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La présente invention concerne une munition à
effet dirigé destinée à être lancée, au moyen d'un
vecteur, au-dessus d'une zone contenant une cible, cette
munition comportant une tête militaire constituée d'une
charge formée et d'un dispositif de détection actionnant
un dispositif de mise à feu.
L'invention concerne en particulier une sous-
munition destinée à être projetée au moyen d'une mine ou
d'un vecteur, ce dernier étant lui-même lancé par un
aéronef ou une pièce d'artillerie, de telle manière que la
sous-munition soit animée d'une vitesse de translation v
d'axe V sensiblement vertical et d'une vitesse de rotation
r sensiblement autour du même axe.
On connait un tel système d'arme d'après le
brevet US-4 858 532. L'axe du dispositif de détection est
incliné d'environ 30 par rapport à l'axe de rotation de
la sous-munition, de sorte que, au cours du mouvement
descendant d'une telle sous-munition, la fraction de
surface couverte par le dispositif détecteur à un instant
donné se déplace en spirale sur la zone, accroissant ainsi
la probabilité de détection de la cible.
Lorsque la cible est détectée, un signal produit
le déclenchement de la charge formée, laquelle agit
verticalement de haut en bas, alors que la sous-munition
se trouve dans une partie sensiblement verticale
descendante de sa trajectoire, mais on peut observer
qu'une tête militaire de ce type pourrait fonctionner
aussi bien en trajectoire ascendante, comme dans le cas de
la première partie de la trajectoire d'une sous-munition
lancée par une mine terrestre.
Un tel système présente l'intérêt de pouvoir
engager des cibles à distance, sans nécessiter de guidage
et grâce à des moyens de détection simples
Mais il présente des inconvénients importants
résultant, en premier lieu, de l'imprécision de la
détection, car l'apparition d'un signal de détection
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signifie seulement qu'une partie au moins de la cible est
à l'intérieur du cône de détection, et en second lieu, de
causes d'erreurs bien connues liées aux composantes de la
vitesse de la sous-munition v et r.
Pour bien faire ressortir les inconvénients de
la technique connue, on décrira plus loin les principes de
mise en oeuvre d'une telle technique en se référant aux
figures 1 à 5 des dessins annexés.
La présente invention a pour but de remédier aux
inconvénients des sous-munitions connues et de proposer
une sous-munition permettant de réduire sensiblement
l'imprécision de tir résultant des vitesses de translation
et de rotation imprimées à la sous-munition, et cela par
des moyens simples relativement peu coûteux et peu
encombrants.
La présente invention a pour objet une sous-
munition à effet dirigé destinée à se déplacer, avant
d'être mise à feu, suivant une trajectoire sensiblement
verticale d'axe V au-dessus d'une région contenant une
cible, et à avoir en un point de la trajectoire une
vitesse de translation selon l'axe V et une vitesse de
rotation par rapport audit axe, cette sous-munition
comportant une charge formée d'axe D formant un angle aigu
t avec l'axe V, un dispositif de détection qui présente un
axe de détection d formant avec l'axe D un angle u et qui
comporte des moyens pour détecter une cible et des moyens
pour déclencher la charge formée, caractérisée en ce
qu'elle comporte en outre:
- des moyens pour déterminer à tout instant la
vitesse de translation v et/ou l'altitude H de la sous-
munition par rapport à la région contenant la cible ;
- des moyens de calcul pour calculer en fonction
de v et/ou de H une valeur ui, choisie parmi un ensemble
de valeurs possibles de l'angle u, permettant de minimiser
un écart e existant entre la position d'une cible détectée
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à l'instant considéré et le point d'impact de la charge
militaire si celle-ci était déclenchée audit in~tant ;
- des moyens pour donner ladite valeur Ui à
l'angle u entre l'axe de détection d et l'axe D.
Grâce au dispositif de l'invention, il devient
possible, par des moyens simples d'accroftre sensiblement
la précision de la détection puisque, par une disposition
appropriée des axes de détection correspondant aux divers
angles ui, on peut corriger dans une large mesure les
sources d'imprécision des sous-munitions connues.
Selon un mode de réalisation avantageux de
l'invention, la sous-munition est caractérisée en ce que
les moyens de calcul comportent des moyens pour comparer
la valeur minimale dudit écart obtenue pour ledit angle à
un seuil et pour interdire le déclenchement de la charge
militaire en cas de détection d'une cible si l'écart
minimal est supérieur audit seuil.
Selon un mode de réalisation particulier de
l'invention, le dispositif de détection comprend au moins
deux unités de détection et peut comporter au moins deux
capteurs, associés à une optique unique et disposés de
manière à définir des axes de détection d'orientations
différentes, ces capteurs étant susceptibles d'être
activés individuellement.
