Brevet FR2753263A1 — publié le 19980313

La présente invention concerne un dispositif de cible terrestre pour simuler la silhouette thermique d'un objet, notamment celle d'un véhicule tel qu'un char d'assaut. Dans ce domaine, on connaît déjà des cibles thermiques chauffées par effet Joule. Ce type de cible est constitué d'un tissu plan en fibres de carbone tendu sur une armature en bois. L'échauffement est obtenu en faisant circuler dans les fibres du tissu un courant de plusieurs dizaines d'ampères. On connaît également des cibles thermiques constituées d'une enveloppe plastifiée pneumatique chauffée par des gaz chauds pulsés à l'intérieur. Ces cibles thermiques ont pour inconvénients d'être uniquement bidimensionnelles et de ne reproduire qu'une silhouette thermique uniforme par contraste, ne permettant pas de réglage et des variations sur une grande plage de température. De plus, ces cibles ne présentent pas une mobilité comparable à celle du véhicule que l'on souhaite reproduire, notamment à celle d'un char, étant donné qu'elles sont tirées soit par un câble, soit par un véhicule à distance. On connaît également des cibles tridimensionnelles telles que des carcasses de char qui sont chauffées, de façon quelque peu rudimentaire, en allumant un foyer à l'intérieur de la carcasse. L'inconvénient de ce type de cible est de présenter une silhouette thermique qui est, d'une part incontrôlable dans le temps, et d'autre part, très lointaine de celle des chars à silhouette thermique réduite. La présente invention a pour objectif de pallier les inconvénients précités en réalisant une cible thermique qui permet une simulation plus réaliste d'une silhouette thermique d'un objet, notamment d'un véhicule tel qu'un char. Elle a donc pour objet un dispositif constituant une cible terrestre pour simuler la silhouette thermique d'un objet, notamment d'un véhicule tel qu'un char, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'émission thermique régulable recouvrant au moins partiellement une structure porteuse proche par ses trois dimensions extérieures de la forme de l'objet à représenter. Selon une autre caractéristique, les moyens d'émission thermique sont constitués d'éléments modulaires fixés sur une armature intermédiaire. De préférence, les moyens d'émission thermique sont contrôlables, c'est à dire pilotables en fonction des caractéristiques thermiques de l'environnement instantané de la cible. Selon un mode de réalisation, appliqué à des essais avec tir, par exemple au moyen de projectiles à tête inerte, la structure porteuse est un bâti, et des moyens d'alimentation et de contrôle des moyens d'émission thermique sont situés à distance de la cible. Selon une autre caractéristique, le bâti comporte un socle permettant de faire pivoter l'ensemble bâti et moyens d'émission thermique suivant une rotation de plus ou moins 180 degrés dans le plan horizontal. Dans une variante, pour simuler un véhicule chenillé évoluant sur terrain sec et porteur, le dispositif est caractérisé de plus en ce qu'une traîne chauffante est posée au sol, de chaque côté derrière le bâti, de manière à simuler les traces des chenilles. Dans un autre mode de réalisation, appliqué à des essais sans tir, le dispositif est caractérisé en ce que la structure porteuse est un véhicule. Selon une autre caractéristique, le véhicule comporte les moyens d'alimentation et de contrôle des moyens d'émission thermique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante détaillée, non limitative, de divers modes de réalisation, en référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'une cible mobile, - la figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation, - la figure 3 est une représentation schématique des moyens d'émission thermique équipant une cible selon l'invention, La cible thermique 1, représentée sur la figure 1, montre un premier mode de réalisation pour des essais sans tir, notamment pour des mesures de silhouettes infrarouges à des fins de simulation. Elle comprend d'une part des moyens d'émission thermique 2, et d'autre part une structure porteuse 3 destinée à supporter ces moyens. En se réfèrant à la figure 3, les moyens