Brevet FR2759775A1 — publié le 19980821

Le domaine technique de l'invention est celui des munitions comprenant un projectile destiné à être lancé par un tube. Une telle munition est tirée par un système de tir par exemple un automoteur d'artillerie ou un char. Pour accomplir leur mission habituelle qui est la neutralisation d'une cible, les systèmes d'artillerie ont de plus en plus souvent besoin de recourir à des moyens annexes: -dispositifs d'observation, -systèmes d'autoprotection contre les missiles (par brouillage par exemple), -systèmes d'acquisition de données notamment météorologiques, -moyens de transmission et de communications. Ces moyens annexes mettent la plupart du temps en oeuvre des dispositifs complexes qui mobilisent des hommes de troupe spécialement affectés à leur emploi. Par exemple, les missions d'observation sont accomplies au moyen de petits aéronefs téléguidés portant un ou plusieurs senseurs optiques et/ou IR. Ces moyens d'observation permettent à la compagnie d'artillerie de préciser la localisation d'un objectif ou de vérifier les résultats d'un tir. Ils imposent la mise en place d'un véhicule de lancement de l'aéronef ainsi que de personnels spécialement affectés au service de ce dernier. Les dispositifs de brouillage sont eux aussi portés par des systèmes annexes disposés sur camions ou remorques. Les relais de transmission imposent pour leur part la mise en place d'antennes lourdes et longues à mettre en place. Ainsi, les moyens connus qui permettent d'assurer ces fonctions d'observation de brouillage ou de transmission sont des moyens lourds et coûteux. Ils imposent la mise en place d'une logistique spécifique et ne sont pas à priori disponibles pour tous les systèmes d'artillerie, ce qui complique la coordination du commandement. Parmi tous les moyens annexes, une place importante est dévolue à ceux permettant l'acquisition d'informations météorologiques. L'augmentation de la précision des tirs d'artillerie passe par la maîtrise d'un certain nombre de paramètres, notamment de la vitesse initiale du projectile tiré et des caractéristiques des couches d'air qu'il traverse. On a ainsi plus particulièrement besoin de connaître la vitesse et l'orientation du vent pour différentes altitudes de vol du projectile. I1 est connu par le brevet US5454265 de lancer un projectile à partir d'une plate-forme au sol et d'assurer à partir de la même plate-forme une poursuite optique du projectile pour déterminer ainsi la vitesse et l'orientation du vent pour différentes altitudes. Un tel système est coûteux et de mise en oeuvre délicate car il impose l'emploi d'une plate-forme de tir complexe comportant des moyens de poursuite optique. De plus il est inutilisable lorsque les conditions de visibilité sont mauvaises et empêchent la poursuite optique. C'est le but de l'invention que de proposer une munit ion de conception simple et peu coûteuse et permettant, suivant la nature de la charge utile qu'elle emporte, d'assurer des missions de relais de communications, de système de brouillage, ou de moyen permettant l'acquisition d'informations notamment météorologiques. Ainsi grâce à l'invention, il n'est plus nécessaire au système d'artillerie de s'appuyer pour ces missions sur des moyens annexes coûteux, peu nombreux, lents et difficiles à coordonner. Le système d'artillerie pourra ainsi notamment disposer de ses propres moyens d'acquisition d'informations météorologiques, l'acquisition pouvant en outre se faire quelles que soient les conditions de visibilité. Ainsi l'invention a pour objet une munition comprenant un projectile destiné à être lancé par une plate-forme de tir, munition caractérisée en ce que le projectile comporte une charge utile, au moins un générateur d'un gaz plus léger que l'air, générateur dont le fonctionnement est déclenché après tir et à l'issue d'un retard, ainsi qu'une enveloppe gonflable par ledit générateur de gaz et qui est destinée à emporter le projectile suivant une trajectoire aérienne. La charge utile pourra comporter un dispositif de brouillage, ou des moyens d'acquisition d'informations et/ou des moyens de transmission de ces informations. La charge utile pourra comporter des moyens d'émission et de réception de signaux radio fréquence assurant ainsi une fonction de relais de transmission. Selon diverses caractéristiques, les moyens