Brevet FR2286361A1 — publié le 19760423

L'invention est relative aux procédés et dispositifs de pointage pour tir sur buts mobiles et principalement sur aeronefs. Parmi les principaux procédés et dispositifs de corrections "but" connues, on citera 10 La visée en avant du but qui utilise des grilles plus ou moins savantes ; l'appréciation de la correction est entièrement laissée au tireur, qui doit avoir un bon entrssinement et qui commet évidemment des erreurs. En raison de leur simplicité, ils sont toujours utilisés pour les armes de petit calibre. 20 La correction par affichage du vecteur vitesse du but, dont le principe a été utilisé depuis 1925 environ (Fig. 1). De très nombreuses applications ont été faites ; les dernières réalisations ont-été faites en 1950 pour la modernisation de certains canons. Le procédé est fondé sur la mise en oeuvre de ltéquation dans laquelle : VB est la vitesse du but V " la vitesse moyenne du projectile m r (gamma) est l'angle formé par le vecteur Vm (canon) et le vecteur VB (vitesse but) et qui n?est qu'une approximation de l'équation U étant égal à Cette équation (1) est considérée comme suffisamment approchée toutes les fois où l'on aura Vm VB ce qui est un cas assez général. Comme V est relativement constante dans une gamme de distances m (D = Vm t) assez grandes, le pointeur n'a donc à afficher que le m vecteur VB. L'obtention de la correction à partir de l'affichage du vecteur VB est faite mécaniquement par un viseur approprié0 Comme les mouvements se font dans deux plans, la réalisation technologique est compliquée et le prix de cet ensemble est élevés Cependant, le procédé est très séduisant paroe qu'il donne une correction très indépendante de la distance ; de plus, la vitesse du but et sa direction sont généralement assez bien appréciées ou connues 30 Correction par affichage de la distance actuelle Do, des (vitesse de rotation de la ligne de visée B) et de la vitesse moyen ne du-projectile V m Le procédé est fondé sur la mise en oeuvre de l'équation :: C'est la correction utilisée sur les tourelles télécommandées depuis la guerre de 1940 et sur des tourelles habitées0 C'est la correction la meilleure que l'on connaisse mais elle est couteuse car il faut un radar ou un laser pour donner la distance actuelle io. La vitesse lez est obtenue par la détection de la rotation de la ligne de visée, commandée par le tireur0 La mise en oeuvre exige l'utilise sation d'un calculateur et un viseur précisa Pour les tourelles habitées, il convient de prendre des précautions pour-éviter une instabilité provenant du fait que toute action commandant une variation de vitesse # de la ligne de visée, crée une variation de 11 écart canon-viseur, puisque oD agit directement sur le calcul de la correctionO Ceci conduit à choisir une chatne de commande de puissance assez élaborée et onéreuse. 40 Correction par-affichage de la distance nodale T) n La distance nodale est la distance minimale à laquelle passe le but0 Le procédé est fondé sur la mise en oeuvre de l'équation : La distance nodale doit être évaluée et affichée par le tireur0 On voit que les grandeurs VB, Dn, # , interviennent par leur racine carrée ; toute erreur relative sur ces termes se traduit par une erreur relative moitié sur la correction totale. La mise. en oeuvre n'exige pas l'utilisation d'un radar, ce qui fait que le prix de ce système est moindre que le précédent, Cependant, la connaissance précise de Dn est en fait, assez problématique. Pour une arme de petit calibre, les solutions 1, 2 semblent seules à retenir, De ces deux, celle qui semble la plus précise et aisément obtenue est la deuxième.Cependant, les réalisations mécaniques sont compliquées et chères ; l'inventeur s'est proposé de réaliser cette correction par des moyens modernes permettant d'utiliser les calcule latrices transistorisées qui sont