Brevet FR2956201A1 — publié le 20110812

La présente invention concerne un dispositif lanceur de projectile, en particulier pour des projectiles légers de type ALR (Arme à Létalité Réduite) de masse inférieure ou égale à 100 grammes, lequel dispositif est du type comportant au moins un propulseur constitué d'un canon tubulaire comprenant une extrémité avant munie d'un orifice de sortie, et une extrémité arrière dont une zone forme une chambre de réception pour ledit projectile, laquelle extrémité arrière est équipée de moyens pour propulser ledit projectile positionné dans ladite chambre, vers ledit orifice de sortie. Elle concerne encore une installation pour tester les sévérités de chocs d'un projectile lancé par un tel dispositif. Le demandeur a développé un lanceur de projectile original, particulièrement efficace et permettant tout type de réglage, notamment pour ajuster la vitesse des projectiles propulsés, en vue en particulier de les tester. Pour cela, les moyens de propulsion du dispositif lanceur de projectile conforme à l'invention sont de type pneumatique et ils comprennent un réservoir de gaz connecté, d'une part, à une réserve de gaz sous pression (par exemple de l'azote), pour permettre son remplissage, selon une pression réglable, par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation équipée d'une vanne d'alimentation associée à des moyens de commande et, d'autre part, connecté avec l'extrémité arrière du canon, par l'intermédiaire d'une canalisation de décharge équipée d'une vanne de déchargement associée à des moyens de commande. De préférence, la vanne d'alimentation est une vanne trois voies comportant une position fermée, une position ouverte pour l'alimentation en gaz du réservoir, et une position de purge permettant la purge de ce réservoir. La vanne de déchargement consiste avantageusement en une électrovanne. Cette électrovanne est de préférence montée au niveau de l'extrémité arrière du canon, avec sa sortie en regard de la chambre de réception du projectile, son entrée étant connectée (avantageusement de manière rigide) avec ledit réservoir de gaz. D'autre part, cette électrovanne est avantageusement associée à un boîtier électrique équipé d'au moins un interrupteur pour le déclenchement du tir, lequel interrupteur est placé directement sur ledit boîtier, et/ou est connecté à ce dernier par l'intermédiaire d'un câble pour une commande à distance. Selon une forme de réalisation préférée, le réservoir de gaz comporte une extension servant de support pour le canon associé, afin notamment d'assurer la stabilité au moment du tir. Toujours selon une forme de réalisation préférée, le dispositif lanceur comprend au moins un canon propulseur monté sur un support, et un pupitre de commande muni de moyens pour gérer le remplissage du réservoir de ~o gaz du ou des canons associés. Ce pupitre de commande comprend avantageusement un châssis supportant: - au moins une bouteille de gaz formant la réserve de gaz sous pression, - une vanne de réglage de débit placée sur la canalisation d'alimentation en 15 gaz du réservoir, et - un afficheur de la valeur de pression détectée par un capteur de la pression à l'intérieur du réservoir de gaz. Toujours selon une forme de réalisation préférée, le réservoir de gaz du canon ou de chaque canon à une capacité comprise entre 1 et 6 litres ; 20 d'autre part, ce réservoir est adapté pour recevoir du gaz sous une pression comprise entre 5 et 15 bars, à partir d'une réserve de gaz stockée à une pression de plusieurs dizaines de bars. En outre, le diamètre interne du ou des canons tubulaires est avantageusement compris entre 30 et 80 millimètres, et la longueur de ces canons est comprise entre 400 et 1500 25 millimètres. Selon encore d'autres particularités : - le réservoir de gaz peut être constitué d'au moins deux chambres dont l'une est amovible pour obtenir une capacité variable ; - le gaz utilisé est de l'azote ; 30 - le ou les canons comportent des moyens de maintien du projectile dans sa chambre de réception ; - le ou les canons peuvent être équipés d'un système de visée laser pour optimiser le tir ; - le ou les canons