Brevet FR2003957A1 — publié le 19691114

La présente invention concerne un découpleur de mouvement d'un corps et particulièrement un découpleur de mouvement d'un corps pour un véhicule ayant un récepteur fixé à un corps pour reçevoir de l'énergie réfléchie provenant d'une cible. 5 Dans un plan de guidage de navigation proportionnel typique pour un véhicule tel qu'un missile, la grandeur et le sens de la vitesse de changement de la ligne de visée du missile à la cible est normalement mesuré par un récepteur et cette sortie est utilisée pour commander la vitesse de variation de la vitesse du missile à la 10 fois en grandeur et en direction. La mesure primaire accomplie par ce récepteur pu cette antenne est l'angle existant entre la ligne de visée du missile à la cible et le simbleau électrique de l'antenne. Quand, cependant, le récepteur est fixé de façon rigide à la cellule du missile* 11angle détecté par le récepteur donne une sor-15 tie qui est proportionnelle non seulement à la vitesse de variation de la ligne de visée recherchée du missile à la cible mais également à la vitesse de rotation du corps du missile. Si ce signal, qui comprend une information proportionnelle à la vitesse de rotation du corps du missile, est envoyé au système de commande du mis-2o sile, il se crée une boucle fermée. Cette boucle, à laquelle on se réfère couramment comme étant une boucle de couplage du corps est habituellement non désirable en ce sens qu'elle nuit à la stabilité et à la précision de guidage du missile. Dans la présente invention, un gyroscope aimanté tournant 25 qui induit une force éléctro-motrice dans un inducteur est utilisé comme référence stable d'espace pour découpler le mouvement du corps détecté par des récepteurs fixes montés sur un corps de véhicule guidé. Le circuit de traitement des signaux fonctionne en fonction des signaux du récepteur et de la force électro-motrice induite pour 3Q donner un signal d'erreur qui à son tour actionne une bobine de précession autour du gyroscope pour faire tourner le gyroscope de façon à éliminer le mouvement du corps détecté. Les buts et particularités de la présente invention deviendront évidents d'après la description suivante prise conjointement avec 35 les dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : La Figure 1 est une représentation géométrique des vecteurs d'un plan de guidage de navigation proportionnel; La Figure 2 est un diagramme schématique du découpleur de mouvement de corps àe la présente invention appliqué à un missile sen-4q sible aux roulis; et 69 06248 2003957 La Figure 3 est un diagramme schématique du découpleur de mouvement de corps de la présente invention appliqué à un missile non sensible aux roulis. La présente invention fait partie intégrante d'un système de 5 guidage de navigation proportionnel pour un véhicule tel qu'un missile. Une représentation vectorielle dans un seul plan d'un tel système est représentée dans la Figure 1. Un radar 10/ ou autre source d'énergie électro-magnétique pouvant être réfléchie par une cible,transmet une telle énergie vers lo une cible 12 se déplaçant suivant le sens du vecteur de vitesse de la cible. Cette énergie est réfléchie de la cible 12 vers le missile 14 qui porte des récepteurs 16 le long du vecteur^- dç la ligne de visée du missile à la cible. Le simbleau électrique d'antenne du missile (vecteur d'attitude du gyroscope) est déplacé d'un angle £ 15 par rapport au vecteur de la ligne de visée du missile à la cible et est représenté par La grandeur et la direction de la vitesse de variation ^ de la vitesse du missile sont commandées par la sortie d'un système qui ' 25 mesure la grandeur et la direction de la vitesse de variation Le découpleur de mouvement du corps de la présente invention peut s'appliquer à la fois aux véhicules soumis aux roulis et non soumis aux roulis. Une illustration schématique de l'application de cette invention à un missile soumis aux roulis est représentée sur 40 la Figure 2. 