simples, fiables, de faible encombrement et relativement bon @arché. Cette solution donne une correction très stable et presque -constante pendant tout le temps de visée et de tirO Le tireur (ou le Chef Ce pièce) peut, à chaque instant, corriger le vecteur VB en amplitude et en direction, c'està-dire, corriger ses appréciations sans inconvénient.Elle n'exige aucun système compliqué jour la commande de puissance des armes qui peut se faire en hydraulique pure (ou éventuellement à main) et non plus en électro-hydraulique ; ceci constitue un élément d'économie important. De plus, les systèmes de commande sot lus robustes et plus fiables que srils étaient électro-hydrauliques. Les pannes ne peuvent se produire que sur les calculatrices du visaur ; et en cas de panne, le viseur est placé en position parallèle à l'arme et Von peut tirer selon la prèmiere solution (système grille ) en utilisant toute la puissance du système de commande de l'armez La comparaison des formules (i) ou (2) montre pue les données et les calculs seront simples et aussi précis que désiré, Avec ces objets en rle, l'invention part du procédé connu de pointage sur but mobile d'une arme montée par l'intermédiaire de tourillons surun support pouvant tourner autour dtune verticale perpendiculaire à l'axe des tourillons et l'intersectant -selon lequel on opère par correction des dérives, @ partir de la visée sur le but actuel, cette correction etant fonction d'un facteur représentatif de la vitesse du but, d'un facteur représentatif de la vitesse moyenne de la munition e-t d'un facteur représentatif de l'angle foré par les deux vecteurs représentatifs des deux premiers facteurs et est caractérisé en ce que l'on décompose la correction totale en deux corrections successives, l'une résultant d'une rotation autour de la dite verticale, l'autre, résultant d'une rotation autour de l'axe des dits tourillons, en ce que l'on calcule séparément les accroissements des composantes de la correction totale en fonction des accroissements des composantes des deux rotations successives - et en ce que l'on utilise séparément, les deux accroissements de la correction totale ainsi obtenus, pour commander- larme respectivement en azimut et en site0 Pour la miseen oeuvre du procédé, les facteurs représentatifs sont fournis à des calculatrices capables de restituer sous forme de grandeurs électriques, les accroisseteuts respectifs en azimut et en site, lesquelles grandeurs sont fournies à deux moteurs électriques, commandant respectivement les corrections en azimut et eu site0 On donnera ci-apres, un exemple de mise en oeuvre de l'idée inventive, sans quele demandeur entende limiter la portée gdnérique de son invention aux particularités ou par les particularités spécifiques à l'exemple choisi polir l'illustration0 Dans cet exemple, on a appliqué pour plus de simplicité, la formule approchée (l)o Mais les calculatrices peuvent aussi facilement appliquer l'équation (2)O D'autres simplifications apparaitront au cours de cet exemple, qui sont également Sacultatives et ne doivent en rien limiter l'invention à leur application. Dans les dessins joints - Figure 1 est une figure explicative de géométrie vectorielle, illustrant les notations utilisées dans la description qui va suivre. - Figure 2 montre schématiquement les deux changements d'axe successifs utilisés dans les calculs pour définir la position de l'axe du canon. - Figure 3 montre schématiquement l'arme et les positions relatives du vecteur vitesse du but et du viseur0 - Figure 4 illustre théoriquement le mode de repérage du viseur par rapport au canons - Figure 5 illustre schématiquement le repérage de la vitesse du but VB par rapport au canon0 - Figure 6 est une vue très schématique de l'arme en projection sur le plan de XY - vue selon la flèche A de figure 7O - Figure 7 est une coupe schématique par le plan zoz de