Selon un autre aspect de l'invention, les
différentes unités de détection sont constituées par un
même capteur auquel peut être associée une optique d'un
groupe de plusieurs optiques.
Selon un autre aspect de l'invention, les
détecteurs sont du type infrarouge ou à ondes
millimétriques.
Selon encore un autre aspect de l'invention,
appliquée à une sous-munition destinée à être lancée
depuis le sol avec un mouvement sensiblement vertical vers
le haut avant de redescendre sensiblement verticalement,
la sous-munition comporte deux unités de détection ayant
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l'une une orientation moyenne pour la phase ascensionnelle
et l'autre une orientation moyenne pour la phase de
retombée, et des moyens pour reconnaitre la transition
entre la première et la seconde phase et pour activer dans
chaque phase l'unité de détection appropriée.
D'autres particularités et avantages de
l'invention apparaitront dans la description que l'on va
donner maintenant, à titre non limitatif, de modes de
réalisation de cette invention, en se référant aux dessins
annexés, dans lesquels:
- la figure 1 est une vue d'ensemble schématique
en perspective montrant une sous-munition à charge formée
classique à proximité de la zone de tir;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe
d'une sous-munition à charge formée classique munie d'un
dispositif détecteur;
- la figure 3 est un schéma représentant
schématiquement l'écart d'impact, lié au délai détection-
allumage, imputable à la seule vitesse de rotation de la
charge formée;
- les figures 4 et 5 représentent
schématiquement l'écart d'impact lié au délai détection-
allumage imputable à la vitesse de translation verticale
de la charge formée, respectivement en trajectoire
ascendante et en trajectoire descendante;
- les figures 6 et 7 représentent
schématiquement deux modes de réalisation de l'invention
dans lesquels le dispositif de détection comprend
respectivement une barrette de quatre capteurs et deux
barrettes symétriques de deux capteurs chacune;
- la figure 8 est une vue schématique analogue à
la figure 1, mais dans le cas d'une sous-munition conforme
à l'invention selon la variante de réalisation de la
figure 6;
- les figures 9 à 11 sont des schémas donnant
des exemples d'organigrammes de calculs que l'on peut
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mettre en oeuvre, dans des dispositifs conformes à
l'invention.
Sur les figures 1 à 5, relatives à une sous-
munition classique, on distingue une sous-munition 1
comportant une charge formée 2 qui se déplace avec une
vitesse de translation v selon un axe sensiblement
vertical V, et une vitesse de rotation r autour d'un axe
sensiblement confondu avec V, au voisinage d'un plan 3
contenant une cible 5, telle qu'un véhicule terrestre.
La charge formée 2 présente une symétrie de
révolution autour d'un axe ~ faisant un angle t avec l'axe
V. Un détecteur 7, d'axe de détection d sensiblement
parall~le à l'axe D, peut agir sur un allumeur 8 placé à
l'arrière de la charge formée 2. L'axe de détection d
tourne autour de l'axe V en balayant une surface dont
l'intersection avec la plan 3 contenant la cible 5 forme
une spirale 9. La détection s'opère dans un angle solide
d'axe d, s'appuyant dans le plan 3 sur une surface 4. On a
représenté sur la figure 1 une spirale 10, englobant en
quelque sorte la spirale 9, et correspondant à l'enveloppe
dans le plan 3 du contour de la surface 4 de détection
instantanée.
La figure 3 schématise l'écart de point d'impact
résultant de la seule rotation de la charge. Le plan de la
figure 3 est parallèle au plan de la cible, supposé
horizontal. Le cercle C de centre O est le lieu des points
détectés (intersection entre l'axe de détection d et le
sol), le cercle C' est le lieu des points d'impact avec le
sol. La cible se trouvant au point M est détectée au temps
to et le tir est déclenché au temps t1 (t1 - to = a,
correspondant au temps de calcul~.
Soit r la vitesse de rotation de la charge et n
la distance entre le centre de gravité du revêtement de la
charge génératrice de noyau et l'axe de rotation V.
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L'angle sl est égal à r.a et il est induit par
la rotation de la charge pendant le temps de calcul. Il
fait correspondre au point M un point M" sur le cercle C.
L'angle s2 est égal à arctg (n.r/Vnoy.sin t),
Vnoy étant la vitesse supposée constante du noyau après le
tir. Cet angle est induit par la vitesse d'entrainement
n.r de la charge sur la vitesse du noyau. Il fait
correspondre au point M" un point M' du cercle C'.
L'erreur totale est égale à MM'.