d'acquisition pourront comporter des moyens de mesure de l'altitude et/ou de la position du projectile, des moyens de mesure de la pression atmosphérique et/ou de la température. Les moyens d'acquisition pourront également comporter des moyens de vision optique, IR ou vidéo. Les moyens de transmission pourront comporter un émetteur radio-fréquence. L'invention a également pour objet un dispositif de collecte d'informations, notamment météorologiques, qui comprend des moyens disposés au niveau du sol ou de la plate-forme de tir et qui permettent la réception des informations transmises par le projectile, ainsi que des moyens de calcul permettant d'exploiter ces informations. L'invention a enfin également pour objet une conduite de tir d'artillerie mettant en oeuvre un tel dispositif de collecte d'informations, conduite de tir dasn laquelle les moyens de calcul permettent de déterminer la correction de pointage d'un tube de l'artillerie à partir des informations météorologiques reçues du projectile. Avantageusement la plate-forme de tir du projectile du dispositif de collecte d'information comprend un tube auxiliaire distinct du tube de l'artillerie. Par rapport aux munitions habituelles dont le projectile a une trajectoire aérienne sensiblement parabolique et de durée réduite (de l'ordre de la minute), la munition selon l'invention permet l'envoi d'une charge utile qui peut rester longtemps en l'air (près d'une demi heure) ce qui lui permet d'assurer des fonctions annexes (collecte d'informations notamment météo, observation, brouillage, relais de communications) qui étaient jusqu'à présent remplies par des moyens lourds et coûteux. Un système porteur pourra être doté de différents types de munitions selon l'invention, munitions qu'il utilisera en fonction de ses besoins. L'invention lui donne ainsi une autonomie et une souplesse pour la conduite de sa mission qu'il n'était pas possible d'atteindre avec les systèmes connus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels -la figure 1 est un schéma représentant un véhicule doté d'une plate-forme de tir d'une munition selon l'invention, -la figure 2 est une vue simplifiée de la munition selon l'invention, -les figures 2a et 2b montrent différentes phases du fonctionnement d'une munition selon l'invention, -les figures 3a et 3b sont des représentations partielles de variantes de réalisation. Les figures annexées qui vont être décrites envisagent l'application de l'invention à la réalisation d'une munition assurant la collecte d'informations. La structure d'une munition de brouillage ou relais de communication sera facilement définie par l'Homme du métier à partir de cette description. Ces dernières munitions ne différant de la munition de collecte d'informations que par la nature de la charge utile emportée. En se reportant à la figure 1, un dispositif de collecte d'informations selon l'invention comporte un tube de lancement auxiliaire 1 qui est solidaire d'une plateforme de tir 2, elle même fixée sur une structure porteuse 3, telle un système d'artillerie, un véhicule ou une structure fixe. La plate-forme de tir 2 représentée ici autorise un réglage de l'angle de tir du tube 1 suivant deux axes: un premier axe sensiblement vertical 4 et un deuxième axe perpendiculaire au précédent 5, mais une plate-forme avec un tube à orientation fixe pourrait également être utilisée. Le tube auxiliaire 1 est destiné à recevoir une munition 6. La munition 6 est représentée en coupe à la figure 2. Elle comporte une embase 7 portant un ergot radial 8 qui autorise une fixation au tube 1 par un montage à baïonnette. L'embase porte un tube de guidage 9 dont une collerette arrière 9a est pincée entre un écrou 10 et un épaulement 11 de l'embase 7. Le tube de guidage renferme un piston pousseur 14 et un projectile 12, qui est rendu solidaire du tube de guidage par au moins une goupille radiale 13. Un sachet de charge propulsive 15 est disposé entre le piston 14 et l'embase 7. L'embase 7 porte un allumeur électrique 16 fixé sur un support 17 collé à l'embase 7. Les fils électriques de l'allumeur sont reliés à un contact axial 18 d'une part et à l'embase 7 d'autre part, le contact axial étant isolé électriquement de l'embase. Embase 7, allumeur 16, charge propulsive 15, tube de guidage 9 et piston 14, constituent le système propulsif du projectile 12. Ce