Brevet FR2376394A1 — publié le 19780728

L'invention est relative au domaine des mécanismes de pointage, elle concerne notamment les tourelles de pointage du type élévation sur circulaire dont la base d'ancrage est naturellement inclinée ou instable et se rapporte plus particulièrement à une tourelle d'artillerie portée par une plateforme mobile telle qu'un véhicule terrestre ou maritime. L'évolution des systèmes d'armes implique que ceux-ci soient montés sur une plate-forme mobile auto-motrice ou remorquée de manière à leur conférer un certain niveau de mobilité, par exemple, un déplacement rapide entre les points de tir successifs en vue d'assurer le soutien d'une unité d'infanterie. Une plate-forme, telle qu'un véhicule terrestre doit opérer sur les différents reliefs de terrain, alors le véhicule prend une inclinaison naturelle, résultant de la pente du sol, de ce fait la verticalité de la tourelle de pointage, nécessaire pour éviter certaines limitations physiques et opérationnelles inhérentes aux mécanismes de pointage en direction à deux axes de de rotation n'est plus satisfaite. Un problème semblable est rencontré dans les applications navales mais, dans ce cas, la plate-forme est instable ce qui complique encore la solution du problème du pointage d'une arme posée sur un plan incliné. Une tourelle de pointage classique à deux axes, du type élévation sur circilaire, tyiiquement, comporte : rme base d'ancrage sur la plate-forme, sur cette base est disposé un mécanisme de pointage en latéral qui porte l'articulation de pointage en élévation. Cette articulation en élévation, par construction, est perpendiculaire à l'axe de l'arme. Une inclinaison d'attitude de la plate-forme se traduit, d'une part, par une inclinaison de 1'ate de l'articulation en élévation et, d'autre part, par des variations de l'angle latéral et de l'angle de site de l'arme. L'angle d'inclinaison de l'axe d'articulation en élévation est communément appelé l'angle de dévers.L'angle de dévers est responsable de la variation de pointage en latéral, lorsque l'on modifie la valeur de l'angle de pointage en élévation et réciproquement. En d'autres termes, le plan perpendiculaire à l'axe de rotation en élévation qui contient l'axe de l'arme subit une rotation lors d'une variation d'attitude de la plateforme. Afin de remédier aux difficultés de pointage inhérentes à l'single de dévers, résultant de la non verticalité de la tourelle, il a été proposé, dans une tourelle de pointage à deux axes, d'insérer un troisième axe entre les axes de circulaire et d'élévation, ce troisième axe étant orthogonal aux deux axes déjà existants. La théorie des tourelles de pointage multi-axes a été largement traitée dans la Iittérature. On pourra consulter, sur ce sujet, l'ouvrage de L.N. RIDENOUR "Radars Scanners and Radomes", publié en 1948 dans la collection du Nassachu- setts Institute of Technolcgy (M.I.T.). L'invention vise à réaliser une tourelle d'artillerie portée par un véhicule, tourelle capable de tirer des projectiles soit en tir tendu, mais plus particulièrement en tir plongeant, ou tir courbe, et permet une simplification de la procédure de pointage du canon tout en fournissant aussi aux servants de l'arme une protection efficace contre les tirs des armes adverses. Dans les mécanismes de pointage pour artillerie réalisés jusqu'à maintenant, l'adjonction d'un troisième axe, destiné à compenser le devers, limite les possibilités opérationnelles de l'arme, en particulier la puissance du canon, les débattements admissibles du tube en élévation et l'intégration d'un habitacle, ou coupole de tir, pour les servants. De plus, la pénalité de poids et d'encombrement introduite,par l'adjonction de ce troisième axe, fait que seuls les affuts des pièces d'artillerie de marine sont dotées de ce moyen, et que les solutions proposées interdisent pratiquement leur mise en oeuvre à bord de véhicules terrestres légers destinés à soutenir l'infanterie sur le terrain des opérations. Les inconvénients qui viennent d'etre cités sont éliminés et les buts recherchés sont atteints suivant l'invention par le fait que le mécanisme de correction de