L'erreur angulaire due à s = sl+s2 est constante
dans le temps et toujours dans le même sens. Ainsi le
point d'impact est toujours en avant du point détecté dans
le sens de rotation. On peut donc avec un décalage fixe de
l'axe de détection par rapport à l'axe de la charge
compenser cette erreur et ramener l'erreur totale au
simple écart MlM' (Ml étant le point du cercle C décalé du
point M d'un angle s).
Cependant il reste à corriger l'erreur MlM'.
L'angle s étant constant, la compensation de
l'écart pourrait s'opérer en décalant vers l'avant l'axe
de détection d d'une valeur égale, mais il resterait à
compenser l'erreur MlM'.
Pour ce qui concerne l'écart d'impact dû à la
vitesse de translation sensiblement verticale v de la
charge, on va d'abord donner ci-après un ordre de grandeur
des valeurs numériques que l'on rencontre habituellement
avec ce genre de sous-munition:
- v = 50 m/s
- vitesse du noyau généré par la charge,
Vcgn = 2000 m/s
- t = 30
- distance de la cible = 100 m
- durée séparant l'instant de détection de
l'instant de déclenchement de la charge :
a = 0,5 ms
- écart de point d'impact: 1,4 m.
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De plus cette erreur dépend du sens du mouvement
de la sous-munition. En montée, l'impact se trouve déporté
vers l'extérieur de la spirale, et en descente, l'impact
se trouve déporté vers l'intérieur de la spirale.
On a schématisé l'écart d'impact sur la figure 4
dans le cas d'une trajectoire ascendante, de la charge,
l'axe Z représentant l'axe vertical et l'axe R
représentant l'axe des distances radiales du point
d'impact désigné ici par P.
Pour une durée a, le point Q symbolisant la
position de la charge se déplace de a x v et passe en Q1
En décalant systématiquement la position du détecteur on
pourrait apporter de manière simple une première
correction en passant de P en P1, la droite Q1P1 étant
parallèle à QP, mais il subsisterait une erreur P1P'.
Toutefois, une telle correction serait néfaste
pour la phase descendante, comme le montre la figure 5,
car elle accroitrait d'autant l'écart PP".
Les figures 6 à 11 sont relatives à un mode de
réalisation de l'invention s'appliquant à une charge
formée analogue à celle de la figure 2, mais permettant de
s'affranchir dans une large mesure des inconvénients
explicités ci-dessus.
Le dispositif de détection comprend une barrette
de quatre capteurs ou détecteurs 21 à 24 disposés
radialement par rapport à l'axe D de la charge formée. A
ces détecteurs est associée une optique unique 26
définissant avec chacun d'eux des axes de détection
respectifs d1 à d4, auxquels correspondent des angles
respectifs u1 à u4 avec l'axe d, parallèle à l'axe D de la
charge formée 2. En d'autres termes, l'angle ui peut
prendre ici quatre valeurs Ui = u1, u2, U3, U4
correspondant respectivement aux axes de détection di =
d1, d2, d3, d4. Aux axes de détection d1 à d4
correspondent des pinceaux de d~tection de traces
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respectives 11 à 14 sur le plan de la cible (voir figure
8).
On a schématisé en 28 un moyen d'obtention de la
vitesse de translation V, connu en soi et constitué dans
le cas présent par un accéléromètre, un convertisseur
analogique/numérique et des intégrateurs en série. On
pourrait utiliser un télémètre pour fournir la donnée de
base constituée par la distance verticale au sol, à partir
de laquelle il est aisé de remonter à la valeur de la
vitesse v dès que l'on connait approximativement la
cinématique de la trajectoire de la sous-munition.
On a également représenté schématiquement en 29
les moyens de calculs de la sous-munition. Ces moyens
opèrent dans des conditions qui seront précisées plus
loin, lors de la description du fonctionnement de la sous-
munition en référence aux figures 9 à 11.
La figure 7 représente une variante du
dispositif de la figure 6 dans laquelle les détecteurs 21
à 24 sont répartis de manière sensiblement symétrique par
rapport à l'axe D de la charge formée. Une optique 26 est
ici nécessaire pour chaque couple de détecteurs 21, 22 et
23, 24. Bien entendu, les distances des deux optiques 26 à
l'axe D doivent être adaptées afin que les zones
élémentaires de détection 11 à 14 soient correctement
disposées (figure 8).
Le fonctionnement des moyens de calcul de la
sous-munition est le suivant (voir figures 9 à 11).