système propulsif compact est analogue à ceux utilisés habituellement pour les munitions de défense rapprochée des véhicules blindés. On pourra regarder par exemple le brevet FR2612287 qui décrit une munition fumigène de défense rapprochée. La plate-forme de tir pourra ainsi avantageusement être constituée par un des tubes du système de tubes de lancement de grenades d'autoprotection qui est fixé habituellement sur un char ou une artillerie. Le projectile 12 comporte un corps 19 fermé par un fond vissé 20 et une ogive 21. L'ogive est réalisée en une matière plastique souple par exemple en polyéthylène. Elle est fixée au corps 19 par collage ou clipsage. L'ogive 21 recouvre et protège une enveloppe gonflable 22 qui est représentée ici en position repliée. L'enveloppe gonflable 22 est fixée de façon étanche à un support 23 par un écrou de maintien 24. Le support 23 porte un générateur 25 d'un gaz plus léger que l'air. Ce générateur est constitué ici par un boîtier 26, soudé de façon étanche au support 23, et qui renferme deux ampoules 27 et 28 contenant chacune un produit réactif. Une masselotte 29 est disposée entre le support 23 et les ampoules et elle est destinée à venir briser ces dernières par inertie lors du tir du projectile. La masselotte 29 pourra être rendue solidaire du support 23 par un moyen de rupture calibré (tel une goupille fendue) afin d'assurer que les ampoules ne soient brisées que lors du tir du projectile et non consécutivement à une manipulation ou un choc. La masselotte sera annulaire afin de ne pas perturber le passage du gaz engendré. Elle portera une ou plusieurs dents pour faciliter la rupture des ampoules. Le générateur de gaz 25 communique avec l'enveloppe gonflable 22 par l'intermédiaire d'un trou 30 percé axialement dans le support 23. Les produits disposés dans les ampoules sont deux substances qui réagissent entre elles pour générer de l'hydrogène. On pourra par exemple disposer de l'eau dans une ampoule et prévoir dans l'autre ampoule de l'Hydrure d'aluminium lithium (AlLiH4) ou bien du Sodium Borohydride (NaBH4) (on adoptera par exemple les proportions relatives de 51% en masse de AlLiH4 pour 49% en masse d'eau). Il suffit concrètement d'environ 200 g de chaque composant pour générer suffisamment d'hydrogène pour gonfler un ballon de 1 mètre de diamètre. A titre de variante, il est bien entendu possible de ne prévoir qu'une seule ampoule disposée dans le boîtier 26, ce dernier renfermant l'autre composant réactif qui entoure donc l'ampoule à briser. Le projectile 12 renferme enfin une charge utile 31 qui est ici formée par un ou plusieurs circuits électroniques représentés schématiquement sous la forme d'un bloc diagramme. Ces circuits 31 comprennent une source d'énergie électrique 32 alimentant l'ensemble des circuits (par exemple une pile amorçable par le départ du projectile), un système de localisation par satellites 33 associé éventuellement à une plate-forme inertielle intégrée 34 comprenant accéléromètres et gyromètres. Ces différents senseurs sont reliés à une unité de calcul centrale 35 qui assure à la fois conversion analogique/numérique des signaux fournis par les senseurs, pré-traitements (filtrages), et génération du signal d'information. L'unité centrale est reliée à un moyen de transmission radio fréquence 36 qui assurera le codage éventuel des signaux à transmettre et l'émission. Bien entendu le projectile comportera également les moyens permettant le fonctionnement des différents composants : antenne pour le récepteur de positionnement par satellite, antenne d'émission pour le moyen de transmission. Ces antennes (non représentées) seront avantageusement constituées par des bobinages portés par la surface externe du corps 19 du projectile. D'autres capteurs de mesure (non représentés) pourront également être emportés par le projectile et seront reliés à l'unité centrale 35. On pourra prévoir un ou plusieurs capteurs de températures (par exemples des thermocouples ou des thermorésistances), et un ou plusieurs capteurs de pression (par exemples des capteurs intégrés portés par la surface externe du projectile). Le dispositif de collecte d'informations selon l'invention comporte également des moyens qui sont disposés au sol ou au voisinage de la plate-forme de tir et qui permettent la réception et l'exploitation des informations transmises par le projectile 12. Ces moyens sont schématiquement représentés à la figure 1 et comprennent un récepteur 37, relié à des moyens de calcul 38 (tel un micro ordinateur). Le micro ordinateur 38 sera relié à des moyens d'exploitation et visualisation tel un clavier 39 et un écran 40. Les moyens disposés au sol seront avantageusement disposés à l'intérieur de la structure porteuse 3 qui sera par exemple un système automoteur d'artillerie. Le micro ordinateur 38 sera également avantageusement relié à des moyens actionneurs 41, par exemple (pour un automoteur d'artillerie) une commande d'asservissement de l'orientation du tube de l'artillerie. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention va maintenant être décrit en référence aux figures 2a et 2b. La structure porteuse 3 est ici un automoteur d'artillerie qui est doté d'un tube principal 42 et du tube auxiliaire 1 porté par la plate-forme de tir 2. Afin d'assurer un tir précis d'emblée, les opérateurs de l'artillerie ont besoin de connaître certaines caractéristiques météorologiques au moment du tir, notamment les vitesses du vent à différentes altitudes. On commande tout d'abord le tir du projectile 12 par le tube auxiliaire 1. La charge propulsive 15 est initiée par l'inflammateur 16 et provoque l'éjection du projectile 12 hors de son tube 1 (ainsi que sa séparation d'avec le tube de tir 9). Les ampoules 27 et 28 sont brisées par le choc de la masselotte 29. La génération d'hydrogène commence alors. La cinétique de la réaction sera dosée de façon à assurer un certain retard au gonflage de l'enveloppe 22, retard permettant au projectile 12 de s'éloigner de quelques mètres du véhicule 3. Un moyen avantageux d'assurer un tel retard consiste par exemple à disposer l'hydrure d'aluminium lithium (AlLiH4) dans un enveloppe soluble dans l'eau. L'eau sera placée alors dans une ampoule étanche disposée au voisinage de l'enveloppe soluble et qui sera brisée lors du tir du projectile. Dans un premier temps l'enveloppe se dissoudra au contact de l'eau, puis l'hydrure réagira ensuite avec l'eau. Concrètement la vitesse d'éjection est de l'ordre de 30 m/s et le gonflage d'une enveloppe de 1 m3 se réalise en 5 à 10 secondes. Le projectile est donc suffisamment loin du véhicule lorsque l'enveloppe 22 se déploie. Le cas échéant il est bien entendu possible de modifier la charge propulsive pour accélérer l'éjection hors du tube. La pression de l'hydrogène engendré par le générateur 25 provoque donc le gonflage de l'enveloppe 22 qui forme un ballon ascensionnel. Le déploiement de ce dernier provoque la rupture de l'ogive 21 ou de son moyen de liaison avec le corps 19. On dimensionnera bien sûr ogive et/ou moyen de liaison pour que cette rupture intervienne rapidement sans détériorer le ballon. Le ballon 22 complètement déployé entraîne le projectile 12 suivant une trajectoire aérienne ascendante 43. L'électronique interne au projectile a détecté le tir du projectile 12, par exemple par suite de l'amorçage de la source d'énergie 32, ou encore par la détection d'un certain seuil d'accélération par un des accéléromètres de la centrale inertielle 34. L'unité centrale 35 est dotée d'une programmation qui lui permet de mesurer par échantillonnage les paramètres de localisation du projectile sur différents points de sa trajectoire et d'associer à chaque point de trajectoire les valeurs des paramètres météo mesurés. Le localisateur 33 fournira les coordonnées de chaque point de mesure. Par dérivation, il sera possible également d'en déduire, pour chaque point de sa trajectoire, les différentes composantes de la vitesse du projectile, donc de déterminer la vitesse du vent et son orientation. Il est possible d'utiliser un localisateur 33 seul pour déterminer les différents points de la trajectoire du projectile. A titre de variante (ou bien en complément au localisateur par satellites 33), les données d'accélération et de rotation suivant trois axes qui sont fournies par une plate-forme inertielle 34 permettent également de déterminer les vitesses et orientations du vent aux différents points de mesure. Il est nécessaire par contre dans ce cas de déterminer au niveau de la structure porteuse 3 les angles d'orientation du tube de lancement auxiliaire 1 au moment du tir du projectile 12 et de mémoriser ces angles de tir afin de pouvoir exploiter