dévers est intégré directement à la tourelle de tir. L'objet de l'invention est de fournir un mécanisme de correction de devers qui soit compact, et qui possède des caractéristiques intrinsèques permettant de supporter une arme de forte puissance et de corriger de façon continue et automatique le dévers des tourillons d'articulation en élévation de 1' arme. L'invention est remarquable en ce que le tube de l'arme est articulé en élévation à l'intérieur d'un disque, ou cadre mobile, porte-tourillons, qui peut être asservi à la verticale du lieu et en ce que ce disque est placé dans l'échancrure circulaire de la coupole de tir. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moment d'inertie, suivant l'axe de correction de dévers, est rendu minimal. Selon une autre caractéristique de l'invention, la fonction de protection des servants de la pièce est parfaitement satisfaite. D'autres caractéristiques apparatront dans la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et qui donne, à titre explicatif, mais nullement limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Sur les figures la et lb, est représenté schématiquement un affût d'artillerie de marine, selon l'art antérieur. Dans cette réalisation, le canon (a) est monté à la cardan. la base d'ancrage (6) supporte le bâti de circulaire (c) dont la partie supérieure est équipée de paliers permettant de recevoir les tourillons (d) d'un cadre (e) qui doit être maintenu horizontal par le servant de la pièce, de manière à compenser le dévers résultant d'une inclinaison de la base d'ancrage. Le canon et ses tourillons d'élévation (f) sont placés à l'intérieur d'un cadre mobile(e). Une description plus complète de cette réalisation est donnée dans le brevet allemand nO 329.461, délivré le 20 novembre 1920. La Figure 2 représente un mode différent de réalisation fourni par l'art antérieur d'un affut d'artillerie à trois axes, qui assure un dégagement complet de la culasse et autorise un débattement important en élévation . Le tube (1) du canon porte une lunette de pointage (2). Les tourillons de pointage en élévation du tube sont montés sur une articulation (3) dont l'ase de rotation est orthogonal à l'axe des tourillons. L'articulation (3) permet de compenser le dévers de la pièce d'artillerie et celle-ci est montée sur un bâti (4) entraidé en gisement par un mécanisme placé dans un socle (5) de fixation de l'affût sur un plancher (6). Les moyens fournis par l'invention visent à la réalisation d'une tourelle d'artillerie à correction de dévers, qui de plus est capable de constituer un habitacle étanche et d'assurer une protection efficace des servants aux tirs des armes adverses. Dans la première partie de la description, on donne un exemple de réalisation simplifié permettant de décrire les éléments constituant une tourelle à correction de dévers selon l'invention, dans la seconde partie de la description, on indiquera l'application à une tourelle d'artillerie pour véhicule de combat. La Figure 3 représente, sous une forme simplifiée et schématisée, un mode de réalisation d'une tourelle selon l'invention, permettant de supporter une arme et de pointer celleci latéralement et verticalement, à l'aide d'un organe de visée optique non représenté La Figure 3a représente une vue latérale et la Figure 3b une vue frontale de la tourelle. La tourelle comprend - un socle (10) qui est ancré, par exemple, sur un plancher (11) par un moyen (12), connu en soi; sur le socle repose un plateau (13) orientable latéralement autour d'un axe Z Z' perpendiculairement au plan du plancher. - une plaque (14) fixée sur le plateau (13) qui comporte une échancrure circulaire (15) d'axe X X' , cette plaque peut éven tuellement constituer un bouclier, ou blindage, assurant la protection des servants de la pièce d'artillerie, cette plaque (14) peut être perpendiculaire ou inclinée par rapport au plateau. - un disque mobile (16), ou cadre, disposé concentriquement dans l'échancrure (ils) de la plaque (14); ce disque peut tourner autour de l'axe X X' d'un angle égal à l'angle d'inclinaison maximal du plancher, dans la pratique de tordre de 15 à 200 ce disque