sont mobiles et orientables, en particulier pour permettre un tir selon différents angles sur une cible (par exemple un capteur de force) ; - le ou les canons intègrent un support adapté pour le tir de projectiles en forme de balles de petit calibre. L'invention concerne également une installation pour tester les sévérités de chocs d'un projectile, notamment sur structure biologique, cette installation étant caractérisée par le fait qu'elle comporte : - au moins un dispositif lanceur de projectile, - un dispositif de mesure de la vitesse du projectile en sortie du canon de ce lanceur, - un capteur de force fixé sur un support, apte à recevoir l'impact du projectile et à déterminer la force de cet impact, et - des moyens électroniques/informatiques comprenant un logiciel adapté pour traiter la vitesse détectée du projectile et la force d'impact détectée de ce projectile, afin de déterminer et de fournir au moins un paramètre de vitesse critique dudit projectile, cela à partir de modélisations préétablies. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante, associée aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une forme de réalisation possible du dispositif pneumatique lanceur de projectile conforme à l'invention, ici comprenant un pupitre de commande associé à trois propulseurs différents ; - la figure 2 est une vue agrandie du pupitre de commande du dispositif lanceur illustré sur la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective de l'un des propulseurs, illustré isolément ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale du propulseur de lafigure3; - la figure 5 est une vue schématique illustrant les moyens conformes à l'invention pour l'alimentation électrique et en gaz d'un propulseur ; - la figure 6 est une vue en perspective d'une variante de réalisation d'un propulseur conforme à l'invention ; - la figure 7 est une vue schématique, en perspective, d'une installation conforme à l'invention pour tester les sévérités de chocs d'un projectile lancé par le dispositif lanceur des figures 1 à 6. Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif lanceur de projectile 1 conforme à l'invention comprend un pupitre de commande 2 (illustré de manière agrandie sur la figure 2), associé à trois lanceurs (ou propulseurs) pneumatiques 3 dont l'un est détaillé sur les figures 3 et 4. Les principaux moyens structurels assurant l'alimentation en gaz et la commande électrique des propulseurs 3 sont détaillés sur la figure 5. Les propulseurs pneumatiques 3 associés à leurs moyens de gestion sont particulièrement adaptés pour propulser tout projectile de masse inférieure ou égale à 100 grammes, à une vitesse de quelques m/s jusqu'à 1000 m/s, pouvant atteindre notamment 400 m/s pour une énergie cinétique pouvant aller jusqu'à 2000 joules et plus. Les projectiles concernés sont en particulier des projectiles ALR (Arme à Létalité Réduite) réalisés en matière plastique et/ou matériau de synthèse, de faible masse (inférieure ou égale à 100 grammes) dont le diamètre peut être compris entre 30 et 50 millimètres et dont la longueur peut être comprise entre 30 et 80 millimètres. II peut aussi s'agir de plus petits projectiles, portés par des supports appropriés installés à l'intérieur du canon de propulseur. Comme détaillé sur les figures 3 et 4, chaque propulseur 3 comprend un tube canon 4 dont l'extrémité avant 5 comporte un orifice de sortie 6 et dont l'extrémité arrière 7 comporte une chambre 8 pour la réception d'un projectile 9. L'extrémité arrière 7 du canon 4 est équipée de moyens de propulsion pneumatiques permettant de propulser le projectile 9 vers l'orifice de sortie 6, en direction d'une cible. Le projectile 9 peut être soit à lancement direct (comme illustré sur la figure 4), soit à lancement indirect (il est alors associé à un support qui est stoppé à l'extrémité du canon par un système de butée appropriée). Ces moyens de propulsion consistent en un réservoir 10 de gaz sous pression (par exemple de l'azote), connecté à une réserve 11 de gaz sous pression par l'intermédiaire d'une canalisation 12 qui permet son remplissage en association avec une