EP0020217B2 - Procédé d'opacification d'un milieu gazeux dans les bandes optiques et infrarouges du spectre électromagnétique - Google Patents

Procédé d'opacification d'un milieu gazeux dans les bandes optiques et infrarouges du spectre électromagnétique Download PDF

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EP0020217B2
EP0020217B2 EP80400647A EP80400647A EP0020217B2 EP 0020217 B2 EP0020217 B2 EP 0020217B2 EP 80400647 A EP80400647 A EP 80400647A EP 80400647 A EP80400647 A EP 80400647A EP 0020217 B2 EP0020217 B2 EP 0020217B2
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optical
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boron trichloride
target
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Thomson Brandt Armements SA
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    • F41H11/00—Defence installations; Defence devices
    • F41H11/02—Anti-aircraft or anti-guided missile or anti-torpedo defence installations or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
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    • F41H9/00—Equipment for attack or defence by spreading flame, gas or smoke or leurres; Chemical warfare equipment
    • F41H9/06—Apparatus for generating artificial fog or smoke screens
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/36—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect for dispensing materials; for producing chemical or physical reaction; for signalling ; for transmitting information
    • F42B12/56—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect for dispensing materials; for producing chemical or physical reaction; for signalling ; for transmitting information for dispensing discrete solid bodies
    • F42B12/70—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect for dispensing materials; for producing chemical or physical reaction; for signalling ; for transmitting information for dispensing discrete solid bodies for dispensing radar chaff or infrared material
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    • Y10S149/00—Explosive and thermic compositions or charges
    • Y10S149/117—Smoke or weather composition contains resin

Definitions

  • the invention relates to a method for clouding a gaseous medium in the optical and infrared (I.R.) bands of the spectrum of electromagnetic waves; it also relates to the application of this method to an electro-optical countermeasure device.
  • I.R. optical and infrared
  • Certain modern weapons systems are particularly effective against relatively sensitive objectives, such as tanks, aircraft, ships, shelters, etc. These weapons systems use projectiles or missiles equipped with electro-optical means of guidance or autoguiding which exploit the energy of the thermal or optical radiation coming from the aimed objective, also called target in what follows. These electromagnetic radiations are: either emitted directly by the target itself, and more precisely by its propulsion system, or that they result indirectly from the diffusion by the target of a natural light or of an intentional light .
  • the aim is to create a reflecting and / or absorbing medium, with a view to producing, generally, in the form of a cloud, a protective screen behind which the target to be protected can remain or evolve; according to the passive technique, it is also necessary to cite the implementation, on board the target, of specific means making it possible to reduce the level of radiation emitted, in particular, by the propulsion unit or any other hot source.
  • DE-A-2 509 539 also discloses a device for ejecting a liquid to produce, at a certain distance and as quickly as possible, an opaque fog curtain.
  • this document essentially recommends using chlorosulphonic acid or titanium tetrachloride as liquid and, to amplify the fog effect, it is recommended to use a second material with the aforementioned liquids. consisting of an amine such as triethylamine, in an adequate proportion.
  • the invention also provides means for dispersing jointly, in the atmosphere, boron trichloride and water stored separately in one or more containers.
  • the Applicant has undertaken research to find new bodies which could produce screens which are opaque to optical and thermal radiation.
  • a liquid or gaseous aerosol such as boron trichloride (BCf 3 ) is dispersed in the atmosphere, a "cloud" is produced which has the property of attenuating strongly optical and IR radiation.
  • BCf 3 boron trichloride
  • boron trichloride is a product obtained industrially and commercially available; at atmospheric pressure, it occurs in the liquid state, between -107 ° C and 12.5 ° C, its density being approximately 1.4.