comporte une échancrure centrale (17) et deux paliers (18) diamétralement opposés suivant un axe 0 0' - un berceau (19) d'axe Y Y', doté de deux tourillons (20) propres à assurer son pointage en élévation; à l'intérieur du berceau est montée une arme, non figurée, qui peut entre, par exemple, un mortier d'arti;lerie, L'échancrure (17) pratiquée dans le disque (16) est telle qu'elle permet d'assurer un large débattement en élévation de l'arme, typiquement de l'ordre d'un angle OC négatif de 10 à 15 degrés et d'un angle tf positif de 70 à 80 degrés. A cet effet, dans le but de réduire la dimension verticale de l'échancrure (17) et, par voie de conséquence, la dimension du disque (16), il est avantageux que la plaque (14) soit inclinée. Il n'est absolument pas nécessaire que l'axe 0 O' soit situé dans le plan de la plaque (14), toutefois le fait de placer les paliers (18) dans le plan de la plaque (14) concourt à réduire la dimension du disque mobile (16). Dans la pratique, l'épaisseur de la plaque (14) est généralement trop peu importante pour permettre le montage direct du cadre mobile, aussi il s'avère nécessaire de monter dans l'échancrure (15) un anneau dont la fonction principale est de fournir un moyen de roulement et conjointement d'assurer un maintien efficace du cadre mobile soumis à la poussée du tir. Un exemple de réalisation d'un tel anneau sera décrit ultérieurement. Nous décrirons maintenant un mode de réalisation de l'ensemble cadre mobile (16) et de son anneau de maintien et de roulement, ensemble qui est disposé dans l'échancrure (15) de la plaque (14). La Figure 4 représente un mode de réalisation du cadre mobile (16), sur la Figure 4a en vue frontale et sur la Figu=te 4b en vue latérale. Le cadre mobile (16) se présente sous la forme d'un cadre circulaire et comprend une échancrure rectangulaire (17) dont la largeur est déterminée par le diamètre externe du berceau (19) et la hauteur est fonction du débattement total de l'arme en élévation. Le berceau (19) est une pièce cylindrique creuse équipée de deux tourillons (20) suffisamment robustes pour supporter l'arme et résister à la poussée induite par le tir du projectile. Les tourillons (20) sont des blocs cylindri- ques placés dans les paliers (18) du cadre et maintenus, par exemple, par un pas de vis (21) ménagé dans des protubérances (22) placées sur le cadre mobile.Le cadre mobile comporte une couronne (23) fournissant un moyen de roulement du cadre, cette couronne est interrompue au droit des paliers (18) pour permettre le montage des tourillons (20). Les détails de réalisation du berceau, notamment les moyens de verrouillage du tube du canon, comme connasen soi, ne sont pas représentés. Le berceau est équipé d'un boitier circulaire (24) dans le but de masquer l'échancrure rectangulaire (17). Un 3oint, par exemple, du type gonflable ou non gonflable, est placé dans une gorge (25) et assure l'étanchéité de cette liaison. Si l'on examine le disque mobile, on voit que ce mode de réalisation permet de constituer un masque qui couvre la totalité de l'échancrure (15) pratiquée dans la plaque (14) et procure une protection efficace des servants de la pièce dlartil- lerie, si l'on prend soin de réaliser la partie pleine du cadre et le boitier (24) en un matériau propre à résister aux projectiles adverses. La Figure 5 représente l'anneau fixe de maintien et de roulement du cadre mobile qui est fixé dans l'échancrure (15) de la plaque (14) représentée sur la Figure 3. La Figure 5a représente l'anneau en vue de face, et la Figure 5b en vue latérale. L'anneau comprend deux éléments un élément (30) de montage sur la plaque (14) et un élément (31) de retenue du cadre mobile, les deux éléments concourent pour fournir un chemin de roulement (32) de la couronne (23) du cadre mobile. L'élément (30) monté directement par des boulons (33) sur la plaque (14) possède une section dont le profil est en forme de S, une aile du S permet la fixation de l'élément sur la plaque, l'autre aile du S constitue une des butées de maintien du cadre mobile. Le second élément de l'anneau est solidaire avec lue premier, après montage du cadre mobile