vanne d'alimentation pneumatique 13 de type trois voies. Le réservoir de gaz 10 est également connecté avec l'extrémité arrière du canon 4 par l'intermédiaire d'une canalisation de décharge 15 équipée d'une électrovanne 16 du type à déchargement rapide. La canalisation 12 qui permet l'alimentation en gaz du réservoir 10 s'étend depuis le pupitre de commande 2, à partir de deux bouteilles de gaz 17 constituant la réserve 11. Les bouteilles de gaz 17 contiennent de l'azote à une pression de plusieurs dizaines de bars, par exemple 200 bars (il peut s'agir de bouteilles type B5 azote) ; elles sont fixées sur le châssis 18 du pupitre 2 par des sabots à sangles 19. Au niveau du pupitre 2, sur la canalisation 12, on remarque la présence - de liaisons flexibles 20 partant des bouteilles 17, - d'un bloc vanne/purge classique 21 pour les bouteilles 17 (comprenant un robinet d'alimentation et des détendeurs-manomètre haute et basse pression), - d'un manomètre 22, et - d'une vanne de réglage de débit 23 ; cette vanne 23, par exemple une vanne Millimite, permet le réglage de la vitesse du débit lors du chargement de l'azote vers le réservoir 10. Des flexibles 24 avec raccords adaptés, partie intégrante de la canalisation 12, assurent la liaison pneumatique entre le pupitre 2 et la vanne trois voies 13. Cette vanne 13 est montée sur un orifice ménagé dans le réservoir 10 par l'intermédiaire d'un raccord trois pièces. Un capteur 25 assure la détection de la pression du gaz dans le réservoir 10. L'information de pression correspondante est affichée sur un afficheur 26 placé au niveau du pupitre de commande 2 ; on utilise de préférence un afficheur analogique de haute précision. Comme on peut le voir sur la figure 5, le pupitre 2 comporte une prise 28 de raccordement au réseau électrique ; une liaison électrique 29 assure l'alimentation électrique de l'électrovanne 16 par l'intermédiaire d'un boitier de commande 30. La vanne d'alimentation 13 fixée sur le réservoir 10 est du type trois voies et comprend une manette 13' pour sa commande : - en position fermée, - en position ouverte (pour le remplissage du réservoir 10), et - en position purge (pour la purge du réservoir 10). Le remplissage du réservoir 10 est réalisé à la pression réglage choisie, avec la vanne 13 en position ouverte, au moyen du robinet d'alimentation du bloc vanne/purge 21, sous contrôle du manomètre 22. L'électrovanne 16 est fixée au niveau de son orifice de sortie sur l'extrémité arrière du canon 4 par l'intermédiaire d'un raccord approprié 31 ; elle est également solidarisée avec le réservoir 10, au niveau de son orifice d'entrée, par l'intermédiaire d'un raccord adapté 32. Cette électrovanne 16 est du type à déchargement rapide pour permettre la libération instantanée du gaz sous pression stocké dans le réservoir 10, au niveau de l'extrémité arrière 7 du canon 4 (juste derrière la chambre 8) pour assurer la propulsion du projectile 9. L'électrovanne 16 est ainsi liée rigidement avec le canon 4 et le réservoir 10. Cette électrovanne 16 est commandée par le boîtier électrique 30 au moyen d'un interrupteur approprié 30'. Sur la figure 1, cet interrupteur 30' est ménagé directement sur le boîtier 30 ; selon une variante de réalisation, on peut prévoir un interrupteur ménagé sur un boîtier complémentaire de commande à distance, relié au boîtier 30 par un câble approprié. Comme on peut le voir notamment sur les figures 3 et 4, le réservoir 10 sert de support au canon 4 associé, non seulement par l'intermédiaire de l'électrovanne 16, mais aussi et principalement au moyen d'une extension 33. Pour cela, le réservoir 10 présente une forme générale à section longitudinale en U avec une base 34 qui se prolonge, - à l'arrière, par une petite aile 35 orientée vers le haut, sur l'extrémité de laquelle vient se connecter l'orifice d'entrée de l'électrovanne 16, et - à l'avant, par une grande aile 36 orientée vers le haut, dont l'extrémité supérieure forme l'extension 33 précitée. Un orifice cylindrique 37 est ménagé dans l'extension 33 pour le passage du canon 4 et son maintien ou support entre ses extrémités avant 5 et arrière 7. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, le réservoir 10 peut être réalisé en deux parties - l'une correspondant à la structure en U décrite ci-dessus, associée à - une partie inférieure 40, constituant une capacité supplémentaire amovible. La partie supérieure 34, 35, 36 du réservoir 10 peut avoir une contenance de l'ordre de 0,5 à 2 litres (avantageusement de l'ordre de 1 litre). Elle peut être utilisée seule, mais on peut aussi lui associer la partie inférieure 40 (d'une contenance par exemple comprise entre 3 et 6 litres - avantageusement de l'ordre de 5 litres). Le réservoir 10, avec ou sans la capacité supplémentaire 40, est posé sur une semelle 41 équipée d'anneaux de levage 42. Comme illustré sur la figure 1, la semelle 41 est montée sur un piétement 43, par exemple en forme de trépied, par l'intermédiaire d'une tourelle orientable, et elle est équipée d'une poignée de manipulation 44 permettant de faciliter le déplacement et le réglage angulaire du propulseur. La semelle 41 sert également de support au boîtier 30 précité. Le canon 4 du propulseur, maintenu par le réservoir 10, consiste en un tube cylindrique dont le diamètre interne (par exemple compris entre 30 et 80 millimètres) est adapté au diamètre des projectiles à propulser, et dont la longueur (par exemple comprise entre 400 et 1500 millimètres) est adaptée pour ajuster les vitesses des projectiles. La face intérieure du tube peut comporter plusieurs rainures hélicoïdales permettant au projectile de sortir avec une vitesse de rotation calibrée. La vitesse de propulsion des projectiles est également fonction de la capacité du réservoir 10 (par exemple comprise entre 1 et 6 litres) et de la pression du gaz à l'intérieur de ce réservoir 10 (par exemple comprise entre 5 et 15 bars - de préférence entre 8 et 12 bars). Par exemple, on utilise un réservoir de 1 litre pour la propulsion d'un projectile avec une énergie cinétique de l'ordre de 500 joules, et un réservoir de 6 litres (1 litre + 5 litres complémentaires) pour la propulsion d'un projectile avec une énergie cinétique de l'ordre de 2000 joules. Un lanceur version 500 joules, équipé d'un réservoir de 1 litre, peut être utilisé en association avec un canon dont le diamètre interne est de 40 millimètres et dont la longueur est de 520 millimètres, ou avec un canon dont le diamètre interne est de 76 millimètres et dont la longueur est de 895 millimètres. Un lanceur version 2000 joules, équipé d'un réservoir de 6 litres (bloc de 1 litre + bloc de 5 litres) peut par exemple être utilisé avec trois configurations différentes de canon : - une configuration avec un canon ayant un diamètre interne de 40 millimètres et une longueur de 520 millimètres, - une configuration avec un canon ayant un diamètre interne de 76 millimètres et une longueur de 895 millimètres, et - une configuration avec un canon dont le diamètre interne est de 76 millimètres et dont la longueur est de 1205 millimètres. Sur la figure 4, on remarque que l'extrémité arrière du canon 4 peut être équipée de moyens 45 pour maintenir le projectile 9 en attente dans sa chambre de réception 8. Ces moyens de maintien peuvent consister en deux ergots à positionnement ajustable depuis l'extérieur, diamétralement opposés et contre lesquels le corps du projectile est destiné à venir prendre appui. La figure 6 illustre une variante de réalisation d'un propulseur 3 dont le canon 4 est ici équipé d'un raidisseur anti vibration 46. Ce raidisseur 46 peut être prévu pour des versions puissantes (par exemple pour la version 2 000 joules) ; il est interposé entre la semelle 41 et l'extrémité avant 5 du canon 4, fixé au moyen de chapes adaptées. Le canon 4 du propulseur 3 peut aussi servir à la propulsion de petits projectiles (par exemple des balles de petit calibre) montés sur un support (porte-projectile). Dans ce cas le canon 4 est équipé d'un manchon 47, visible sur la figure 6, qui est monté au niveau de son extrémité avant 5 et qui est adapté pour stopper ce porte-projectile, après accélération, tout en permettant au projectile de sortir du canon 4 par l'orifice de sortie 6, et de continuer sa course à