FR3136843A1 - Système et procédé de détection de menace pour blindage réactif, et système de protection réactive associé - Google Patents
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Abstract
Système et procédé de détection de menace pour blindage réactif, et système de protection réactive associé La présente invention concerne un système de détection de menace (3) pour blindage réactif (2), comprenant une plaque de blindage amont (6) portant un réseau de premiers capteurs piézoélectriques ; une plaque de blindage aval (7) portant un réseau de seconds capteurs piézoélectriques ; un espaceur (8) pris en sandwich entre les plaques de blindage amont (6) et aval (7) ; et un circuit électronique de détection (9) configuré pour émettre un signal de détection de menace en fonction des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques lorsqu’un impact reçu sur le système de détection de menace (3) depuis le côté plaque de blindage amont (6) est détecté. La présente invention concerne également un procédé de détection de menace et un système de protection réactive associé. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne le domaine des blindages réactifs, et porte en particulier sur un système et un procédé de détection de menace pour blindage réactif, ainsi que sur un système de protection réactive associé.
Un blindage réactif, tel que ceux décrits dans les demandes de brevet français FR2907203A1 et FR2726899A1, est un blindage, par exemple pour véhicules blindés, possédant plusieurs modules réactifs de protection contre une agression par projectiles, chaque module réactif (ou brique réactive) comprenant une ou plusieurs plaques pouvant être projetées lorsque le blindage réactif subit une agression balistique.
Un système de protection pro-réactive (PPR) permet de protéger les véhicules blindés contre des attaques de projectiles et se compose généralement de deux sous-systèmes, à savoir un premier sous-système de détection qui permet de détecter l’impact d’une menace (c’est-à-dire, d’un projectile) et d’émettre un signal de riposte en conséquence, et un second sous-système de riposte (ou blindage réactif) qui, consécutivement à l’émission du signal de riposte, permet de neutraliser tout ou partie de la menace par projection d’une ou plusieurs plaques en direction de la menace.
Le premier sous-système de détection permet ainsi de déterminer le ou les modules réactifs du second sous-système de riposte qui doivent réagir en cas d’impact sur le premier-sous système de détection par un projectile afin de neutraliser ce dernier avant qu’il n’atteigne le blindage principal du véhicule blindé.
La demande de brevet français FR2726899A1 décrit un tel système de protection pro-réactive existant qui présente un blindage réactif associé à un dispositif de détection de menace qui vise à discriminer les conditions de déclenchement du blindage réactif en cas de détection d’une menace. Le dispositif de détection de menace de ce système existant est constitué d’un blindage additionnel pris en sandwich entre deux feuilles de capteurs. Toutefois, les capteurs utilisés dans ces deux feuilles de capteurs ne sont pas précisément définis, et sont probablement des cadres à contacts ou des films à contacts qui ne permettent pas de caractériser la menace avec précision. En particulier, ce type de capteurs ne permet pas de mesurer l’énergie de l’impact sur le dispositif de détection de menace afin de déterminer avec précision le type de projectile (par exemple, projectiles cinétiques, projectiles de moyen calibre, missiles (charges tandem), roquettes, etc.) ayant percuté le dispositif de détection de menace. En outre, dans le document FR2726899A1, afin de ne pas réagir face à des agressions de projectiles de petit calibre, une plaque supplémentaire de protection balistique est disposée en amont du dispositif de détection de menace. Toutefois, cette plaque de blindage supplémentaire possède une masse supplémentaire qui alourdit de manière non négligeable le véhicule blindé.
La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l’état antérieur de la technique, en proposant un système de détection de menace pour blindage réactif, basé sur des capteurs piézoélectriques, qui permet de distinguer et de caractériser avec plus d’acuité l’origine de la menace et donc la nécessité de déclencher ou non le blindage réactif.
La présente invention a donc pour objet un système de détection de menace pour blindage réactif, caractérisé par le fait qu’il comprend : une plaque de blindage métallique amont portant un réseau de premiers capteurs piézoélectriques ; une plaque de blindage métallique aval portant un réseau de seconds capteurs piézoélectriques, la plaque de blindage aval ayant les mêmes dimensions de largeur et de longueur que la plaque de blindage amont, les plaques de blindage amont et aval étant parallèles et disposées en regard l’une de l’autre ; un espaceur pris en sandwich entre les plaques de blindage amont et aval et de mêmes dimensions de largeur et de longueur que les plaques de blindage amont et aval pour maintenir un espacement constant entre les plaques de blindage amont et aval ; et un circuit électronique de détection relié au réseau de premiers capteurs piézoélectriques et au réseau de seconds capteurs piézoélectriques, et configuré pour émettre un signal de détection de menace en fonction des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques lorsqu’un impact reçu sur le système de détection de menace depuis le côté plaque de blindage amont est détecté par le réseau de premiers capteurs piézoélectriques puis par le réseau de seconds capteurs piézoélectriques.
Les termes « amont » et « aval » doivent être interprétés par rapport à la trajectoire du projectile constituant la menace. Ainsi, sur la trajectoire du projectile, la plaque de blindage amont sera la première plaque de blindage percutée par le projectile et la plaque de blindage aval sera la deuxième plaque de blindage percutée par le projectile.
La disposition parallèle et parfaitement en regard des plaques de blindage amont et aval permet d’assurer une bonne détection et un bon traitement des données par la suite.