les informations d'écarts fournies par la plate-forme inertielle. Les valeurs de températures et pression seront également mesurées et associées aux différents points de mesure. L'unité centrale comportera des mémoires assurant le stockage des données numériques des différentes mesures. L'unité centrale commandera avantageusement la transmission radio des informations par rafales brèves et espacées afin d'éviter les risques de localisation de l'émetteur 36 par les troupes ennemies. L'automoteur 3 reçoit les différentes informations fournies par le projectile 12, le calculateur 38 utilise ces informations pour déterminer la correction de pointage du tube 42 de l'artillerie lui permettant d'atteindre d'emblée une cible 44. Un projectile selon l'invention peut avoir une masse d'environ 1 kg et être emporté par un ballon de l'ordre du mètre cube. La vitesse d'ascension est alors de l'ordre de 5 à 8 m/s ce qui permet en 30 minutes d'explorer l'atmosphère jusqu'à une altitude de 14000 mètres. La transmission des informations par le projectile est plus discrète que la poursuite radar ou optique des projectiles météorologiques connus. L'information transmise peut en outre être simultanément exploitée par plusieurs stations au sol et permettre une correction simultanée de l'orientation de différentes artilleries. La figure 3a montre une variante de l'invention dans laquelle le circuit électronique 31 disposé dans le projectile est relié par une connexion 45 à une amorce 46, solidaire d'un générateur de gaz 25 fonctionnant par voie pyrotechnique. Ce générateur de gaz comprendra par exemple un hydrure métallique, tel que de l'hydrure de Bore (B2H6) ou de Magnésium associé à une composition pyrotechnique génératrice de chaleur (thermite). L'amorce 46 initiera la thermite qui chauffera l'hydrure provoquant la libération d'hydrogène. Comme composition thermite on pourra choisir une composition à réaction exothermique ou bien une composition intermétallique. L'homme du métier choisira une telle composition en fonction des caractéristiques d'allumage de la composition génératrice d'hydrogène choisie. Là encore, l'unité centrale 35 détectera le tir du projectile 12 par exemple par l'apparition d'une tension à la source d'énergie 32 ou par l'apparition d'un pic d'accélération. Elle déclenchera alors l'amorce 46 à l'issue d'un retard électronique pré-programmé qui permettra d'assurer l'éloignement du projectile et du porteur 3 avant le gonflage du ballon 22. L'avantage d'un tel mode de réalisation est qu'il est particulièrement économique à réaliser, le générateur de gaz ne mettant en oeuvre que des compositions sèches et aucune pièce mécanique mobile. Il permet également de maîtriser facilement l'instant de gonflage du ballon par rapport à l'instant de tir du projectile, le retard pouvant en outre être ajusté précisément, voire même modifié avant le tir avec une interface de programmation appropriée. La figure 3b montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la charge utile du projectile comprend des moyens de vision 47 constitués par une matrice intégrée de senseurs de technologie IR ou vidéo. Une interface de collimation optique 48 est placée dans le fond 20 du projectile 12 et détermine un champ de vision conique 49. Les images collectées par les moyens 47 sont traitées par l'unité de calcul 35 qui leur associe les données relative à la position et à orientation du projectile à l'instant considéré avant de les envoyer via le transmetteur 36 vers la station de réception au sol. Ce projectile permet au porteur (automoteur d'artillerie, véhicule, char voire structure fixe) d'avoir une vision étendue de l'espace environnant et cela d'une façon simple, rapide et discrète sans nécessiter le lancement d'aéronef d'observation. La trajectoire ascendante du projectile entraîné par le ballon va permettre d'élargir la surface de sol visualisée, cette surface aura ainsi par exemple un rayon compris entre 6000 m et 12000 m pour une altitude de munition comprise entre 7000 m et 14000m. Comme cela a été précisé précédemment, il est aussi possible de définir un projectile analogue à celui représenté à la figure 2 mais dans lequel le circuit électronique constituant la charge utile est un relais de transmission. Ce circuit comportera des moyens de réception, des moyens d'émission et une antenne. Une telle