  • Various means of diffusing BCl 3 have been produced , in particular means making it possible to continuously diffuse the SCf a into the atmosphere, with the aim of maintaining the absorbent cloud thus formed and means making it possible to create almost instantly an absorbent cloud with a more limited lifespan.
  • an increase in the rate atmospheric humidity tended to increase the value of the cloud attenuation factor. It is assumed that the boron trichloride diffused into the atmosphere is hydrolyzed by water vapor in suspension, according to the formula. :
  • measuring equipment has been placed making it possible to detect, process and visualize the echo signals backscattered by the propagation medium (atmosphere) and the target.
  • the main parameters such as the power radiated by the laser illuminator, the sensitivity of the measurement equipment, were adjusted so as to obtain a target echo whose signal / noise ratio is Student.
  • a container containing BC1 3 was placed between the points A and B in the field.
  • a container is deposited in which the aerosol is stored in liquid or gaseous form, this container comprising a diffusion nozzle equipped with an opening means which can be operated manually or remotely automatically, for example, under the action of a signal supplied by an alert receiver.
  • the container containing the aerosol is launched by the target itself or by an unmarked means; the container then constitutes a projectile the active charge of which is the aerosol; this projectile is equipped, for example, with a timable, proximity or impact rocket making it possible to trigger a suitable pyrotechnic or mechanical device which causes the release of the aerosol at the chosen point of the atmosphere and its subsequent diffusion.
  • the aerosol is contained in a bomb equipped with a braking parachute and with an opening means.
  • a device for simultaneously diffusing the aerosol and water essentially comprises the following elements: a first reservoir containing the aerosol in a liquid or gaseous form and a second reservoir containing water, each reservoir is provided with a conduit fitted with an opening valve, the outputs of these conduits are connected to a common diffuser. To ensure the ejection of the water contained in the second tank, the latter is kept under pressure by means of an auxiliary tank containing a gas under pressure or pressurized pyrotechnically.
  • the pressure supplied by the auxiliary gas reservoir can be applied to the first reservoir containing the aerosol.
  • these two products are enclosed in two compartments of a single container and means, for example, pyrotechnic means, ensure the rupture of the compartments and the joint release of the two products and their dispersion under the effect of the heat flow resulting from the operation of the pyrotechnic charge.
  • the nozzle of a propellant and the jet of gas which escape therefrom are a source of radiation whose energy is exploited by the self-guiding means. electro-optics of tactical missiles. If one or a plurality of diffusers supplied by a source of boron trichloride are present at the periphery of the nozzle of the propellant, there is produced, at the outlet of this nozzle, a medium capable of very considerably reducing the thermal radiation of the propellant.
  • the flow rate of the boron trichloride source can be controlled by an alert detector which detects the approach of an offensive tactical missile, by a program or manually by the pilot.
  • the method can be used in conjunction with active means such as emissive lures.
  • active means such as emissive lures.
  • the invention finds its application in an electro-optical countermeasuring device comprising means for diffusing boron trichloride alone or simultaneously with water; these bodies can be contained in separate containers or in watertight compartments of a single container such as the interior of a projectile.
  • the release of boron trichloride and, optionally, of water if necessary, can be ensured by pyrotechnic means arranged outside the containers.
  • the diffusion means can be constituted by diffusers arranged in the vicinity of the nozzle of this propellant.
  • a device for electro-optical countermeasures implementing the opacification method makes it possible to ensure: the punctual protection of a target, the camouflage of a group of extended objectives, the reduction of the radiation level from a heat source, including the radiation level from a vehicle's propulsion system.

