'asservissement est permanent, il subsiste néanmoins une résiduelle de stabilisation supérieure à la précision de mesure des capteurs (C1, C2, C3, C4 suivant la solution) due aux imperfections de l'asservissement (inertie, frottement....). Mais en adoptant une mise à feu électrique, l'utilisation directe des informations capteurs permet de déclencher le tir (ordre de mise à feu électrique) au moment opportun (fenêtre de tir) d'où une meilleure précision que la mise à feu mécanique. Sur la figure 4, il est représenté une variante des moyens de liaison articulés 14 montés entre le canon 5 et l'élément tubulaire 17. Ces moyens 14 sont constitués par quatre ensembles de fils 17a, 17b travaillant en torsion élastique. Une extrémité de chaque ensemble de fils 17a est fixé à la paroi interne de l'élément tubulaire 17, alors que l'autre extrémité est fixée à la paroi externe du canon 5. Plus précisément, deux ensembles de fils 17a, 17'a sont respectivement situés de part et d'autre du canon 5 et alignés suivant l'axe d'articulation X-X. De manière similaire, les deux autres ensembles de fils 17b, 17'b sont respectivement situés de part et d'autre du canon 5 et alignés suivant l'axe d'articulation Y-Y. Sur la figure 5, on a représenté une variante de réalisation des actionneurs Al et A2. Chaque actionneur est constitué par un vérin électrique 30, dont le corps est porté par la paroi interne de l'élément tubulaire 17 et dont la tige est montée articulée sur la paroi externe du canon 5. En variante, les actionneurs Al et A2 pourraient être constitués par des électro-aimants ou des dispositifs piézoélectriques. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de stabilisation d'une arme à feu individuelle, comprenant un dispositif de visée caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de découplage (12) du canon par rapport à l'opérateur, des moyens de liaison articulés (14) qui sont montés entre le canon (5) et les moyens de découplage (12) pour permettre au canon (5) de pivoter par rapport aux moyens de découplage (12), et des moyens de commande (15) en pivotement du canon (5) pour compenser des mouvements parasites imprimés à l'arme par l'opérateur au cours d'une visée et maintenir ainsi le canon (5) orienté dans la direction visée par l'opérateur. 2 - Dispositif de stabilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de découplage (12) du canon (5) par rapport à l'opérateur sont constitués par un élément tubulaire (17) qui est rapporté coaxialement autour du canon (5) et solidaire du corps (3) de l'arme manipulé par l'opérateur. 3 - Dispositif de stabilisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison (14) montés entre les moyens de découplage (12) et le canon (5), comprennent deux axes d'articulation (X-X, Y-Y) perpendiculaires l'un à l'autre et sur lesquels le canon (5) est monté pivotant. 4 - Dispositif de stabilisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de liaison (14) montés entre les moyens de découplage (12) et le canon (5), sont constitués par un système du type à cardan ou à rotule. 5 - Dispositif de stabilisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de liaison (14) montés entre les moyens de découplage (12) et le canon (5), sont constitués par quatre ensembles de fils (17a, 17b) travaillant en torsion élastique, deux ensembles de fils (17a) étant respectivement situés de part et d'autre du canon (5) et alignés suivant un des axes d'articulation du canon (5), et les deux autres ensembles de fils (17b) étant également situés de part et d'autre du canon (5) et alignés suivant l'autre axe d'articulation du canon (5). 6 - Dispositif de stabilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de liaison (14) montés entre les moyens de découplage (12) et le canon (5), sont situés vers l'arrière du canon (5). 7 - Dispositif de stabilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande (15) en pivotement du canon (5) pour compenser les mouvements parasites imprimés à l'arme par l'opérateur au cours d'une visée, comprennent un système d'asservissement qui est constitué par - une électronique de commande (E) qui délivre des signaux de commande à partir de consignes fournies par deux capteurs (C1, C2) qui sont solidaires du corps (3) de l'arme et détectent les mouvements angulaires parasites de l'arme autour des deux axes d'articulation (X-X, Y-Y) du canon (5), - deux actionneurs (Al, A2) pilotés par les signaux délivrés par l'électronique de commande (E) pour faire pivoter le canon (5) afin de compenser les mouvements angulaires parasites de l'arme, et - deux capteurs de position et/ou de vitesse (C3, C4) qui sont portés par le canon (5) et délivrent des signaux correspondants à la position réelle et/ou à la vitesse de déplacement du canon et qui sont transmis à l'électronique de commande (E) pour lui permettre de contrôler les signaux de commande transmis aux actionneurs (A1, A2) et maintenir ainsi le canon (5) aligné sur la direction visée par l'opérateur. 8 - Dispositif de stabilisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que les actionneurs (Al, A2) sont situés vers la partie avant du canon (5) et sont respectivement alignés suivant les deux axes d'articulation (X-X, Y-Y) du canon (5). 9 - Dispositif de stabilisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque actionneur (A1, A2) est constitué par un moteur couple (22) ou un motoréducteur qui commande une came (23) en appui sur le canon (5), et par un moyen élastique de rappel (24) opposé à la came (23) pour maintenir ainsi le canon aligné sur la direction de la cible. 10 - Dispositif de stabilisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque actionneur (Al, A2) est constitué par un vérin électrique, un électroaimant ou un dispositif piézoélectrique. 11 - Dispositif de stabilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de visée (26) est supporté par le canon (5), et est stabilisé avec le canon.