Ainsi, les signaux provenant des deux réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques du système de détection de menace permettent au circuit électronique de détection de caractériser avec précision l’impact du projectile sur le système de détection de menace et d’émettre un signal de détection de menace en conséquence au blindage réactif afin de provoquer le déclenchement d’une ou plusieurs briques réactives appropriées du blindage réactif pour neutraliser le projectile en aval du système de détection de menace avant qu’il n’atteigne le blindage principal du véhicule blindé.
Chacune des plaques de blindage métalliques amont et aval peut, par exemple, être une plaque de blindage en acier (par exemple, de type THD2) ayant une épaisseur comprise entre 2 et 4 mm.
L’espaceur peut avoir une épaisseur comprise entre 40 et 60 mm.
Le système de détection de menace selon la présente invention permet de discriminer différents types de menaces en fonction de deux grandeurs physiques, la vitesse et l’énergie d’impact de la menace, et permet également d’identifier la zone d’impact de la menace sur les plaques de blindage amont et aval afin d’ajuster la riposte en conséquence et de neutraliser la menace avec les meilleures performances possibles.
Contrairement à l’état antérieur de la technique dans lequel uniquement la zone d’impact et la vitesse du projectile sont déterminées, l’utilisation de capteurs piézoélectriques dans la présente invention permet également de déterminer l’énergie de l’impact sur chacune des deux plaques de blindage amont et aval, en plus de la zone d’impact et de la vitesse du projectile.
Grâce à la détermination de l’énergie d’impact de la menace, la présente invention permet de discriminer le type de projectiles (par exemple, petit calibre, moyen calibre, charge génératrice de noyau (CGN), etc.) et ainsi d’adapter la riposte du blindage réactif en conséquence.
L’utilisation de capteurs piézoélectriques dans la présente invention permet ainsi de détecter une énergie d’impact correspondant à un projectile de petit calibre, auquel cas le blindage réactif ne sera pas actionné. La présente invention permet ainsi de s’affranchir de la plaque supplémentaire de protection balistique présente en amont du système de détection de menace dans l’état antérieur de la technique, ce qui permet d’alléger le véhicule blindé d’une masse non négligeable.
La présente invention est basée sur le principe d’une technologie piézoélectrique selon laquelle les matériaux qui composent un capteur piézoélectrique produisent une charge électrique lorsqu’ils sont soumis à une contrainte ou à des déformations mécaniques.
Lors de l’impact d’une menace sur la plaque de blindage amont, une onde de choc est générée dans le matériau puis se propage dans la plaque. Lorsque cette onde atteint un capteur piézoélectrique, elle entraîne sa déformation mécanique de telle sorte que ce capteur piézoélectrique produit une charge électrique correspondante qui est proportionnelle à la contrainte mécanique appliquée, c’est-à-dire à l’énergie d’impact de la menace.
Avec l’ajout de la plaque de blindage aval espacée d’une distance connue (c’est-à-dire, l’épaisseur de l’espaceur) vis-à-vis de la plaque de blindage amont, au passage d’une menace, lors de l’impact du projectile sur la plaque de blindage amont, les premiers capteurs piézoélectriques vont générer des premiers signaux, puis lors de l’impact du projectile sur la plaque de blindage aval les seconds capteurs piézoélectriques vont générer des seconds signaux. Le delta de temps (ou différence de temps) entre ces premiers et seconds signaux respectivement générés par les premiers et seconds capteurs piézoélectriques, combiné à la distance connue entre les plaques de blindage amont et aval, permet au circuit électronique de détection de calculer la vitesse du projectile.
La disposition architecturée des capteurs piézoélectriques sous forme matricielle sur les plaques de blindage permet au circuit électronique de détection de pouvoir déterminer la zone d’impact du projectile sur la plaque de blindage amont et la zone d’impact du projectile sur la plaque de blindage aval, ce qui permet ensuite de déterminer la trajectoire du projectile.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, pour chacune des plaques de blindage amont et aval, la face portant le réseau associé de capteurs piézoélectriques est celle qui est orientée à l’opposé de l’espaceur. Ainsi, le réseau de premiers capteurs piézoélectriques est disposé sur la face de la plaque de blindage amont opposée à celle en regard de l’espaceur, et le réseau de seconds capteurs piézoélectriques est disposé sur la face de la plaque de blindage aval opposée à celle en regard de l’espaceur.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, les premiers capteurs piézoélectriques sont répartis sur le pourtour de la plaque de blindage amont, et les seconds capteurs piézoélectriques sont répartis sur le pourtour de la plaque de blindage aval, les emplacements des premiers capteurs piézoélectriques sur la plaque de blindage amont correspondant de préférence aux emplacements des seconds capteurs piézoélectriques sur la plaque de blindage aval.
Ainsi, avantageusement, le nombre de premiers capteurs piézoélectriques est identique au nombre de seconds capteurs piézoélectriques, et les premiers et seconds capteurs piézoélectriques sont disposés aux mêmes emplacements ou encore en regard sur les plaques de blindage amont et aval, respectivement, de manière à obtenir une meilleure analyse et un meilleur traitement des informations.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, chacun des premiers et seconds capteurs piézoélectriques est monté sur une carte de circuits imprimés distincte fixée sur la plaque de blindage correspondante, chaque carte de circuits imprimés comprenant un amplificateur de charge relié au capteur piézoélectrique correspondant, ledit amplificateur de charge comprenant un amplificateur opérationnel et un condensateur de contre-réaction et étant configuré pour convertir la charge délivrée par le capteur piézoélectrique correspondant en une tension proportionnelle qui est transmise au circuit électronique de détection.