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Description

  • L'invention concerne un procédé d'opacification d'un milieu gazeux dans les bandes optiques et infrarouges (I.R.) du spectre des ondes électromagnétiques ; elle concerne également l'application de ce procédé à un dispositif de contre-mesures électro-optiques.
  • Certains systèmes d'armes modernes sont particulièrement efficaces contre des objectifs relativement sensibles, tels que des chars, des aéronefs, des navires, des abris, etc... Ces systèmes d'armes utilisent des projectiles ou missiles équipés de moyens électro-optiques de guidage ou d'autoguidage qui exploitent l'énergie du rayonnement thermique ou optique en provenance de l'objectif visé, encore appelé cible dans ce qui suit. Ces rayonnements de nature électromagnétique sont : soit émis directement par la cible elle-même, et plus précisément par son système de propulsion, soit qu'ils résultent indirectement de la diffusion par la cible d'un éclairement naturel ou encore d'une illumination intentionnelle.
  • D'autres systèmes d'armes utilisent des dispositifs de visée électro-optiques permettant de détecter et de localiser une cible par son rayonnement naturel situé dans la bande I.R. (8-13 wm), par exemple, cette localisation de la cible permet de déclancher le tir d'armes du type balistique ou guidé.
  • Pour parer la menace que constituent les systèmes d'armes électro-optiques, différents procédés ou moyens capables de décevoir les dispositifs de visée, de mesure et de guidage de ces systèmes d'armes sont déjà connus et sont classés selon deux techniques de contre-mesure, l'une dite « active » et l'autre « passive ». Selon la technique des contre-mesures actives, on émet intentionnellement un rayonnement électromagnétique situé dans la bande de fonctionnement du système d'armes, dans le but notamment d'aveugler, de brouiller ou de leurrer le système. Selon la technique des contre-mesures passives, on vise à créer un milieu réfléchissant et/ou absorbant, en vue de réaliser, généralement, sous la forme d'un nuage, un écran protecteur derrière lequel la cible à protéger peut demeurer ou évoluer; selon la technique passive, il faut aussi citer la mise en oeuvre, à bord de la cible, de moyens spécifiques permettant de réduire le niveau de rayonnement émis, notamment, par le groupe de propulsion ou toute autre source chaude.
  • Dans la technique antérieure, se rapportant aux contre-mesures passives, on a déjà proposé des procédés permettant de créer des « nuages » formés de particules extrêmement fines. Par exemple, on a utilisé le procédé d'expansion, par diffusion gazeuse pour créer des nuages formés de microparticules métalliques, de formes et de dimensions déterminées, possédant la propriété de réfléchir ou de diffuser un rayonnement électromagnétique incident. Dans une autre voie, on a cherché à créer des nuages formés de particules non métalliques, de formes et de dimensions déterminées, celles-ci présentant la propriété d'absorber le rayonnement électromagnétique incident.
  • On connaît aussi, par DE-A-2.509.539, un dispositif d'éjection d'un liquide pour produire, à une certaine distance et aussi rapidement que possible, un rideau de brouillard opaque.
  • Pour atteindre cet objectif, ce documents préconise, essentiellement, d'utiliser comme liquide de l'acide chlorosulphonique ou bien du tétrachlorure de titane et, pour amplifier l'effet de brouillard, il est recommandé d'utiliser avec les liquides précités une deuxième matière constituée par une amine telle que la triéthylamine, dans une proportion adéquates.
  • On connaît également, par le document FR-A-2.309.828, un leurre émissif, contenant un aérosol liquide (tétrachlorure de titane) dont la dispersion dans l'air est provoquée pyrotechniquement.
  • On sait encore, par le document US-A-3.992.628, interposer sur le trajet d'un faisceau laser de désignation d'objectif, un aérosol destiné à absorber et atténuer le faisceau laser.
  • L'invention propose aussi des moyens permettant de disperser conjointement, dans l'atmosphère, du trichlorure de bore et de l'eau emmagasinés, séparément, dans un ou plusieurs récipients.
  • D'autres caractéristiques et avantages procurés par l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre qui donne en outre des applications de l'invention aux contre-mesures électro-optiques.
  • La Demanderesse a entrepris des recherches pour trouver de nouveaux corps qui pourraient produire des écrans opaques aux rayonnements optiques et thermiques. Au cours de ces recherches, la Demanderesse a décourvert que, lorsque l'on disperse dans l'atmosphère un aérosol liquide ou gazeux comme le trichlorure de bore (BCf3), il se produisait un "nuage" qui possède la propriété d'atténuer fortement les rayonnements optiques et I.R. Au cours d'essais effectués par la Demanderesse, le pouvoir d'absorption du nouveau produit ainsi créé a été mesuré et divers moyens permettant de diffuser du SCfa dans l'atmosphère ont été expérimentés et mis au point. On rappelle que le trichlorure de bore est un produit obtenu industriellement et disponible commercialement ; à la pression atmosphérique, il se présente à l'état liquide, entre -107°C et 12,5°C, sa densité se situant sensiblement à la valeur 1,4. On a réalisé différents moyens de diffusion du BCℓ3, notamment, des moyens permettant de diffuser, de façon continue, le SCfa dans l'atmosphère, dans le but d'entretenir le nuage absorbant ainsi formé et des moyens permettant de créer quasi-instantanément un nuage absorbant dont la durée de vie est plus limitée. Au cours d'essais, on a constaté qu'un accroissement du taux d'humidité de l'atmosphère avait tendance à augmenter la valeur du facteur d'atténuation du nuage. On suppose que le trichlorure de bore diffusé dans l'atmosphère est hydrolisé par la vapeur d'eau en suspension, selon la formule. :