69 06248 2003957 Le corps du missile 18 possède deux récepteurs 20 et 22 tels que des antennes d'onde de surface montées rigidement sur son extrémité frontale. Ces antennes 20 et 22 peuvent être des antennes à tiges multiples polarisées circulairement en un matériau tel que 5 la silice fondue moulée à l'état humide. Les sorties séparées provenant des antennes 20 et 22 sont envoyées directement à des mélangeurs pour micro-onde 24 et 26 respectivement. Des déphaseurs séparés 28 et 30 alimentés par un oscillateur 32 et par un amplificateur ou driver de déphasage 34 sont couplés avec des mélangeurs 10 de micro-onde 24 et 26 respectivement qui à leur tour alimentent tccs deux un réseau d'addition ou additionneur 48. Les mélangeurs pour micro-onde 24 et 26 peuvent être du type "strip line" et contenir une diode à cristal. Montée dans le corps du missile 18 il y a une plateforme de 15 référence stable d'espace telle qu'un gyroscope libre aimanté tournant ou masse inerte 36. Un inducteur ou bobine de détection de la position du gyroscope 38 est fourni autour du gyroscope aimanté 36. L'angle entre le plan du gyroscope aimanté 36 et l'inducteur 38 est appelé^. La force électro-motrice (fem) engendrée dans l'induc-20 teur 38 est envoyée en série vers le driver de déphasage 34 par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage de gain et de phase 40, d'un modulateur 42, et un filtre 44. On fournit également une bobine de préceseLon 46 autour du gyroscope tournant 36. Cette bobine 46 est montée en série avec l'addi-25 tionneur 48 par 1'intermécliaire d'un détecteur d'amplitude 50, d'un filtre 52, d'un modulateur 54, d'un dispositif de réglage de gain et de phase 56, et d'un amplificateur de précession 58.. L'amplificateur de précession 58 peut ne pas être nécessaire si le signal de sortie provenant du dispositif de réglage de gain et de phase 56 est assez 30 fort. Une sortie d'erreur est prise au dispositif de réglage de phase et de gain 56 et est envoyée vers le système de commande du missile (non représenté). Un générateur à effet Hall 60, alimenté par un courant continu et par le flux magnétique du gyroscope est couplé aux deux modulateurs 42 et 54 pour faire varier les sorties 35 des modulateurs en fonction de l'intensité du flux. Comme cela a été décrit dans cette technique un générateur Hall est un générateur utilisant l'effet Hall pour donner une tension de sortie proportionnelle à l'intensité du champ magnétique. Le générateur Hall se compose habituellement d'une mince galette de matériau semi-conducteur 40 montée dans un champ .magnétique et une source de courant est branchée 69 06248 2003957 au semi-conducteur. Sa tension de sortie est proportionnelle au courant qui le traverse multiplié par le champ magnétique qui lui est perpendiculaire. En fonctionnement, les antennes 20 et 22 reçoivent l'énergie 5 réfléchie (radar) provenant de la cible 12. La donnée d'angle de cibler y/provient de la différence de phase des signaux de cible aux antennes. Les sorties d'antenne différant en phase d'une quantité proportionnelle àç-7 y/, sont envoyées directement aux mélangeurs four micro-onde 24 et 26, où elles sont décalées en phase de 10 façon appropriée par les sorties provenant des déphaseurs 28 et 30 dans le réseau de décalage de phase pour fournir une course nulle de modèle de différence à boucle fermée de la cible 12 de telle sorte que le dispositif d'antenne soit incliné vers la cible de façon continue au cours du cycle de roulis du missile. L'oscillateur 32 tel 15 qu'un oscillateur local à corps solide (SSLO) transforme la fréquence de la sortie d'antenne, après le décalage de phase, en une fréquence intermédiaire avant l'addition dans l'additionneur 48» L'additionneur 48 transforme Far inhérence la différence de phase (entre les deux entrées) en modulation d'amplitude à la sortie. 20 Le gyroscope libre aimanté tournant ou masse inerte 36 dans le corps du missile 18 possède des lignes de flux magnétique perpendiculaires à son axe de rotation comme cela est représenté sur la Figure 2. La rotation du gyroscope 36 induira une force électro-mo-trice dans la bobine 38 qui représente la position du gyroscope par 25 rapport à la bobine 38 ou corps du missiléT Ë'angle entre le gyro-o scope et la bobine 38 est appelé p et est le même que l'angle entre ' le vecteur de position du missile et le vecteur d'attitude du gyroscope de la Figure 1. Le gyroscope 36, étant stabilisé dans l'espace, produit un changement immédiat dans la force électro-motrice induite 30dans la bobine 38 proportionnel à tout mouvement du corps du missile qui se produit. Cette force électro—motrice induite est envoyée dans le circuit de la Figure 2 comme cela est représenté et utilisé, avec les sorties d'antenne, pour imprimer un mouvement de précession au gyroscope ni— 35 manté 36 en induisant un champ dans la bobine de précession 46. En fournissant convenablement un gain voisin de l'unité entre l'inducteur 38 et