La présente invention utilise ainsi des réseaux de détection, à base de circuits imprimés équipés de capteurs piézoélectriques directement collés aux plaques de blindage. Ceci permet d’être plus précis, et d’avoir un système réutilisable, ainsi que de pouvoir régler la sensibilité des capteurs piézoélectriques.
Le montage à amplificateur de charge convertit la charge électrique délivrée par le capteur piézoélectrique en une tension proportionnelle. L’amplificateur joue le rôle d’intégrateur et compense en continu la charge électrique produite par le capteur piézoélectrique par une charge équivalente mais opposée sur le condensateur de contre-réaction C. La tension produite par l’intermédiaire d’un condensateur de gamme est proportionnelle à la charge produite par le capteur piézoélectrique et donc également proportionnelle à la grandeur physique mesurée. Par condensateur de gamme, on entend un condensateur permettant de régler la gamme de sensibilité de détection de menace dans le montage à amplificateur de charge, il est identique au condensateur de contre-réaction C évoqué ci-dessus. L’amplificateur de charge convertit donc une charge électrique Q en entrée en une tension proportionnelle Uo en sortie qui peut être facilement traitée par le circuit électronique de détection. La relation s’écrit donc comme suit : Uo = -Q/C.
Ainsi, la tension récupérée en sortie de chaque capteur piézoélectrique est proportionnelle à la contrainte mécanique appliquée à ce capteur. Il s’agit de l’énergie d’impact de la menace.
Au passage d’une menace, le réseau de premiers capteurs piézoélectriques va générer des premières tensions et le réseau de seconds capteurs piézoélectriques va générer des secondes tensions. La différence de temps entre ces premières et secondes tensions respectivement générées par les premiers et seconds capteurs piézoélectriques, combinée à la distance connue entre les deux plaques de blindage, permet ainsi au circuit électronique de détection de calculer la vitesse du projectile.
La chronologie des premières tensions générées par les premiers capteurs piézoélectriques permet au circuit électronique de détection de déterminer la zone d’impact de la menace sur la plaque de blindage amont (le premier capteur à générer une tension étant le capteur le plus proche de la zone d’impact), et de manière similaire la chronologie des secondes tensions générées par les seconds capteurs piézoélectriques permet au circuit électronique de détection de déterminer la zone d’impact de la menace sur la plaque de blindage aval. En fonction des deux zones d’impact déterminées, le circuit électronique de détection pourra déterminer la trajectoire de la menace et adapter en conséquence la riposte par le blindage réactif (par l’intermédiaire du signal de détection de menace transmis par le circuit électronique de détection au blindage réactif).
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’espaceur comprend une plaque de mousse polyuréthane disposée entre les plaques de blindage amont et aval.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’espaceur comprend en outre une première plaque d’élastomère, de préférence du caoutchouc nitrile butadiène, NBR, disposée entre la plaque de blindage amont et la plaque de mousse polyuréthane, et une seconde plaque d’élastomère, de préférence du caoutchouc nitrile butadiène, NBR, disposée entre la plaque de blindage aval et la plaque de mousse polyuréthane.
L’espaceur permet ainsi d’amortir le choc subi par la plaque de blindage amont, et permet d’atténuer/empêcher la transmission dudit choc à la plaque de blindage aval.
La plaque de mousse polyuréthane peut avoir une épaisseur comprise entre 30 et 50 mm, et chacune des première et seconde plaques d’élastomère peut avoir une épaisseur comprise entre 2 et 4 mm.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, le système de détection de menace comprend en outre un caisson doté d’un couvercle configuré pour être fixé au caisson pour maintenir la plaque de blindage aval, l’espaceur et la plaque de blindage amont en position les uns par rapport aux autres dans le caisson, le caisson comprenant en outre au moins une sortie permettant de relier le réseau de premiers capteurs piézoélectriques et le réseau de seconds capteurs piézoélectriques au circuit électronique de détection.
Le caisson peut ainsi être facilement installé à une distance appropriée d’un blindage réactif installé sur un véhicule blindé.
Le corps du caisson et son couvercle sont, de préférence, fabriqués en polyamide 6-6, mais pourraient également être fabriqués en une autre matière plastique, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Un joint torique est, de préférence, prévu entre le corps du caisson et le couvercle afin de garantir l’étanchéité à l’intérieur du caisson.
Le couvercle est fixé au corps du caisson, de préférence à l’aide de vis appropriées pour assurer l’inviolabilité du caisson.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, le système de détection de menace comprend en outre une couche de résine disposée entre la face de la plaque de blindage amont opposée à l’espaceur et la face correspondante du caisson et permettant de renforcer la tenue mécanique du système de détection de menace.
La couche de résine possède de préférence une épaisseur comprise entre 4 et 6 mm.
De préférence, des calles de maintien sont prévues entre le fond du caisson et la plaque de blindage aval, et entre la plaque de blindage amont et la couche de résine, de manière à garantir l’intégrité des capteurs piézoélectriques.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’au moins une sortie est un trou formé sur l’une des faces latérales du caisson et dans lequel est installé un connecteur relié aux réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques, le circuit électronique de détection étant externe au caisson et relié aux réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques par l’intermédiaire dudit connecteur.
Ainsi, le connecteur permet de récupérer les signaux provenant des premiers et seconds capteurs piézoélectriques et de les fournir au circuit électronique de détection en vue d’un traitement.
Avantageusement, le connecteur est de type militaire, conforme à la norme MIL-DTL-D38999.