la vitesse désirée. Le projectile est alors fixé au porte-projectile par tout moyen amovible approprié (léger collage, encastrement, pointe mécanique ...). Une barre de chargement peut être utilisée pour faciliter la pénétration des projectiles dans le canon du propulseur. D'autre part, un système de visée laser (non représenté), peut être monté sur le canon 4 pour régler et vérifier l'orthogonalité ou l'inclinaison du projectile par rapport à la cible. L'installation 50 illustrée schématiquement sur la figure 7 permet le test de projectiles tirés par le dispositif lanceur/propulseur décrit ci-dessus. Pour cela, cette installation 50 comprend : - un dispositif lanceur 1, constitué ici d'un propulseur pneumatique 3 associé à un pupitre de commande 2, - un dispositif 51 de mesure de la vitesse du projectile 9 en sortie du canon 4 du propulseur 3, - un système de mesure d'effort (ou capteur de force) 52, fixé sur un mur support 53, apte à recevoir l'impact du projectile 9 et à déterminer la force de cet impact, et - des moyens électroniques/informatiques 54 (terminal PC, automate ou autre), intégrant un logiciel adapté pour traiter les données provenant du dispositif de mesure de vitesse 51 et du capteur de force 52, afin de déterminer et fournir au moins un paramètre de vitesse critique dudit projectile 9. Le dispositif 51 de mesure de la vitesse du projectile 9 est fixé à l'extrémité du canon 4 du propulseur 3. II est ici constitué de deux générateurs de faisceaux laser 55, associés chacun à un dispositif récepteur 56 du type à photodiode. L'électronique de mesure de vitesse est intégrée dans le dispositif, permettant ainsi une lecture directe de la vitesse sur le terminal PC. Chaque faisceau laser s'étend perpendiculairement au trajet du projectile 9 en sortie du canon 4, de manière à ce que ledit projectile 9 les coupe au moment du tir ; la distance qui sépare les deux faisceaux laser et le temps détecté mis par le projectile 9 pour couper ces deux faisceaux, permet de déterminer la vitesse recherchée dudit projectile 9. Le système de mesure d'effort 52 comprend, par exemple, un capteur de force de type kistler associé à un amplificateur adapté, convenablement interposé entre un plateau de réception de l'impact et un support de fixation contre le mur 53. Le dispositif de mesure de vitesse 51 et le capteur d'effort 52 sont reliés aux moyens électroniques/informatiques 54 pour le traitement des données et la fourniture des résultats recherchés. De manière particulièrement avantageuse, le logiciel utilisé est adapté pour déterminer les vitesses critiques du projectile 9 qui ne doivent pas être dépassées sous peine d'endommager des structures biologiques, et en particulier la tête d'un individu. Ces vitesses critiques peuvent correspondre, entre autres, à la vitesse de perte de la conscience et la vitesse entraînant un coma, avec et sans endommagement. Ces résultats sont obtenus à partir des paramètres de vitesse et d'effort détectés du projectile, en relation avec des modélisations provenant d'essais spécifiques et de simulations numériques (en particulier des modélisations après détection de la pression intracrânienne au moment de l'impact). On peut en particulier avantageusement utiliser pour cela le logiciel MADAGRAPH développé par Mr Marwan DANNAWI - La Chapelle Sur Erdre - France. Les tests du projectile 9 peuvent être réalisés par des impacts orthogonaux à la cible ou par des impacts inclinés par rapport à la normale, cela en orientant convenablement le propulseur par rapport au capteur d'effort 52. Cette installation test peut éventuellement mettre en oeuvre d'autres moyens propulseurs que ceux décrits en relation avec les figures 1 à 6. REVENDICATIONS- 1.