les déphaseurs 28 et 30, tout mouvement du corps détecté par les antennes de corps fixe 20 et 22 peut âtre annulé par le mouvement dti corps détecté par l'inducteur 38 provenant du gyroscope 40aimanté 36. La sortie d'erreur provenant du dispositif de réglage de 69 06248 2003957 phase et de gain 56 sera donc proportionnelle seulement à la vitesse de variation ç - de la ligne de visée du missile à la cible. Une application du dëcoupleur de mouvement de corps à un missile non-soumis aux roulis est représentée sur la Figure 3. En fait 5 cette adaptation est simplement affectée par le double emploi de certains éléments du système pour missile soumis aux roulis de la Figure 2. Quatre antennes 62,64,66 et 68 sont montées à intervalles de 90° autour de la périphérie frontale du corps du missile et sont 10 groupées en deux paires d'antennes séparées. Les paires (62 et 66) et (64 et 68) sont formées par des antennes diamétralement opposées. La première paire d'antennes (62 et 66) est couplée aux mélangeurs pour micro-onde 70 et 72 respectivement. Les déphaseurs séparés 74 et 76, alimentés par l'oscillateur 78 et par un amplificateur ou 15 driver de déphasage 80 dans un réseau de déphasage sont couplés avec les mélangeurs pour micro-onde 70 et 72 respectivement. D'uib façon similaire, les mélangeurs pour micro-onde 82 et 84 couplés aux antennes 64 et 68 respectivement, sont couplés aux déphaseurs séparés 86 et 88 respectivement qui sont à leur tour alimentés par l'oscil-20 lateur 90 et l'amplificateur ou driver de déphasage 92 dans un réseau de déphasage. Les mélangeurs pour micro-onde 70, 72, 82, 84 peuvent être du type "strip line" et contenir une diode à cristal. La force électro-motrice de l'induction provenant de la bobine de détection de position du gyroscope libre aimanté tournant est en-25 voyée vers un dispositif de réglage de phase et de gain 94 et se sépare ensuite en deux canaux. Le premier canal comprend un modulateur 96 et un filtre 98 qui est couplé à vit driver de déphasage 80 alors que le second canal comprend un modulateur 100 et un filtre 102 qui est couplé au driver de déphasage 92. Un dispositif générateur à 30 effet Hall 104 alimenté par un courant continu et le flux magnétique du gyroscope est couplé directement au modulateur 96 et au modulateur 100 par l'intermédiaire du déphaseur 106 dans le réseau de déphasage pour faire varier les sorties des modulateurs en fonction de l'intensité du flux du gyroscope. 35 Un réseau d'addition ou d'additionneur 108 reçoit la sortie pro venant des mélangeurs 70, 72, 82 et 84 et à partir de ce point le circuit est identique à celui de la Figure 2, c'est à dire, qu'il comprend un détecteur d'amplitude 110, un filtre 112, un modulateur 114, un dispositif de réglage de phase et de gain 116 et un amplificateur 40de précession 118. Le-dispositif générateur à effet Hall 120 qui ali 69 06248 2003957 mente et fait varier la sortie du modulateur 114 peut être commun avec le dispositif générateur à effet Hall 104 qui alimente les modulateurs 96 et 100; Le fonctionnement de la configuration pour un missile non sou-5 mis aux roulis est sensiblement identique à la configuration pour un missile soumis aux roulis illustré dans la Figure 2. En plus du découplage de ircuveraent d'un corps décrit ci-dessus, le système possède l'avantage d'être aisément adaptable à un mode de fonctionnement double, c'est à dire, ayant un chercheur d'objectif 10 sensible à plus d'une longueur d'onde de rayonnement. On voit très facilement que le gyroscope 36 peut être maintenu dans une direction allant vers la cible à partir de laquelle l'énergie est recueillie par le récepteur. En conséquence, le récepteur pour un chercheur d'objectif de second mode tel qu'un transducteur d'onde sonore peut 15 être monté directement sur le gyroscope tournant et répondre avec son propre signal d'erreur lorsque l'on atteint un niveau d'énergie suffisant. D* autres avantages comprennent la simplicité relative de l'appareillage nécessaire pour l'installâtionj.'application à la fois aux 20 cellules soumises aux roulis et celles qui ne le sont pas, et le fait que le mouvement du corps peut être détecté non seulement quant aux axes de tangage et de lacet mais perpendiculaire à l'axe de la ligne de visée. En fait ce système peut s1appliquer à tous véhicules (missiles, engins spatiaux/ engins sous-marins, etcj, qui utili-25 sent l'énergie reçuepour le guidage et possède des réflecteurs fixés au corps. On doit bien comprendre que bien que l'on ait décrit et illustré des modes de réalisation spécifiques de cette invention, on peut leur faire subir de nombreuses modifications sans se départir 30 du champ d'application et de l'esprit de cette invention. En conséquence des modes de réalisation ont^été donnés simplement à titre d'exemples et l'invention ne doit être limitée à ceux-ci mais elle est définie par le champ d'application propre des revendications ci-jointes. 