la figure 5, montrant le mécanisme d'affichage du vecteur VB (vitesse du but) par ra port au canon. Figure 8 représente @chématiquement la commande du moteur qui af- fiche l'accroissement en azimut0 - Figure 9 représente schématiquement la commande du moteur qui affiche l'accroissement en site0 - Figure 10 représente schématiquement les commandes du moteur du viseur pour réaliser le repérage du viseur (figure 4), ainsi que le mode d'introduction de la hausse dans la commande0 Repères du canon La figure 2 représente un système taxes fixes OX Y Z, liés en principe au véhicule qui est immobile, en général, pendant les tirs de précision. L'axe OZ est vertical (ou semi-vertical).Autour de cet axe, la coupole de la tourelle peut tourner ; nous désignerons cette rotation par #, ce qui amine les axes OX et OY respectivement en oxl et oyO Le canon, à son Pour, peut tourner autour d'un nouvel axe oy, qui est alors l'axe des tourillons du canon, d'un angle t ce qui amène les axes oxl et oZ respectivement en ox et ozO L'axe du canon vient en ox L'angle de site est l'angle# L'azimut est représenté pare Repères du viseur Sur la figure 3, le canon est représenté avec les trois axes oxyz qui lui sont liés, Par rapport à ces trois axes o x y z, le viseur a été représenté par la ligne de visée, obtenue à partir du canon, dans les conditions suivantes : (Fig. 3) et (Fig. 4) 10 On fait tourner la circulaire C1 d'un angle #a autour de Oz qui constitue la correction d'azimut0 L'axe oy vient en oy1. 20 Puis on fait tourner, autour de oy1, l'axe du viseur qui était en x1 d'un angle #2. La correction totale est x o i . Le vecteur vitesse U de la ligne de visée est défini par #a et #s I1 est de la forme u = cos#a cos#s x + cos#s sin#ay + z sind#s Repères du vecteur "vitesse du but". Fig. (3) et (5) Ce vecteur doit être parallèle à la vitesse du but, I1 est mis en glace au début du tir. La grandeur de cette vitesse est # affichée par exe,:le, sur un panneau. Le dispositif de repérage "V@" est a peu près identique à celui du repérage du viseur. Sur le côté disponible du canon, se trouve une circulaire (C2) qui fait tourner le plan oxy autour de oz, d'un angle &gamma;a , amenant oy en oy3 etox en ox1". Autour de OyB, on fait tourner le plan oxSxz d'un angle &gamma;s amenant ltaxe oxl" en OB, axe de VB. L'angle# de la figure 1 est l'angle x OB de figure 5. Calcul des corrections #a et #s (Fig. 4) On peut montrer facilement que l'équation (1), projetée dans l'es- pace x e y est satisfaite pour t et t étant respectivement définis par deux fonctions de&gamma;a, n , a, dont une approximation est : Les calculs sont facilement faisables dans la pratique si, selon l'invention: on utilise des calculatrices donnant le résulta t sous forme de grandeur # électrique. Maintien du vecteur VB, en position fixe dans l'espace (Fig. 5) La direction affichée du but VB est celle dubut à l'instant t = o ; cette direction doit rester fixe dans l'espacez L'immobilité dans l'espace du vecteur V3 sera obtenue par des mécanismes qui se mettront en marche à t = o. Désignons par V le vecteur unitaire de l'axe OB de V3 Le vecteur V est alors défini dans le système 0 X Y Z par lorsque # et#varient (positions du canon), il faudra que les mécanismes modifient les valeurs de &gamma;@ et de &gamma;s , de façon à maintenir constants les facteurs ci-dessusO Les calculatrices modernes peuvent déterminer les variations de et de n sans difficulté pour satisfaire ces conditions. Dans le cas particulier du présent exemple, on effectue les appro- ximations suivantes Les rotations&gamma;aet# peuvent prendre des valeurs très grandes, alors que les angles de site# et &gamma;s sont toujours inférieurs à #/3 Dans ces conditions, les facteurs de l'équation deviennent coefficient de X et Y (7)&gamma;a = -# + constante et coefficient de z (8)# cos&gamma;a +&gamma;s = constante Par