De préférence, un joint d’étanchéité est prévu entre le trou du caisson et le connecteur afin de garantir l’étanchéité à l’intérieur du caisson.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, des nervures sont formées sur les faces latérales internes du caisson et des encoches correspondantes sont formées sur les bords des plaques de blindage amont et aval et de l’espaceur pour assurer un maintien en position des plaques de blindage amont et aval et de l’espaceur dans le caisson.
Ainsi, les nervures et les encoches permettent de garantir le maintien en position des différents éléments présents à l’intérieur du caisson lors d’un impact par un projectile, ce qui permet de garantir la précision des signaux mesurés par les capteurs piézoélectriques.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, le circuit électronique de détection est configuré, lorsqu’un impact par un projectile sur le système de détection de menace depuis le côté plaque de blindage amont est détecté par le réseau de premiers capteurs piézoélectriques puis par le réseau de seconds capteurs piézoélectriques, pour calculer, à l’aide des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques, l’énergie de l’impact sur chacune des plaques de blindage amont et aval, la zone de l’impact sur chacune des plaques de blindage amont et aval, et la vitesse du projectile.
La menace est ainsi caractérisée avec précision par le circuit électronique de détection, ce qui permet de déclencher une riposte précise à l’aide du blindage réactif, de manière à garantir l’interception de la menace avant que celle-ci n’atteigne le blindage principal du véhicule blindé.
La présente invention a également pour objet un système de protection réactive comprenant un blindage réactif et un système de détection de menace tel que décrit ci-dessus, le système de détection de menace étant disposé à une distance prédéfinie du blindage réactif, avec la plaque de blindage aval en regard du blindage réactif et la plaque de blindage amont à l’opposé, le circuit électronique de détection étant relié au blindage réactif et étant configuré pour commander le blindage réactif en fonction des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques.
Ainsi, en fonction des énergies d’impact, des zones d’impact et de la vitesse de projectile mesurées par le circuit électronique de détection à partir des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques, le circuit électronique de détection peut déterminer une riposte appropriée à déclencher par le blindage réactif et peut envoyer, au blindage réactif, un signal de détection de menace correspondant afin de déclencher une ou plusieurs des briques réactives du blindage réactif pour intercepter le projectile en aval du système de détection de menace. En particulier, par déclenchement de brique réactive, on entend la projection d’au moins une plaque de la brique réactive en direction du projectile ayant percuté le système de détection de menace.
La présente invention a en outre pour objet un procédé de détection de menace à l’aide d’un système de détection de menace tel que décrit ci-dessus, caractérisé par le fait qu’il comprend :
- surveiller en continu, par le circuit électronique de détection, les signaux provenant du réseau de premiers capteurs piézoélectriques et les signaux provenant du réseau de seconds capteurs piézoélectriques ; et
lorsqu’un impact par un projectile sur le système de détection de menace depuis le côté plaque de blindage amont est détecté par le réseau de premiers capteurs piézoélectriques puis par le réseau de seconds capteurs piézoélectriques :
- calculer, par le circuit électronique de détection, l’énergie de l’impact et la zone de l’impact sur la plaque de blindage amont à l’aide des signaux provenant du réseau de premiers capteurs piézoélectriques ;
- calculer, par le circuit électronique de détection, l’énergie de l’impact et la zone de l’impact sur la plaque de blindage aval à l’aide des signaux provenant du réseau de seconds capteurs piézoélectriques ; et
- calculer la vitesse du projectile à l’aide des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, le procédé de détection de menace comprend en outre : déterminer, par le circuit électronique de détection, des instructions de déclenchement de riposte à envoyer dans le signal de détection de menace à un blindage réactif, lesdites instructions de déclenchement de riposte étant déterminées sur la base des énergies d’impact calculées, des zones d’impact calculées et de la vitesse de projectile calculée.
Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, un mode de réalisation préféré, avec référence aux dessins annexés.
Sur ces dessins :
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté un système de protection réactive 1 selon la présente invention.
Le système de protection réactive 1 comprend un blindage réactif 2 et un système de détection de menace 3.
Le blindage réactif 2 est constitué d’un blindage principal 4 sur l’une des faces duquel sont disposées une pluralité de briques réactives 5. Les briques réactives 5 sont similaires à celles décrites dans le document FR2907203A1, et comprennent chacune plusieurs plaques 5a empilées et sélectivement éjectables à l’aide de bobines.
Le système de détection de menace 3 comprend une plaque de blindage métallique amont 6 portant un réseau de premiers capteurs piézoélectriques (non représentés à la ) et une plaque de blindage métallique aval 7 portant un réseau de seconds capteurs piézoélectriques (non représentés à la ), la plaque de blindage aval 7 ayant les mêmes dimensions de largeur et de longueur que la plaque de blindage amont 6.
Chacune des plaques de blindage amont 6 et aval 7 peut, par exemple, être une plaque de blindage en acier (par exemple, de type THD2) ayant une épaisseur comprise entre 2 et 4 mm.
Le système de détection de menace 3 comprend en outre un espaceur 8 pris en sandwich entre les plaques de blindage amont 6 et aval 7 et de mêmes dimensions de largeur et de longueur que les plaques de blindage amont 6 et aval 7 pour maintenir un espacement entre les plaques de blindage amont 6 et aval 7.
L’espaceur 8 peut avoir une épaisseur comprise entre 40 et 60 mm.
Le système de détection de menace 3 comprend également un circuit électronique de détection 9 relié de manière filaire au réseau de premiers capteurs piézoélectriques de la plaque de blindage amont 6 et au réseau de seconds capteurs piézoélectriques de la plaque de blindage aval 7, et également relié de manière filaire aux briques réactives 5 du blindage réactif 2.