d'émission thermique 2 présentent deux parties principales, une armature et des éléments modulaires constituant une peau. L'armature est constituée de tubes 4 de matériau composite, du type profilé en fibre de verre par exemple, pour l'assemblage des éléments modulaires. Ces derniers sont positionnés sur l'armature de façon à délimiter les contours du véhicule à représenter. Les éléments modulaires sont composés de huit éléments principaux électromécaniquement homogènes, correspondant aux diverses parties structurelles ou fonctionnelles du véhicule à simuler, à savoir canon, tourelle, parties avant et arrière du char, flancs droit et gauche, parties basses droite et gauche. Chaque élément principal est divisé en cadres, représentant chacun une entité électromécanique homogène. Chaque cadre est constitué de facettes régulées en température et de facettes non régulées. Le nombre de facettes non régulées du type "masque" ne concerne qu'une fraction très réduite de la surface de la peau, de manière à créer un contraste par rapport aux facettes de fond régulées, et également à simplifier l'agencement des moyens d'émission thermique. Cependant, une facette peut appartenir à deux cadres différents. On obtient ainsi une image avec un contraste thermique atteignant 0,5 C, et une représentation réaliste de points singuliers et de détails de structures. Chacune des facettes régulées en température est constituée de diffuseurs 5 auxquels sont associés, sur leur face interne 5a des réchauffeurs 6 fixés par collage. Les diffuseurs sont, par exemple, des tôles d'aluminium, d'épaisseur d'environ 5 mm, recouvertes en face externe 5b d'un revêtement 7 de peinture, de manière à obtenir des caractéristiques optiques telles que les diffuseurs aient un fort coefficient de réflexion dans les bandes visibles et proche infrarouge. Le choix d'un tel revêtement réfléchissant le flux solaire permet de réduire le besoin de refroidissement continu pour obtenir un point de consigne. Les réchauffeurs 6 sont, dans ce mode de réalisation préférentiel, des résistances électriques laminaires reliées en série par des conducteurs 6a, et fabriquées aux dimensions, dont les puissances surfaciques dissipables peuvent varier entre 2000 W/m2 et 6300 W/m2. Avantageusement, les dimensions des diffuseurs, qui correspondent à celles des facettes, sont réduites, par exemple 40 cm sur 40 cm au maximum, de manière à limiter les dégâts lors de l'impact d'un projectile pour une configuration du dispositif avec tir comme il est décrit plus bas, et à faciliter les réparations. De façon générale, le réalisme de la simulation est aussi augmenté, et la dégradation de l'image thermique après impact est limitée. Afin de contrôler l'élévation thermique des moyens d'émission, c'est-à-dire la silhouette thermique de la cible, chaque réchauffeur est relié en 6b à un régulateur 8. Celui-ci est piloté par une unité de contrôle et de commande 9, qui est extérieure aux moyens d'émission thermique. Il est également prévu un groupe de ventilation 10 des facettes, relié en lOa au régulateur, pour assurer si nécessaire le refroidissement d'une zone régulée en cas d'élévation brutale de la température pendant la régulation. Ce groupe de ventilation est constitué de ventilateurs logés dans un panneau 11, du type matériau composite par exemple. Le panneau repose en 12 sur l'armature 4. Un espace 13 d'environ 20 cm laisse passer une lame d'air entre le panneau 11 et les diffuseurs 5,fermée à l'arrière par une tôle (13a), par exemple en alliage d'aluminium. Les diffuseurs et les réchauffeurs sont supportés par des profilés 4a reposant eux- mêmes sur le panneau 11. Les ventilateurs fonctionnent en tout ou rien, aspirant et rejetant l'air échauffé sous la peau par une gaine de ventilation 14 reliée à la sortie du groupe de ventilation. Ils sont commandés par les régulateurs 8 en liaison avec l'unité de contrôle et de commande 9. De façon avantageuse, il est prévu au moins un régulateur par facette de manière à pouvoir également commuter la puissance pour les réchauffeurs. Une sonde de température 15 de type "timbre poste" est collée directement en face interne des diffuseurs, dans une