dérivation, l'équation 7 donne La dérivée de 8 donne, après avoir tenu copte de 9 : On a ainsi tous les éléments (9) et (10) pour commander les rotations &gamma;a et &gamma;s . LES MECANISMES DE COMMANDE A - Mécanismes d'affichage de la vitesse "but" VB (Fig. 3, 6 et 7) La flèche (ou vecteur) VB est maniée à main ; dans sa manoeuvre, elle commande les potentiomètres&gamma;s (Fig. 6) et&gamma;a (Fig.7). Lorsqu'on manoeuvre VB, on vainc des limiteuurs de couple (LC1) et (LC2) qui servant à permettre ce mouvement sans avoir à entraîner les moteurs électriques M6 et M7. On a besoin de sin&gamma;a et sin&gamma;s pour faire les calculs des correc tions#a et#b (équations 4 et 5) ; les potentiomètres des figures O et 7 fournissent ces valeurs. D'un autre côte, V3 doit être immobilisé dans l'espace lorsque la tourelle se déplace, et satisfaire les équations (9) et (10) ; il nous faut donc connaître en plus En conséquence, il faudra uu capteur ou potentiomètre pour obtenir sin&gamma;s un capteur ou potentiomètre pour obtenir sin &gamma;a et cos&gamma;a Les éléments et sont pris sur les tachymètres des moteurs d'entrainement. B - Mécanismes assurant la fixité de la direction de VB (Fig. 7) Les limiteurs de couples LC1 et LC2 sont reliés chacun à un mécanisme de commande eonstitué principalement par un réducteur, un moteur électrique de 1 à 2 watts et d'un tachymètre, désignés par R6, M6, T6 en figure 6 et 27, M7, T7 en figure 7. Ces moteurs se mettent en route dès que la tourelle fonctionne, pour que, en dehors de toute sollicitation, le vecteur V B reste fixe dans l'espace. Pour cela, il faut réaliser les calculs donnés par les équations (9) et (10). Ceci n'offre aucune difficulté si, comme le prévoit l'invention, on utilise des calculatrices. d# d# Les grandeurs et sont prélevés sur des tachymètres d t d t placés. sur la tourelle. C - Mécanisme du viseur Ce inécanisme est très voisin de celui décrit en A et représenté en figure 7, la différence principale étant qu'il n'y a plus de limi- teurs de couplez Le viseur remplace la flèche rerésentative du vecteur VB,&gamma;a et&gamma;s sont à remplacer par#a et #s . Sur la figure 3, l'arme est figurée d'une manière toute schématique. Le canon est désigné par 12, est routé par les tourillons 13 sur une platforme, non représentée, tournant autour d'un axe vertical @z. Le système de référence oxy est lié au canon De part e-t l'autre du canon sont les deux circulaires C1 et C2, dont le détail de l'une, C2, est donné en figure 7. Alors que le viseur 14 est monté sur la circulaire C1, me flèche 15 matérialisant la direction du vecteur VB est montée sur la circulaire C2 figure 7, on voit le li@iteur de couple LC2. Le bloc ou réducteur R7, moteur M7 et tacbyinbtre T7 est désigné par-14, tandis que le capteur ou potentiomètre qui fournit sin&gamma;a et cos&gamma;a est désigné par 15. La circulaire C2 tourne par les roulements désignés par une croix. Sur la circulaire est montée la chaise de palier désignée par 16 le palier par 17 et le tourillon par 18. 19 est le pignon d'entraî- nement de la roue 20 d'entraînement par le moteur M60 Sur la figure 7, on voit parallèlement, le groupe 2, du moteur M7, du réducteur R7 et du tachymètre T7, ainsi que le limiteur de coaple LC2 et la flèche 14. Les figures 8 et 9 donnent schématiquement les mécanismes respectifs de résolution des équations (9) et (10), autrement dit, les schémas de commande respectifs de d&gamma;a d&gamma;s et de dt dt Dans le schéma de figure 8, le moteur M7 est alimenté à partir d'un tachymètre Sil, monté sur la tourelle pour détecter les mouvements en azimut et les traduire en grandeurs électriques.Le tachymètre d# M1 délivre donc une tension représentative de / à l'amplifica- teur A8 dont la tension de sortie alimente le moteur M7 de figure 7. Sur l'arbre de ce moteur, est monté le tachymètre T7 de figure 7 qui