Le système de détection de menace 3 est disposé à une distance prédéfinie du blindage réactif 2, avec la plaque de blindage aval 7 en regard des briques réactives 5 du blindage réactif 2 et la plaque de blindage amont 6 à l’opposé.
Lorsqu’un projectile de type missile 10 est lancé en direction d’un véhicule blindé équipé du système de protection réactive 1, le projectile 10 percute d’abord la plaque de blindage amont 6 du système de détection de menace 3 au niveau d’une première zone d’impact 11 puis percute la plaque de blindage aval 7 du système de détection menace 3 au niveau d’une seconde zone d’impact 12. Après cela, le projectile 10 (représenté après impact en pointillés sur la ) se retrouve en aval du système de détection de menace 3.
Le circuit électronique de détection 9 est configuré pour recevoir les signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques des plaques de blindage amont 6 et aval 7, pour traiter ces signaux afin de détecter et de caractériser la menace constituée par le projectile 10 qui percute le système de détection de menace 3, et pour émettre un signal de détection de menace au blindage réactif 2 afin de commander ses briques réactives 5 en fonction de la caractérisation de la menace.
A titre d’exemple, dans la , le circuit électronique de détection 9 détecte et caractérise l’impact du projectile 10 sur le système de détection de menace 3 puis commande la brique réactive 5 qui se trouve sur la trajectoire du projectile 10 afin que la brique réactive 5 en question projette une ou plusieurs de ses plaques 5a en direction du projectile 10 de manière à le neutraliser avant qu’il n’atteigne le blindage principal 4.
Les signaux provenant des deux réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques du système de détection de menace 3 permettent ainsi au circuit électronique de détection 9 de caractériser avec précision l’impact du projectile 10 sur le système de détection de menace 3 et d’émettre un signal de détection de menace en conséquence au blindage réactif 2 afin de provoquer le déclenchement d’une ou plusieurs briques réactives 5 appropriées du blindage réactif 2 pour neutraliser le projectile 10.
Le système de détection de menace 3 selon la présente invention permet de discriminer différents types de projectiles en fonction de deux grandeurs physiques, la vitesse et l’énergie d’impact du projectile 10, et permet également d’identifier les zones d’impact 11 et 12 du projectile 10 sur les plaques de blindage amont 6 et aval 7 afin d’ajuster la riposte en conséquence et de neutraliser le projectile 10 avec les meilleures performances possibles.
Si l’on se réfère aux Figures 2 et 3, on peut voir qu’il y est représenté un système de détection de menace 3 selon la présente invention.
Le réseau de premiers capteurs piézoélectriques 13a à 13f est disposé sur la face de la plaque de blindage amont 6 opposée à celle en regard de l’espaceur 8, et le réseau de seconds capteurs piézoélectriques 14a à 14f (visibles sur la ) est disposé sur la face de la plaque de blindage aval 7 opposée à celle en regard de l’espaceur 8.
Les premiers capteurs piézoélectriques 13a à 13f sont répartis sur le pourtour de la plaque de blindage amont 6, tandis que les seconds capteurs piézoélectriques 14a à 14f sont répartis sur le pourtour de la plaque de blindage aval 7, les premiers capteurs piézoélectriques 13a à 13f ayant la même disposition sur la plaque de blindage amont 6 que les seconds capteurs piézoélectriques 14a à 14f sur la plaque de blindage aval 7.
Il est à noter que le réseau de détection de la plaque de blindage amont 6 pourrait comprendre un nombre quelconque de premiers capteurs piézoélectriques dans une quelconque disposition, et que le réseau de détection de la plaque de blindage aval 7 pourrait comprendre un nombre quelconque de seconds capteurs piézoélectriques dans une quelconque disposition, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
L’espaceur 8 comprend une plaque de mousse polyuréthane 15 prise en sandwich entre une première plaque d’élastomère 16 (de préférence du caoutchouc nitrile butadiène (NBR)) et une seconde plaque d’élastomère 17 (de préférence du NBR).
L’espaceur 8 permet ainsi d’amortir le choc subi par la plaque de blindage amont 6, et permet d’atténuer/empêcher la transmission dudit choc à la plaque de blindage aval 7.
La plaque de mousse polyuréthane 15 peut avoir une épaisseur comprise entre 30 et 50 mm, et chacune des première et seconde plaques d’élastomère 16 et 17 peut avoir une épaisseur comprise entre 2 et 4 mm.
Le système de détection de menace 3 comprend en outre un caisson 18 dans lequel sont disposées, dans cet ordre depuis le fond du caisson 18, la plaque de blindage aval 7, la seconde plaque d’élastomère 17, la plaque de mousse polyuréthane 15, la première plaque d’élastomère 16, la plaque de blindage amont 6 et une couche de résine 19.
La couche de résine 19 permet de renforcer la tenue mécanique du système, et possède de préférence une épaisseur comprise entre 4 et 6 mm.
Un couvercle 20 est disposé au niveau de l’ouverture du caisson 18 contre la couche de résine 19 et fixé au caisson 18 afin de maintenir l’ensemble des éléments précités en position les uns par rapport aux autres à l’intérieur du caisson 18.
Le caisson 18 et son couvercle 20 sont, de préférence, fabriqués en polyamide 6-6, mais pourraient également être fabriqués en une autre matière plastique voire métallique, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Un joint torique 21 est prévu entre le caisson 18 et le couvercle 20 afin de garantir l’étanchéité à l’intérieur du caisson 18.