69 06248 2003957 REVENDICATIONS 1. Un découpleur du mouvement de corps pour un véhicule, comprenant : un moyen récepteur monté de façon fixe sur le corps du véhicule pour recevoir l'énergie provenant d'une cible envisagée et pour 5 produire un signal de sortie; un moyen gyroscope monté dans le corps du véhicule et ayant un gyroscope aimanté tournant et une bobine de détection de position pour engendrer un signal indiquant la position du gyroscope pair rapport à la bobine de détection et la vitesse de rotation du corps du véhicule; un moyen de traitement de 10 signal associé de façon à fonctionner audit moyen récepteur et audit moyen gyroscope pour recevoir le signal de sortie provenant dudit moyen récepteur et le signal engendré par la bobine de détection dudit moyen gyroscope pour produire un signal de sortie d'erreur et un signal de précession; un moyen de précession de gyrosco-15 pe associé de façon à pouvoir fonctionner audit moyen gyroscope et audit moyen de traitement de signal pour recevoir le signal de précession provenant dudit moyen de traitement de signal et imprimer un mouvement de précession au gyroscope aimanté tournant dudit moyen gyroscope pour l'aligner avec la cible envisagée. 20 2. Un découpleur de mouvement de corps selon la Revendication 1, dans lequel ledit moyen récepteur comprend une paire d'antennes montées sur le corps du missile pour détecter la ligne de visée dudit missile à la cible envisagée et la vitesse de rotation du corps du missile pour produire un signal de sortie à partir de cela, 25 et ledit moyen de précession du gyroscope comprend une bobine de précession qui reçoit le signal de précession provenant dudit moyen de traitement de signal et imprime un mouvement de précession au gyroscope aimanté tournant pour l'aligner avec la cible envisagée et pour éliminer la partie du signal de sortie du récepteur qui con 30cerne la vitesse de rotation du corps, du signal de sortie d'erreur dudit moyen de traitement de signal. 3. Un découpleur de mouvement de corps selon la Revendication 1, dans lequel ledit moyen récepteur comprend une première paire d'antennes montées sur le corps du missile pour détecter la ligne de 35 visée du missile à la cible envisagée et la vitesse de rotation du corps du missile et pour produire un premier signal de sortie à partir de cela, et une seconde paire d'antennes montées sur le corps du missile pour détecter la ligne de visée du missile à la cible envisagée et la vitesse de rotation du corps du missile pour 40 produire à partir de .cela un second signal de sortie ayant une phase 69 06248 2003957 différente de celle dudit premier signal de sortie, ledit moyera as traitement de signal étant associé de façon à pouvoir fonctionna:: à la fois à ladite première paire d'antennes et à ladite seconde paire d'antennes et audit moyen gyroscope pour recevoir à la f©is 5 ledit premier et ledit second signal de sortie et le signal enç;e;:.v • dré par la bobine de détection dudit moyen gyroscope pour produire un signal de sortie d'erreur et un signal de précession, et ledit moyen de précession de gyroscope comprend une bobine de précessian qui reçoit le signal de précession dudit moyen de traitement de 10 signal et imprime un mouvement de précession au gyroscope aimants tournant pour l'amener en alignement avec la cible envisagée et élimine la partie desdits premier et second signaux de sortie d°antennes qui concerne la vitesse de rotation du corps, du signal d© sortie d'erreurs dudit moyen de traitement de signal. 