    Figure imgb0001
  • On décrira d'abord les conditions de mise en oeuvre d'essais effectués sur le terrain et au niveau du sol, dans le but de vérifier en grandeur réelle les propriétés et les caractéristiques du nuage absorbant formé par la dispersion d'une certain quantité de BC13 dans l'atmosphère ambiante.
  • En un point A du terrain, on a placé une source optique, constituée par un illuminateur laser, opérant en régime d'impulsions sur une longueur d'onde λ = 1,06 µm, cet illuminateur laser étant pointé sur une cible située en un point B éloigné du point A. A proximité du point A, on a placé un équipement de mesure permettant de détecter, de traiter et de visualiser les signaux échos rétrodiffusés par le milieu de propagation (atmosphère) et la cible. Lors de la phase initiale de ces essais, les principaux paramètres tels que la puissance rayonnée par l'illuminateur laser, la sensibilité de l'équipement de mesure, ont été réglés de façon à obtenir un écho de cible dont le rapport signal/bruit soit élevé. Par la suite, on a placé entre les points Aet B du terrain un récipient contenant du BC13. Dès l'ouverture de l'orifice de ce récipient, on a constitué une extinction complète du signal écho correpondant à la cible et, par contre, on a noté la présence d'une pluralité de signaux échos rétro-diffusés par le milieu formé par le nuage absorbant résultant de la diffusion du BC13. Les résultats de ces essais indiquent que le nuage absorbant n'est pas homogène et est aussi le siège de concentrations qui évoluent au cours du temps.
  • D'autres séries de mesures ont été effectuées en vue d'évaluer, de façon quantitative, le facteur d'atténuation de tels nuages formés par la diffusion de BC13 dans l'atmosphère ambiante. Pour ce faire, on a utilisé des sources de rayonnement capables d'émettre, dans différentes bandes du spectre électromagnétique, et un radiomètre sélectif ; les sources et le radiomètre étant situés de part et d'autre du nuage. Des mesures quantitatives précises s'avèrent délicates étant donné le caractère fluctuant de l'atmosphère. Toutefois, on peut distinguer que, pour un débit de BCl3, de l'ordre de 4 g/s, dans le domaine du spectre électromagnétique s'étendant de 0,4 à 15 µm, l'atténuation mesurée était toujours supérieure à 90 %.
  • La mise en oeuvre du procédé consistant à disperser l'aérosol dans le milieu de propagation dépend des conditions opérationnelles rencontrées. Dans le cas le plus simple, correspondant à une situation dans laquelle l'objectif à protéger est fixe ou immobile, on dépose un container dans lequel l'aérosol est stocké sous forme liquide, ou gazeuse, ce container comprenant une buse de diffusion équipée d'un moyen d'ouverture qui peut être manoeuvré manuellement ou à distance automatiquement, par exemple, sous l'action d'un signal fourni par un récepteur d'alerte.
  • Dans un autre cas, le récipient contenant l'aérosol est lancé par la cible elle-même ou par un moyen banalisé ; le récipient constitue alors un projectile dont la charge active est l'aérosol; ce projectile est équipé, par exemple, d'une fusée tempable, de proximité ou d'impact permettant de déclancher un dispositif approprié pyrotechnique ou mécanique qui provoque la libération de l'aérosol au point choisi de l'atmosphère et sa diffusion ultérieure.
  • Selon une autre variant de mise en oeuvre, l'aérosol est contenu dans une bombe équipée d'un parachute de freinage et d'un moyen d'ouverture.
  • En vue d'accroître le facteur d'atténuation du nuage créé par la dispersion du BC13 dans l'atmosphère, on peut, éventuellement, mettre en oeuvre des moyens permettant de disperser conjointement l'aérosol et de l'eau.
  • Un dispositif permettant de diffuser simultanément l'aérosol et de l'eau comporte essentiellement les éléments suivants : un premier réservoir contenant l'aérosol sous une forme liquide ou gazeuse et un second réservoir contenant de l'eau, chaque réservoir est muni d'un conduit équipé d'une vanne d'ouverture, les sorties de ces conduits sont reliées à un diffuseur commun. Afin d'assurer l'éjection de l'eau contenue dans le second réservoir, celui-ci est maintenu sous pression par l'intermédiaire d'un réservoir auxiliaire contenant un gaz sous pression ou mis en pression pyrotechniquement. Eventuellement, lorsque les conditions de température sont telles que la température de l'aérosol se trouve être inférieure à sa température de vaporisation, la pression fournie par le réservoir de gaz auxiliaire peut être appliquée au premier réservoir renfermant l'aérosol.
  • Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé de dispersion de l'aérosol et d'eau, ces deux produits sont enfermés dans deux compartiments d'un récipient unique et des moyens, par exemple, des moyens pyrotechniques, assurent la rupture des compartiments et la libération conjointe des deux produits et leur dispersion sous l'effet du flux de chaleur résultant du fonctionnement de la charge pyrotechnique.
  • On décrira maintenant une application du procédé au camouflage de la tuyère d'échappement d'un système de propulsion pour aéronef ou missile. Il est connu que la tuyère d'un propulseur et le jet de gaz que s'en échappent sont une source de rayonnement dont l'énergie est exploitée par les moyens d'auto-guidage électro-optique des missiles tactiques. Si l'on dispose, à la périphérie de la tuyère du propulseur, un ou une pluralité de diffuseurs alimentés par une source de trichlorure de bore, il se produit, à la sortie de cette tuyère, un milieu susceptible d'atténuer très notablement le rayonnement thermique du propulseur. Le débit de la source de trichlorure de bore peut être commandé par un détecteur d'alerte qui décèle l'approche d'un missile tactique offensif, par un programme ou manuellement par le pilote.
  • Bien entendu, la présente invention n'est pas limitées aux modes de mise en oeuvre décrits à titre illustratif ; par exemple, on peut interchanger la position relative des deux produits, l'aérosol et l'eau.
  • Le procédé peut être utilisé conjointement avec des moyens actifs tels que des leurres émissifs. D'autre part, il est possible de disposer une pluralité de dispositifs de dispersion du BC13 dans le but de soustraire à la « vue » de l'adversaire une unité d'infanterie, de blindés, etc... souhaitant opérer un déplacement sur le terrain.
  • Les avantages que procure l'invention apparaissent maintenant plus clairement : la mise en oeuvre du procédé ne soulève pas de difficultés particulières, le trichlorure de bore est un produit stockable, sa pression de vapeur n'atteint pas des valeurs importantes dans le domaine des températures usuellement rencontrées. On peut encore rappeler une caractéristique spécifique du nuage SCia; comme il a été indiqué dans le cours de la description, les inhomogénéités du milieu absorbant donnent naissance à des signaux de rétro-diffusion qui sont susceptibles de leurrer les moyens de guidage électro-optiques du type actif ou semi-actif. Le procédé présente aussi l'avantage de permettre d'obtenir une large plage de la durée de vie du nuage, en agissant sur les moyens de dispersion du ou des produits.
  • L'invention trouve son application dans un dispositif de contre-mesures électro-optiques comportant des moyens de diffusion du trichlorure de bore seul ou simultanément avec de l'eau ; ces corps peuvent être contenus dans des récipients séparés ou dans des compartiments étanches d'un récipient unique tel que l'intérieur d'un projectile. La libération du trichlorure de bore et, éventuellement, de l'eau si nécessaire, peut être assurée par des moyens pyrotechniques disposés à l'extérieur des récipients. Dans un dispositif réalisé en vue de réduire la puissance du rayonnement thermique émis par un propulseur, les moyens de diffusion peuvent être constitués par des diffuseurs disposés au voisinage de la tuyère de ce propulseur.
  • Un dispostif de contre-mesures électro-optiques mettant en oeuvre le procédé d'opacification, selon l'invention, permet d'assurer : la protection ponctuelle d'une cible, le camouflage d'un groupe d'objectifs étendu, la réduction du niveau de rayonnement d'une source de chaleur, notamment le niveau de rayonnement du système de propulsion d'un véhicule.

Claims (4)

1. Procédé de camouflage d'une cible, repérable par des systèmes d'armes, le procédé permettant de produire un nuage dans l'atmosphère dans laquelle la cible est placée, le nuage étant obtenu par dispersion dans l'atmosphère d'un aérosol, le procédé étant caractérisé en ce que le liquide utilisé pour l'aérosol est à base de trichlorure de bore, le nuage ainsi obtenu étant opaque aux rayonnements infrarouges, assurant par conséquent le camouflage de la cible.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aérosol à base de trichlorure de bore est stocké sous forme liquide, dans un récipient comportant des moyens de diffusion de ce trichlorure de bore.
3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'aérosol à base de trichlorure de bore est stocké, sous forme gazeuse, dans un récipient comportant des moyens de diffusion de ce trichlorure de bore.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aérosol est de l'eau sont stockés séparément dans des récipients et sont dispersés conjointement.
EP80400647A 1979-05-23 1980-05-12 Procédé d'opacification d'un milieu gazeux dans les bandes optiques et infrarouges du spectre électromagnétique Expired - Lifetime EP0020217B2 (fr)

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DK (1) DK151060C (fr)
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