Le couvercle 20 est fixé au caisson 18 à l’aide de vis 22 appropriées pour assurer l’inviolabilité du caisson 18.
Des calles de maintien 23 sont prévues entre le fond du caisson 18 et la plaque de blindage aval 7, et entre la plaque de blindage amont 6 et la couche de résine 19, de manière à garantir l’intégrité des premiers et seconds capteurs piézoélectriques 13a à 13f et 14a à 14f.
Des nervures 24 sont formées sur les faces latérales internes du caisson 18, et des encoches 25 correspondantes sont formées sur les bords de la plaque de blindage aval 7, de la seconde plaque d’élastomère 17, de la plaque de mousse polyuréthane 15, de la première plaque d’élastomère 16, de la plaque de blindage amont 6 et de la couche de résine 19, pour assurer un maintien en position de ces différents éléments dans le caisson 18.
Un trou 26 est formé sur l’une des faces latérales du caisson 18, dans lequel est installé un connecteur 27 relié de manière filaire aux réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques 13a à 13f et 14a à 14f.
Le circuit électronique de détection 9 (non représenté sur les Figures 2 et 3) est externe au caisson 18 et relié de manière filaire au connecteur 27.
Le connecteur 27 permet ainsi de récupérer les signaux provenant des premiers et seconds capteurs piézoélectriques 13a à 13f et 14a à 14f et de les fournir au circuit électronique de détection 27 en vue d’un traitement.
Le connecteur peut, par exemple, être de type militaire, conforme à la norme MIL-DTL-D38999.
Un joint d’étanchéité 28 est prévu entre le trou 26 du caisson 18 et le connecteur 27 afin de garantir l’étanchéité à l’intérieur du caisson 18.
Si l’on se réfère aux Figures 4 et 5, on peut voir qu’il y est représenté respectivement les plaques de blindage amont 6 et aval 7 après impact par le projectile 10, une première zone d’impact 11 étant présente sur la plaque de blindage amont 6 et une seconde zone d’impact 12 étant présente sur la plaque de blindage aval 7.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté le capteur piézoélectrique 13a de la plaque de blindage amont 6.
Il est à noter que les autres capteurs piézoélectriques 13b à 13f et 14a à 14f du système de détection de menace 3 sont similaires au capteur piézoélectrique 13a représenté à la .
Le capteur piézoélectrique 13a comprend une carte de circuits imprimés 33 fixée sur la plaque de blindage amont 6 et sur laquelle sont montés un élément piézoélectrique 29 et un amplificateur de charge 30 relié à l’élément piézoélectrique 29.
Lors de l’impact d’un projectile 10 sur la plaque de blindage amont 6, une onde de choc est générée dans le matériau puis se propage dans la plaque 6. Lorsque cette onde atteint l’élément piézoélectrique 29, elle entraîne sa déformation mécanique de telle sorte que cet élément piézoélectrique 29 produit une charge électrique correspondante qui est proportionnelle à la contrainte mécanique appliquée, c’est-à-dire à l’énergie d’impact.
L’amplificateur de charge 30 comprend un amplificateur opérationnel 31 et un condensateur de contre-réaction 32, et est configuré pour convertir la charge électrique délivrée par l’élément piézoélectrique 29 (lorsqu’il est soumis à une contrainte ou à des déformations mécaniques) en une tension proportionnelle qui est ensuite transmise au circuit électronique de détection 9.
L’amplificateur de charge 30 joue le rôle d’intégrateur et compense en continu la charge électrique produite par l’élément piézoélectrique 29 par une charge équivalente mais opposée sur le condensateur de contre-réaction 32. L’amplificateur de charge 30 convertit donc une charge électrique Q (en Coulombs) en entrée en une tension proportionnelle Uo (en Volts) en sortie qui peut être facilement traitée par le circuit électronique de détection 9. La relation s’écrit comme suit : Uo = -Q/C, où C (en Farads) est la capacité du condensateur de contre-réaction 32.
La tension récupérée en sortie de chaque capteur piézoélectrique 13a à 13f et 14a à 14f est proportionnelle à la contrainte mécanique appliquée à ce capteur, et permet au circuit électronique de détection 9 de déterminer l’énergie d’impact sur la plaque de blindage amont 6 et l’énergie d’impact sur la plaque de blindage aval 7.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté le chronogramme des signaux de tension provenant de certains des capteurs piézoélectriques du système de détection de menace 3 lors son impact par le projectile 10.
Les signaux de tension U13a, U13bet U13ccorrespondent respectivement aux tensions en sortie des premiers capteurs piézoélectriques 13a, 13b et 13c de la plaque de blindage amont 6, et les signaux de tension U14a, U14bet U14ccorrespondent respectivement aux tensions en sortie des seconds capteurs piézoélectriques 14a, 14b et 14c de la plaque de blindage aval 7.
Lors de l’impact du projectile 10 sur la plaque de blindage amont 6, les premiers capteurs piézoélectriques 13a à 13c vont générer les premières tensions U13aà U13c, puis lors de l’impact du projectile 10 sur la plaque de blindage aval 7, les seconds capteurs piézoélectriques 14a à 14c vont générer les secondes tensions U14aà U14c.