zone non recouverte par les réchauffeurs. La sonde est reliée en 15a au régulateur de manière à ce que l'information fournie par la sonde permette une régulation instantanée des réchauffeurs. Les réglages élémentaires de régulation et d'homogénéité de température sont effectués au niveau des cadres. Dans le premier mode de réalisation représenté à la figure 1, la structure porteuse est spécifique et adaptée pour avoir un comportement dynamique semblable à celui du véhicule à simuler, par exemple un char. Ainsi, la structure porteuse est elle-même un véhicule équipé d'un châssis, d'un élément moteur, d'essieux et d'un poste de pilotage. Afin de respecter la silhouette thermique d'un char qui est caractérisée par une faible hauteur disponible sur une grande partie de la surface, l'élément moteur et le poste de pilotage sont disposés sous la partie la plus épaisse correspondant à la tourelle. De façon connue, le châssis est un assemblage de profilés mécano soudés de manière à intégrer tous les supports d'équipements du véhicule et les supports d'interface avec les moyens d'émission thermique. Un moteur thermique est relié par un arbre de transmission à un bottier de répartition mécanique qui permet de partager la puissance moteur entre plusieurs pompes hydrauliques pour la propulsion et pour la génération électrique destinée aux moyens d'émission thermique. Afin de simuler au mieux la mobilité du véhicule, la structure porteuse est un véhicule à trois essieux et six roues indépendantes. Toutes les roues sont motrices par moteur hydraulique, du type moteur-roues. Ainsi, le véhicule est entièrement hydraulique. Afin que la simulation soit le plus réaliste possible, le rayon de braquage imposé conduit à prévoir un montage de direction permettant de braquer en tout terrain les roues des trains avant et arrière: le véhicule présente donc quatre roues directrices. L'habitacle du poste de pilotage est isolé du reste du véhicule par une enceinte métallique. Cette enceinte est reliée à la masse et climatisée. Le poste de pilotage comporte, de manière connue, les équipements de conduite classique des véhicules automobiles. L'habillage externe du porteur est réalisé en tôle d'acier inox poli de manière à réduire la silhouette thermique du véhicule. Les habillages reçoivent côté intérieur du véhicule un isolant thermique d'environ 2 cm d'épaisseur présentant une conductivité thermique très faible. Cet isolant est recouvert sur la face interne du véhicule par une feuille d'aluminium poli. La tôle de fond du véhicule est recouverte de chaque côté d'une peinture présentant une faible émissivité. L'évacuation des gaz chauds de refroidissement et d'échappement du véhicule-porteur se fait sur sa face arrière à travers une grille inclinée vers le bas, et équipée d'ailettes de déviation orientées vers le haut. Cette grille est en retrait vers l'extérieur du véhicule pour se trouver au niveau des moyens d'émission de la peau thermique. L'entrée d'air frais se fait en surface inférieure à l'avant du véhicule et par tous les orifices existants des moyens d'émission thermique. Une partie de cet air circule entre les diffuseurs et l'armature pour éviter des poches d'air chaud. La mise en vitesse de l'air au travers des échangeurs est assurée par quatre ventilateurs mus par des moteurs hydrauliques. Les moyens d'émission thermique reposent sur la structure porteuse: celle-ci fournit l'énergie et assure le contrôle thermique des diffuseurs par l'intermédiaire de l'unité de contrôle et de commande et assure la mobilité. Avantageusement, l'unité de contrôle et de commande est insérée dans la structure porteuse et est constituée d'un ordinateur du type PC. Celui-ci dispose d'un logiciel qui permet, à partir de l'environnement extérieur et d'une cartographie, de donner les consignes de régulations afin de commander les réchauffeurs et de récupérer les données de températures mesurées par les sondes. L'unité de contrôle et de commande est capable de détecter toutes les pannes des éléments constituant le dispositif. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, qui correspond à un dispositif de cible thermique pour des essais avec tir, les moyens d'émission thermique reposent sur un bâti 3a pivotant. Dans ce deuxième mode de réalisation, la structure porteuse 3 décrite ci-dessus est déportée à distance pour ne pas être endommagée par le tir. Celle-ci fournit l'énergie aux moyens d'émission thermique et assure le contrôle thermique par un réseau. Des moyens d'alimentation et de contrôle indépendants de la structure pourraient toutefois être utilisés. Le bâti 3a est une armature en bois qui présente les mêmes surfaces d'appui que la structure porteuse pour recevoir les moyens d'émission thermique. Ce bâti repose sur un socle tournant qui lui permet d'effectuer, dans le plan horizontal, une rotation de plus ou moins 180 par rapport à l'axe médian. La rotation est assurée par des moteurs électriques. Il est ainsi possible de présenter une vue différente de la cible pendant le vol du projectile. Lorsque l'on veut simuler un véhicule chenillé, qui vient de s'arrêter sur un sol sec et porteur, c'est-à-dire non meuble, une traîne chauffante 16 posée au sol est disposée de chaque côté derrière le dispositif afin de simuler la trace des chenilles. Dans d'autres applications, les moyens d'émission thermique peuvent éventuellement être utilisés seuls, sans structure porteuse. Un dispositif de cible mobile permettant des tirs de projectile inerte peut être envisagé en interposant entre la peau thermique ou moyens d'émission thermique et la structure porteuse, un sous-ensemble d'impact de protection de manière à35 isoler le pilote du dispositif. On notera le caractère modulaire de la cible terrestre selon l'invention, ainsi que le fait qu'elle est autorégulable. De plus, il est avantageux de pouvoir ainsi mémoriser la cartographie réelle affichée, et de disposer d'une marge minimale de l'ordre de plus 20% sur la température apparente de chaque facette définie sur une cartographie. REVENDICATIONS 1- Dispositif constituant une cible terrestre pour simuler la silhouette thermique d'un objet, notamment d'un véhicule tel qu'un char, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (2)d'émission thermique régulable recouvrant au moins partiellement une structure porteuse (3) proche par ses trois dimensions extérieures de la forme de l'objet à représenter. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'émission thermique (2) sont constitués d'éléments modulaires fixés sur une armature intermédiaire (4). 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments modulaires sont des diffuseurs (5) en forme de plaques, au moins un réchauffeur (6) étant associé à la face interne (5a) de chaque diffuseur. 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les réchauffeurs (5) sont constitués par des résistances électriques laminaires. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les diffuseurs sont constitués en tôles d'aluminium. 6- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face externe (5b) de chaque diffuseur comporte un revêtement de peinture (7). 7- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'émission thermique sont contrôlables. 8- Dispositif selon la revendication 1, appliqué à des essais avec tir, par exemple au moyen de projectiles à tête inerte, caractérisé en ce que la structure porteuse (3) est un bâti (3a), et en ce qu'il comporte des moyens d'alimentation (8) et de contrôle (9) des moyens d'émission thermique placés à distance. 9- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bâti (3a) est monté en rotation autour d'un axe vertical. - Dispositif selon la revendication 1, pour la simulation d'un véhicule chenillé évoluant sur un terrain sec et porteur, caractérisé en ce qu'une traîne chauffante (16) est posée au sol de chaque côté derrière le bâti de manière à simuler les traces des chenilles. 11- Dispositif selon la revendication 1, appliqué à des essais sans tir, caractérisé en ce que la structure porteuse (3)est un véhicule. 12Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le véhicule comporte des moyens d'alimentation (8) et de contrôle (9) des moyens d'émission thermique. 13- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une sonde thermique (15) fixée sur la face interne (5b) des diffuseurs (5).