délivre donc une tension représentative de d&gamma;a que l'on dt envoie au point 8, en opposition avec d# . d t Le réducteur R7 n'a pas été représenté. Dans la figure 9, on retrouve le tachymètre Ml, plus un tachymètre M2, monté sur la tourelle pour détecter les mouvements en sites Les tensions délivrées par M1 et M2, représentatives de de et d dt sont transformées respectivement par les calculatrices C1 et dt C2 et délivrées en parallèle par celles-ci, en 9 vers l'amplificateur Ag et le moteur M6, dont la rotation commande la dynamo tachymétrique T6, laquelle délivre une tension représentative de &gamma;s &gamma;s qui dt est aenée en opposition au point 9. Le réducteur R7 n'a pas été représenté. La figure 10 représente l'ensemble des moteurs du viseur, cet ensemble résolvant les équations (4) et (5). L'affichage de la grandeur de la vitesse V3 a lieu par le potentiomètre 30, dont le curseur 31 est coulissant sur la vis 32, et commandé par la manivelle de réglage 33. @@ est a autre potentiomètre, gradué en 1/v, avec son curseur m 35, la vis 36 ex la manivelle de réglage 37. V Les deux potentiomètres en série donnent @ = a qui est fourni V à la calculatrice 38 qui sort a sin &gamma;a . L'amplificateur A1 commande le moteur M10 de , le tachymètre 38 et le potentiomètre 39 qui donne sin#a , que l'on envoie en opposition à a sin&gamma;a en 40. VB De même a = est envoyé à la calculatrice 41 qui sort a sin &gamma;@ ,et qui, par l'amplificateur A2, alimente le moteur M12, de #s , lequel commande le tachymètre 42 et la calculatrice 43 quidonne sin#s que l'@@ envoie au opposition en 44. Il faut réaliser les équations (10) et (11) ce qui est obtenu aisé ment per l@ schéma donné an figure 10. On not @@e les affichages en grandeur de VB et de Vm. INTRODUCTION DE LA HAUSSE - La hausse a pour expression avec g = accélération de la pesanteur D = distance future Vm= distance moyenne du projectile # = angle de site du canon - L'obtention de cette correction est obtenue par le système complémentaire (H) de la figure 10. Sur cette figure, le dispositif H comporte un potentiomètre 50 gradué en f (D) avec son curseur 51 se déplaçant sur la vis 52 au moyen de la manivelle 53 et un second potentiomètre 54, gradué en cosy en série avec le premier potentiomètre 50, la tension f (D) cosy est envoyée en 55 dans le circuit du moteur M12. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé de pointage sur but mobile d'une arme montée par ltinter- médiaire de tourillons sur un support ouvant tourner autour d'une verticale perpendiculaire @ l'axe des tourillons et l'intersectant selon lequel on opère par correction des dérives, a partir de la visée sur le but actuel, cette correction étant fonction irun facteur représentatif de la vitesse du but, d'un facteur représentatif de la vitesse @oyenne de la munition et d'un facteur représentatif de l'angle formé par les deux vecteurs représentatifs des deux premiers facteurs, caractérisé en ce qui l'on décompose la correction totale en deux correctinns successives, l'une résultant d'une rotation autour de la dite verticalc, l'autre, résultant d'unr rotation autour de l'axe des dits tourillons, en ce cue l'on calcule séparément les accroissements des composantes de la correction totale en fonction des accroissements des composantes des deux rotations successives et en ce qu'on utilise séparément, les deux accroissements de la correction totale ainsi obtenue, pour commander l'arme respectivement er azimut et en site. 2 - Appareillage pour la @ise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les facteurs re?résentatifs sont foïirnis a des calculatrices capables de restituer, sous forme de grandeurs électriques, les accroissements respectifs, en azimut et en site, lesquelles grandeurs sont fournies @ deux moteurs électri- ques commandant respectivement les corrections en azimut et en site..