La chronologie des premières tensions U13aà U13cgénérées par les premiers capteurs piézoélectriques 13a à 13c permet au circuit électronique de détection 9 de déterminer l’emplacement de la zone d’impact 11 du projectile 10 sur la plaque de blindage amont 6 (le premier capteur 13a à générer une variation de tension étant le capteur le plus proche de la zone d’impact 11), et de manière similaire la chronologie des secondes tensions U14aà U14cgénérées par les seconds capteurs piézoélectriques 14a à 14c permet au circuit électronique de détection 9 de déterminer l’emplacement de la zone d’impact 12 du projectile 10 sur la plaque de blindage aval 7 (le premier capteur 14a à générer une variation de tension étant le capteur le plus proche de la zone d’impact 12). En fonction des deux zones d’impact 11 et 12 déterminées, le circuit électronique de détection 9 peut ensuite déterminer la trajectoire du projectile 10 et adapter en conséquence la riposte du blindage réactif 2.
Le circuit électronique de détection 9 peut également calculer la différence de temps T entre la première variation de tension U13aparmi les premières tensions U13aà U13cet la première variation de tension U14aparmi les secondes tensions U14aà U14c, et peut utiliser cette différence de temps T calculée et la distance connue entre les deux plaques de blindage 6 et 7 (correspondant à l’épaisseur de l’espaceur 8) pour calculer la vitesse du projectile 10.
L’impact du projectile 10 sur le système de détection de menace 3 est ainsi caractérisé avec précision par le circuit électronique de détection 9, ce qui permet de déclencher une riposte précise à l’aide du blindage réactif 2, de manière à garantir la neutralisation du projectile 10 avant que celui-ci n’atteigne le blindage principal 4 du véhicule blindé.
La présente invention concerne outre un procédé de détection de menace à l’aide du système de détection de menace 3, ledit procédé de détection de menace comprenant :
- surveiller en continu, par le circuit électronique de détection 9, les signaux provenant du réseau de premiers capteurs piézoélectriques 13a à 13f et les signaux provenant du réseau de seconds capteurs piézoélectriques 14a à 14f ;
et lorsqu’un impact par un projectile 10 sur le système de détection de menace 3 depuis le côté plaque de blindage amont 6 est détecté par le réseau de premiers capteurs piézoélectriques 13a à 13f puis par le réseau de seconds capteurs piézoélectriques 14a à 14f :
- calculer, par le circuit électronique de détection 9, l’énergie de l’impact et la zone de l’impact sur la plaque de blindage amont 6 à l’aide des signaux provenant du réseau de premiers capteurs piézoélectriques 13a à 13f ;
- calculer, par le circuit électronique de détection 9, l’énergie de l’impact et la zone de l’impact sur la plaque de blindage aval 7 à l’aide des signaux provenant du réseau de seconds capteurs piézoélectriques 14a à 14f ;
- calculer la vitesse du projectile 10 à l’aide des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques 13a à 13f et 14a à 14f ; et
- déterminer, par le circuit électronique de détection 9, des instructions de déclenchement de riposte à envoyer dans le signal de détection de menace au blindage réactif 2, lesdites instructions de déclenchement de riposte étant déterminées sur la base des énergies d’impact calculées, des zones d’impact calculées et de la vitesse de projectile calculée.
Grâce à la détermination de l’énergie d’impact de la menace, la présente invention permet de discriminer le type de projectiles (par exemple, petit calibre, moyen calibre, charge génératrice de noyau (CGN), etc.) et ainsi d’adapter la riposte du blindage réactif 2 en conséquence.
Une énergie d’impact correspondant à un projectile de petit calibre peut ainsi être également détectée par le système de détection de menace 3, auquel cas le circuit électronique de détection 9 n’actionnera pas le blindage réactif 2.
Il est bien entendu que le mode de réalisation particulier qui vient d’être décrit a été donné à titre indicatif et non limitatif, et que des modifications peuvent être apportées sans que l’on s’écarte pour autant de la présente invention.
Claims (14)
- Système de détection de menace (3) pour blindage réactif (2), caractérisé par le fait qu’il comprend :
- une plaque de blindage métallique amont (6) portant un réseau de premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) ;
- une plaque de blindage métallique aval (7) portant un réseau de seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f), la plaque de blindage aval (7) ayant les mêmes dimensions de largeur et de longueur que la plaque de blindage amont (6), les plaques de blindage amont et aval (6, 7) étant parallèles et disposées en regard l’une de l’autre ;
- un espaceur (8) pris en sandwich entre les plaques de blindage amont (6) et aval (7) et de mêmes dimensions de largeur et de longueur que les plaques de blindage amont (6) et aval (7) pour maintenir un espacement constant entre les plaques de blindage amont (6) et aval (7) ; et
- un circuit électronique de détection (9) relié au réseau de premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) et au réseau de seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f), et configuré pour émettre un signal de détection de menace en fonction des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques (13a à 13f, 14a à 14f) lorsqu’un impact reçu sur le système de détection de menace (3) depuis le côté plaque de blindage amont (6) est détecté par le réseau de premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) puis par le réseau de seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f). - Système de détection de menace (3) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour chacune des plaques de blindage amont et aval (6, 7), la face portant le réseau de capteurs piézoélectriques (13a à 13f, 14a à 14f) associé est celle qui est orientée à l’opposé de l’espaceur (8).
- Système de détection de menace (3) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) sont répartis sur le pourtour de la plaque de blindage amont (6), et les seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f) sont répartis sur le pourtour de la plaque de blindage aval (7), les emplacements des premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) sur la plaque de blindage amont (6) correspondant de préférence aux emplacements des seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f) sur la plaque de blindage aval (7).