A chaque instant on connait la vitesse v, soit
indirectement à partir de la mesure de l'altitude au-
dessus du sol, symbolisée en 31, soit directement par lemoyen 28 (voir figure 9). Pour chaque valeur de v on
détermine la valeur de Ui la mieux adaptée pour déclencher
le tir, par le circuit 30. Si aucune valeur de Ui ne
convient on interdit le tir, sinon on sélectionne l'axe
correspondant di par le circuit 32. Si une cible est
détectée par cet axe, le circuit 35 transmet le signal de
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g
déclenchement de tir au circuit 38. Sinon, on remonte à un
nouveau calcul de la vitesse v.
Le choix de la valeur de Ui la mieux adaptée
pour déclencher le tir peut consister à calculer l'écart
de point d'impact pour chaque Ui et à retenir la valeur
qui minimise cet écart et qui soit inférieure à un seuil
us. Ce mode de fonctionnement correspondant au diagramme
de la figure 10.
A partir de v, on calcule en 33 l'écart de point
d'impact MM', soit l'erreur totale imputable à la fois à
la rotation et à la vitesse verticale (voir figures 3 et
8), pour chaque valeur de l'angle ui; et on recense en 34
les valeurs ui donnant un écart inférieur au seuil
prédéterminé. Si aucune valeur ne convient, on interdit le
tir, sinon on sélectionne en 36 la valeur Ui qui donne
l'écart minimal, puis on active en 37 la direction de
détection di correspondante, et si une cible est détectée
le tir est déclenché en 38, Sinon on revient a~ point de
départ en 28 avec la détermination d'une nouvelle valeur
de la vitesse v.
Un autre mode de réalisation peut consister
(voir figure 11) à définir a priori plusieurs gammes de
vitesses, par exemple quatre gammes limitées par v1, v2,
V3, V4, V5, auxquelles on associe respectivement des axes
de détection particuliers d1, d2, d3, d4. Le moyen 28
fournit à chaque instant une valeur estimée de la vitesse
v. Ainsi, lorsque v est comprise entre v1 et v2 (lère
gamme de vitesses), le circuit 41 sélectionne le détecteur
de direction d1. Si v n'est pas comprise dans la première
gamme de vitesses, on passe au circuit 42 et
éventuellement aux circuits 43 puis 44, ce dernier
correspondant à la quatrième gamme de vitesses (V4Cvcv5).
Lorsqu'une des gammes de vitesses convient, l'axe de
détection correspondant est sélectionné. Dans ces
conditions, si le circuit 37 détecte la cible, il y a
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.
déclenchement du tir par le circuit 38, sinon on revient à
une nouvelle détermination de la vitesse.
~ien entendu, l'invention n'est pas limitée aux
exemples de réalisation que l'on vient de décrire, et on
peut leur apporter de nombreuses modifications sans sortir
du cadre de cette invention.
Ainsi, le nombre de moyens de détection, ou
d'axes de détection n'est pas limitatif; plus ce nombre
est élevé et meilleure sera la correction.
Les moyens de détection n'étant pas utilisés
simultanément, on peut envisager un seul capteur mais avec
plusieurs optiques associées permettant d'obtenir
différents axes de détection. Dans ce cas, le moyen de
mesure de la vitesse, par exemple un accéléromètre, peut
commander le déplacement pas à pas d'un obturateur qui
laisse passer seulement le faisceau en provenance d'une
optique déterminée. Cette solution présente l'avantage de
ne comporter qu'un seul capteur, d'où gain de place et
réduction des co~ts.
Il est possible également de définir une sous-
munition éjectée verticalement par une plate-forme posée
au sol et dans laquelle les moyens de détection sont
susceptibles d'être orientés suivant deux directions.
Une direction correspondra à une minimisation
particulière de l'erreur de visée pour la phase montante de
la sous-munition et l'autre direction correspondra à une
minimisation pour la phase descendante.
Il suffira d'utiliser deux détecteurs présentant
les orientations appropriées, le choix d'un ou de l'autre
détecteur sera effectué par les moyens de calcul 28 à
partir de l'information "altitude maximale" (donc
correspondant au passage de la phase montante ~ la phase
descendante). Cette information pourra être fournie par un
accéléromètre (couplé ou non à un intégrateur). Elle
pourra être également donnée par un altimètre suivi d'un
dérivateur.
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Il est possible enfin de définir une sous-
munition éjectée verticalement d'une plate-forme ou bien
dispersée au-dessus du terrain et dans laquelle le choix
d'un axe de détection particulier est effectué par les
moyens de calcul 28 à partir de la seule information
"altitude".
On associera alors par exemple 4 altitudes
particulières Hl, H2, H3, H4 aux axes de détection dl, d2,
d3, d4 respectivement.