- Dispositif lanceur de projectile, en particulier de projectile léger de masse inférieure ou égale à 100 grammes, lequel dispositif comporte au moins un propulseur (3) constitué d'un canon tubulaire (4) comprenant une extrémité avant (5) munie d'un orifice de sortie (6), et une extrémité arrière (7) dont une zone forme une chambre (8) de réception pour ledit projectile (9), laquelle extrémité arrière (7) est équipée de moyens pour propulser ledit projectile (9) positionné dans ladite chambre (8), vers ledit orifice de sortie (6), caractérisé en ce que lesdits moyens de propulsion sont de type pneumatiques et comprennent un réservoir de gaz (10) connecté, d'une part, à une réserve de gaz sous pression (11), pour permettre son remplissage, selon une pression réglable, par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation (12) équipée d'une vanne d'alimentation (13) associée à des moyens de commande (13'), et, d'autre part, avec l'extrémité arrière (7) dudit canon (4), par l'intermédiaire d'une canalisation de décharge (15) équipée d'une vanne de déchargement (16) associée à des moyens de commande (30). 2.- Dispositif lanceur de projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne d'alimentation (13) est une vanne trois voies comportant une position fermée, une position ouverte pour l'alimentation en gaz du réservoir (10), et une position de purge permettant la purge dudit réservoir (10). 3.- Dispositif lanceur de projectile selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la vanne de déchargement (16) consiste en une électrovanne. 4.- Dispositif lanceur de projectile selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrovanne (16) est montée au niveau de l'extrémité arrière (7) du canon (4) avec sa sortie en regard de la chambre (8) de réception du projectile (9), son entrée étant connectée avec ledit réservoir de gaz (10). 5.- Dispositif lanceur de projectile selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'électrovanne (16) est associée à un boîtier électrique (30) muni d'un interrupteur (30') pour le déclenchement du tir, lequel interrupteur (30') est placé directement sur ledit boîtier (30) et/ou est connecté à celui-ci par l'intermédiaire d'un câble pour une commande à distance. 6.- Dispositif lanceur de projectile selon l'une quelconque des 35 revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réservoir de gaz (10) comporte une extension (33) servant de support pour le canon associé (4). 7.- Dispositif lanceur de projectile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un canon propulseur (4) monté sur un support (43) et, - un pupitre de commande (2) muni de moyens (21, 22, 23) pour gérer le remplissage du réservoir de gaz (10) dudit ou desdits canons (4). 8.- Dispositif lanceur de projectile selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit pupitre de commande (2) comprend un châssis (18) supportant - au moins une bouteille de gaz (17) formant la réserve de gaz sous pression (11), - une vanne de réglage de débit (23) placée sur la canalisation (12) d'alimentation en gaz dudit réservoir (10) et, 70 - un afficheur (26) de la valeur de pression détectée par un capteur (25) de la pression à l'intérieur du réservoir de gaz (10). 9.- Dispositif lanceur de projectile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte : - un réservoir de gaz (10) ayant une capacité comprise entre 1 et 6 litres adapté 15 pour recevoir du gaz sous une pression comprise entre 5 et 15 bars, à partir d'une réserve (11) de gaz stocké à une pression de plusieurs dizaines de bars, et - un ou des canons tubulaires (4) dont le diamètre interne est compris entre 30 et 80 millimètres et dont la longueur est comprise entre 400 et 1500 millimètres. 20 10.- Installation pour tester les sévérités de chocs d'un projectile (9), notamment sur structure biologique, caractérisée en ce qu'elle comporte : - au moins un dispositif lanceur (3) de projectile (9) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, - un dispositif (51) de mesure de la vitesse du projectile (9) en sortie du canon 25 (4) dudit lanceur (3), - un capteur de force (52) fixé sur un support (53), apte à recevoir l'impact dudit projectile (9) et à déterminer la force de cet impact, et - des moyens électroniques/informatiques (54) comprenant un logiciel adapté pour traiter la vitesse détectée du projectile (9) et la force d'impact détectée de 3o ce projectile (9), afin de déterminer et de fournir au moins un paramètre de vitesse critique dudit projectile (9), cela à partir de modélisations préétablies.