15 4. Un découpleur de mouvement de corps selon la Revendication 1, 2 ou 3, dans lequel ledit moyen de traitement de signal comprend s un moyen mélangeur pour micro-ondes connecté de façon à pouvoir fonctionner audit moyen récepteur pour recevoir ledit signal de sortie dudit moyen récepteur; un moyen réseau de déphasage coiua®3 teur connecté de façon à pouvoir fonctionner audit premier moyea circuit et audit second moyen circuit pour faire varier les sorties de signal desdits premier et second moyens circuits en fonction 5. Un découpleur de mouvement de corps selon la Revendication 4, dans lequel ledit moyen réseau de déphasage comprënd : un driver de. déphasage connecté de façon à pouvoir fonctionner à la sortie dudit premier moyen circuit; plusieurs déphaseurs connectés de façoa 40 à pouvoir fonctionner à une entrée dudit moyen mélangeur pour BAD ORIGINAL 69 06248 9 2003957 micro-ondes et à la sortie dudit driver de déphasage, lesdits déphaseurs étant sensibles audit driver de déphasage; et un oscillateur couplé de façon à pouvoir fonctionner auxdits déphaseurs. 6. Un découpleur de mouvement de corps selon la revendication 4 5 ou 5, dans lequel ledit premier moyen circuit comprend : un dispositif de réglage du gain et de la phase du signal,connecté de façon à pouvoir fonctionner à ladite bobine de détection de position ; un modulateur connecté de façon à pouvoir fonctionner audit moyen de réglage du gain et de la phase de signal et sensible à celui-ci; ^connecte 10 et un filtre de façon à pouvoir fonctionner audit modulateur pour coupler ledit signal provenant dudit moyen gyroscope audit moyen réseau de déphasage. 7. Un découpleur de mouvement de corps selon la revendication 4 ou 5, dans lequel ledit premier moyen circuit comprend î un moyen 15 de réglage du gain et de la phase du signal,connecté de façon à pouvoir fonctionner à ladite bobine de détection de position; un premier modulateur connecté de façon à pouvoir fonctionner audit dispositif de réglage de gain et de phase de signal et sensible à celui-ci; un second modulateur connecté de façon à pouvoir fonc-20 tionner audit dispositif de réglage de gain et de phase du signal et sensible à celui-ci; un déphaseur connecté de façon à pouvoir fonctionner audit second modulateur ; ledit moyen générateur étant connecté de façon à pouvoir fonctionner audit premier modulateur et audit déphaseur pour faire varier les sorties de signal desdits 25 premier et second modulateurs; un premier filtre connecté de façon à pouvoir fonctionner audit presn ier modulateur pour coupler ledit signal provenant dudit moyen gyroscope audit premier moyen réseau de déphasage; et un second filtre connecté de façon à pouvoir fonctionner audit second modulateur pour coupler ledit signal prove-30 nant dudit moyen gyroscope audit second moyen réseau de déphasage; 8. un découpleur de mouvement de corps selon la revendication 3, dans lequel ledit moyen de traitement de signal comprend : un premier moyen mélangeur pour micro-ondes connecté de façon à pouvoir fonctionner à ladite première paire d'antennes pour rece-35 voir ledit premier signal de sortie; un premier moyen réseau de déphasage connecté de façon à pouvoir fonctionner audit premier moyen mélangeur pour micro-ondes pour déphaser ledit premier signal de sortie; tin second moyen mélangeur pour micro-ondes connecté de façon à pouvoir fonctionner à ladite seconde paire d'antennes pour 40 recevoir ledit second signal de sortie ; un second moyen réseau 69 06248 2003957 de déphasage connecté de façon à pouvoir fonctionner audit second moyen mélangeur pour micro-ondes pour déphaser la phase dudit second signal de sortie; un premier moyen circuit connecté de façon à pouvoir fonctionner auxdits premier et second moyens réseaux de 5 déphasage et à ladite bobine de détection de position pour traiter et coupler un signal provenant dudit moyen gyroscope auxdits premier et second moyens réseaux de déphasage indiquant la position dudit gyroscope aimanté tournant, un réseau d'addition sensible auxdits premier et second mélangeurs pour micro-ondes; un second 10 moyen circuit sensible à la sortie dudit réseau d'addition pour fournir ledit signal de précession audit moyen de précession du gyroscope pour imprimer un mouvement de précession audit gyroscope aimanté tournant et pour fournir audit véhicule ledit signal de sortie d* erreur; et un moyen générateur connecté de façon à pou-15 voir fonctionner auxdits premier et second moyens circuits pour faire varier les sorties de signal desdits premier et second moyens circuits en fonction des variations de flux dudit gyroscope aimanté tournant. 9. Un découpleur de mouvement de corps selon l'une quelconque 20 des Revendications 4 à 8, dans lequel ledit moyen générateur est un générateur à effet Hall. 10. Un découpleur de mouvement de corps pour un véhicule construit et adapté de façon à fonctionner sensiblement comme décrit ici et en se référant aux dessins d'accompagnement.