variante de l'invention permet au système porteur d'améliorer rapidement et facilement ses communications radio dans un environnement géographique difficile (par exemple en zone de montagne), sans nécessiter la mise en place d'antennes encombrantes qui pourraient en outre pénaliser la mobilité du système. Il est aussi possible de définir un projectile dans lequel la charge utile est un circuit électronique de brouillage. Par exemple un circuit assurant une forte émission de rayonnement électromagnétique dans une bande de fréquences donnée, par exemple radio pour le brouillage. Un tel projectile peut être facilement éjecté par le système porteur pour assurer sa protection contre des menaces telles que des missiles. Diverses autres variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est bien entendu possible d'utiliser divers moyens pour briser la ou les ampoules de composés réactifs produisant de l'hydrogène. On pourra par exemple prévoir un ou plusieurs percuteurs commandés par une fusée chronométrique mécanique (qui permettra d'assurer le retard entre le tir et le gonflage du ballon). Il est possible d'utiliser d'autres types de compositions génératrices d'hydrogène. Il est également possible dans le cas de la variante de la figure 3a, d'utiliser un retard pyrotechnique pour commander le générateur de gaz 25. Ce retard sera par exemple initié par emprunt des gaz engendré par la charge propulsive 15 du projectile 12. Il est également possible de définir un projectile selon l'invention qui sera tiré non pas d'un tube de lancement auxiliaire mais du tube principal du système d'artillerie, du véhicule ou de la structure. Il est enfin possible de tirer la munit ion selon l'invention à partir de tout type de système: système terrestre fixe ou mobile, système naval ou aéronef. REVENDICATIONS 1- Munition (6) comprenant un projectile (12) destiné à être lancé par une plate-forme de tir (2), munition caractérisée en ce que le projectile (12) comporte une charge utile (31), au moins un générateur (25) d'un gaz plus léger que l'air, générateur dont le fonctionnement est déclenché après tir et à l'issue d'un retard, ainsi qu'une enveloppe (22) gonflable par ledit générateur de gaz et qui est destinée à emporter le projectile (12) suivant une trajectoire aérienne. 2- Munition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge utile comporte un dispositif de brouillage. 3- Munition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge utile comporte des moyens d'acquisition d'informations (33,34) et/ou des moyens de transmission (36) de ces informations. 4- Munition selon la revendication 3, caractérisée en ce que la charge utile comporte des moyens d'émission et de réception de signaux radio fréquence assurant ainsi une fonction de relais de transmission. 5- Munition selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens d'acquisition comprennent des moyens de mesure de l'altitude et/ou de la position du projectile. 6- Munition selon une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les moyens d'acquisition comprennent des moyens de mesure de la pression atmosphérique et/ou de la température. 7- Munit ion selon une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les moyens d'acquisition comprennent des moyens de vision optique, IR ou vidéo. 8- Munition selon une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que les moyens de transmission comprennent un émetteur radio-fréquence. 9- Dispositif de collecte d'informations, notamment météorologiques, et comprenant une munition (6) selon une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (37) disposés au niveau du sol ou de la plateforme de tir et qui permettent la réception des informations transmises par le projectile (12), ainsi que des moyens de calcul (38) permettant d'exploiter ces informations. 10- Conduite de tir d'artillerie mettant en oeuvre un dispositif de collecte selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de calcul (38) permettent de déterminer la correction de pointage d'un tube (42) de l'artillerie à partir des informations météorologiques reçues du projectile. 11- Conduite de tir d'artillerie selon la revendication 10, caractérisée en ce que la plate-forme de tir du projectile du dispositif de collecte d'information comprend un tube auxiliaire (1) distinct du tube (42) de l'artillerie.