- Système de détection de menace (3) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chacun des premiers et seconds capteurs piézoélectriques (13a à 13f, 14a à 14f) est monté sur une carte de circuits imprimés (33) distincte fixée sur la plaque de blindage (6, 7) correspondante, chaque carte de circuits imprimés (33) comprenant un amplificateur de charge (30) relié au capteur piézoélectrique (13a à 13f, 14a à 14f) correspondant, ledit amplificateur de charge (30) comprenant un amplificateur opérationnel (31) et un condensateur de contre-réaction (32) et étant configuré pour convertir la charge délivrée par le capteur piézoélectrique (13a à 13f, 14a à 14f) correspondant en une tension proportionnelle qui est transmise au circuit électronique de détection (9).
- Système de détection de menace (3) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l’espaceur (8) comprend une plaque de mousse polyuréthane (15) disposée entre les plaques de blindage amont (6) et aval (7).
- Système de détection de menace (3) selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l’espaceur (8) comprend en outre une première plaque d’élastomère (16), de préférence du caoutchouc nitrile butadiène, NBR, disposée entre la plaque de blindage amont (6) et la plaque de mousse polyuréthane (15), et une seconde plaque d’élastomère (17), de préférence du caoutchouc nitrile butadiène, NBR, disposée entre la plaque de blindage aval (7) et la plaque de mousse polyuréthane (15).
- Système de détection de menace (3) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre un caisson (18) doté d’un couvercle (20) configuré pour être fixé au caisson (18) pour maintenir la plaque de blindage aval (7), l’espaceur (8) et la plaque de blindage amont (6) en position les uns par rapport aux autres dans le caisson (18), le caisson (18) comprenant en outre au moins une sortie permettant de relier le réseau de premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) et le réseau de seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f) au circuit électronique de détection (9).
- Système de détection de menace (3) selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre une couche de résine (19) disposée entre la face de la plaque de blindage amont (6) opposée à l’espaceur (8) et la face correspondante du caisson (18) et permettant de renforcer la tenue mécanique du système de détection de menace (3).
- Système de détection de menace (3) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que l’au moins une sortie est un trou (26) formé sur l’une des faces latérales du caisson (18) et dans lequel est installé un connecteur (27) relié aux réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques (13a à 13f, 14a à 14f), le circuit électronique de détection (9) étant externe au caisson (18) et relié aux réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques (13a à 13f, 14a à 14f) par l’intermédiaire dudit connecteur (27).
- Système de détection de menace (3) selon l’une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que des nervures (24) sont formées sur les faces latérales internes du caisson (18) et des encoches (25) correspondantes sont formées sur les bords des plaques de blindage amont (6) et aval (7) et de l’espaceur (8) pour assurer un maintien en position des plaques de blindage amont (6) et aval (7) et de l’espaceur (8) dans le caisson (18).
- Système de détection de menace (3) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le circuit électronique de détection (9) est configuré, lorsqu’un impact par un projectile (10) sur le système de détection de menace (3) depuis le côté plaque de blindage amont (6) est détecté par le réseau de premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) puis par le réseau de seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f), pour calculer, à l’aide des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques (13a à 13f, 14a à 14f), l’énergie de l’impact sur chacune des plaques de blindage amont (6) et aval (7), la zone de l’impact sur chacune des plaques de blindage amont (6) et aval (7), et la vitesse du projectile (10).
- Système de protection réactive (1) comprenant un blindage réactif (2) et un système de détection de menace (3) selon l’une des revendications 1 à 11, le système de détection de menace (3) étant disposé à une distance prédéfinie du blindage réactif (2), avec la plaque de blindage aval (7) en regard du blindage réactif (2) et la plaque de blindage amont (6) à l’opposé, le circuit électronique de détection (9) étant relié au blindage réactif (2) et étant configuré pour commander le blindage réactif (2) en fonction des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques (13a à 13f, 14a à 14f).
- Procédé de détection de menace à l’aide d’un système de détection de menace (3) selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu’il comprend :
- surveiller en continu, par le circuit électronique de détection (9), les signaux provenant du réseau de premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) et les signaux provenant du réseau de seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f) ; et
lorsqu’un impact par un projectile (10) sur le système de détection de menace (3) depuis le côté plaque de blindage amont (6) est détecté par le réseau de premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) puis par le réseau de seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f) :
- calculer, par le circuit électronique de détection (9), l’énergie de l’impact et la zone de l’impact sur la plaque de blindage amont (6) à l’aide des signaux provenant du réseau de premiers capteurs piézoélectriques (13a à 13f) ;
- calculer, par le circuit électronique de détection (9), l’énergie de l’impact et la zone de l’impact sur la plaque de blindage aval (7) à l’aide des signaux provenant du réseau de seconds capteurs piézoélectriques (14a à 14f) ; et
- calculer la vitesse du projectile (10) à l’aide des signaux provenant des réseaux de premiers et seconds capteurs piézoélectriques (13a à 13f, 14a à 14f). - Procédé de détection de menace selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre :
- déterminer, par le circuit électronique de détection (9), des instructions de déclenchement de riposte à envoyer dans le signal de détection de menace à un blindage réactif (2), lesdites instructions de déclenchement de riposte étant déterminées sur la base des énergies d’impact calculées, des zones d’impact calculées et de la vitesse de projectile calculée.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20231222 |
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| PLFP | Fee payment |
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| CD | Change of name or company name |
Owner name: KNDS AMMO FRANCE, FR Effective date: 20240506 |
|
| CJ | Change in legal form |
Effective date: 20240506 |