et constitue la seconde butée de maintien.Dans l'épaisseur de ce second élément de l'anneau est ménagée une gorge circulaire (33) à l'intérieur de laquelle E;St placé un joint torique d'étanch6- ité. La Figure 6 représente, sous une forme schématique, un mode de réalisation du dispositif d'asservissement destiné à assurer l'horizontalité du cadre mobile et, de façon plus pré cise.del'axe 0 O' des tourillons (20) sur plage angulaire g correspondant à l'angle de dévers maximal à corriger. Le berceau (19) de l'arme est représenté avec ses tourillons (20) placés dans les paliers (18) du cadre mobile (16). Le cadre mobile est équipé d'un secteur denté (41) dont la valeur de l'arc correspond au moins au double de l'angle de dévers . Le sec- teur denté est entrainé par un pignon (41) solidaire d'une roue tangente (42), elle-même entraînée par une vis sans fin irréversible (43). Cette vis sans fin comporte deux axes d'entrée interfacés par des coupleurs électro-magnétiques (44 et 45) permettant, d'une part, l'accouplement de la vis sans fin à un moteur d'asservissement (46) et, d'autre part, 1' accouplement à un dispositif manuel (47j fournissant éventuellement un mode de fonctionnement en secours. Le bloc mécanique constitué par les éléments décrits cidessus est fixé sur la plaque (14) qui porte l'anneau fixe de maintien et de roulement. Le cadre mobile est équipé d'un détecteur de niveau (48), ou indifféremment de verticale, respectivement du type "à bulle" ou à "fil à plomb", par exemple Le signal d'erreur déliré par le détecteur de niveau est amplifié dans un amplificateur d'erreur (49) qui alimente un étage de puissance (50), lequel fournit un signal de commande de la rotation du moteur (46).La théorie des servomécanismes d'assure vissement est suffisamment bien établie, aussi l'bogie de l'art n'éprouvera pas de difficultés najeures pour définir les caractéristiques des éléments de la channe d'asservissement et notamment la fonction de transfert de l'ensemble dès que les valeurs des paramètres tels que l'inertie, le temps de réponse, la preci- sion recherchée auront pu être déterminés. Nous décrirons maintenant une tourelle selon l'invention, adaptée à un véhicule de ecabat auto-noteur ou remorqué. La Figure 7 représente une tourelle complète qui comprend deux parties principales : une partie supérieure {70), ou coupole, qui émerge du véhicule et une partie inférieure (75), ou cuve, qui est logée à l'intérieur du véhicule. La Figure 7a représente une vue latérale de la tourelle et la Figure 7b une vue de dessus. La tourelle ainsi constituée peut être pointée latéralement sur 360 degrés par l'intermédiaire de la base de roulement (71). Le domaine de pointage vertical P.V peut atteindre des valeurs positives de 7'D ou plus, et ds valeurs négatives de 10 à 150. La tourelle est servie par deux hommes : un pointeur-tireur (P) et un chargeur (C). La plaque (14) de fixation des moyens de correction de l'angle de devers est partie intégrante de la coupole (70) et ces moyens déjà décrits en détail ultérieurement ne sont plus reproduits sur les figures 7a et 7b. Le berceau (19) et son masque (24) sont représentés en position de pointage vertical posi tive, tandis que la culasse de l'arme est représentée en position horizontale. Le toit de la coupole comporte, au moins, au droit du pointeur-tireur, une ouverture (72) permettant de disposer le poste optique de pointage de la pièce d'artillerie. Les commandes de pointage en latéral (73) et de pointage en vertical (74) sont indiquées sur la figure 7b, et le casier à munition se trouve situé derrière les deux servants. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode d'exécution décrit à titre d'exemple. C'est ainsi que l'on peut modifier le mode de montage des tourillons du berceau, en insérant ceux-ci par l'intérieur du berceau, ou encore inverser la position des tourillons et des paliers. Si l'on examine les moyens de roulement du cadre mobile dans l'anneau fixe, on conçoit que, pour accroitre les qualités de roulement, on peut utiliser des rouleaux, des roulements à aiguilles, etc... Dans le mode de réalisation de la liaison cadre mobile-anaeau fixe, le cadre mobile est monté à l'intérieur de l'anneau, mais il est tout-à-fait possible de monter le cadre mobile sur l'ex- térieur d'un anneau protubérant, à la limite, cet anneau pouvant se présenter comme un tronc de cône. La configuration des axes de rotation peut être différente puisque ceux-ci ne doivent pas être nécessairement concourents. Les avantages fournis par cette nouvelle tourelle, objet de l'invention, apparaissent clairement : le maintien continu à l'horizontale de l'articulation en élévation facilite les opérations de pointage et simplifie considérablement le bloc optique de pointage ; en effet. quand le dévers a été corrigé, un sitomètre lié au berceau indique le site réel de l'arme et la lunette de visée en direction reste parallèle au plan de tr si, par construction, son axe de rotation a été lié au disque mobile, parallèlement à l'axe des tourillons (ou confondu avec cet axe). La forme compacte et robuste de 11 axe de correction de dévers permet le montage d'armes de fort calibre et de puissance impor- tante. L'inertie de sortie de l'axe de correction de dévers peut être maintenue faible, évitant ainsi l'emploi d'un servo-mécanisme volumineux et consommant une puissance importante, puissance qui doit être empruntée à la source d'énergie de bord du véhicule. Enfin, les problèmes d'intégration de la coupole de la tourelle sont relativement simples. L'invention trouve son application dans l'artillerie mobile et, d'une façon générale, dans une tourelle de pointage dont la base ne se situe pas dans un plan horizontal. REVEND I CAT 10 NS 1. Tourelle d'artillerie permettant de pointer latérale ment et verticalement une arme, caractérisée en ce que le noca- nisme de pointage en site de l'arme est porté par un cadre mobile concentriquement placé dans un anneau fixe de roulement monté dans une échancrure ménagée dans une plaque entraînée par le mécanisme de pointage en latéral et en ce que le cadre mobile est asservi à la verticale du lieu afin de maintenir horizontaux les tourillons du mécanisme de pointage vertical de l'arme. 2. Tourelle d'artillerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cadre mobile masque partiellement l'échan- crure ménagée dars la plaque et en ce qu'in comporte deux paliers diamétralement opposés permettant de placer les tourillons du mécanisme de pointage en vertical, un moyen de fixation du boitier de commande du mécanisme de pointage en vertical, un moyen de roulement, un secteur denté d'entraîne- ment en rotation et un détecteur de verticalité. 3. Tourelle d'artillerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anneau fixe comporte -un moyen de-roulement adapté au moyen de roulement du cadre mobile et un moyen de inaintien du cadre mobile. 4. Tourelle d'artillerie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le cadre mobile comporte une échancrure bordée par un joint d'étanchéité gonflable permettant le libre débattement en élévation de l'arme et de son masque associé. 5. Tourelle d'artillerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de montage de l'anneau fixe de roulement constitue la plaque frontale de la coupole blindée de la tourelle permettant de protéger les servants de l'arme. 6. Tourelle selon la revendication~2, caractérisée en ce que le moyen de roulement du cadre mobile est constitué par des segments circulaires. 7. Tourelle d'artillerie selon la revendication 3, dépendant de la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen de roulement de l'anneau fixe est constitué par une gorge. 8. Tourelle d'artillerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de montage de l'anneau fixe est avantageusement inclinée d'un angle dont la valeur est sensiblement égale à la moitié de la valeur de l'angle de débattement en verticalede l'arme. 9. Tourelle d'artillerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'asservissement à la verticale du lieu du cadre mobile comporte un détecteur de verticalité, un amplificateur d'erreur, un moteur et son réducteur de vitesse associé, et un embrayage double permettant le choix du mode d'asservissement automatique ou manuel. 10. Plate-forme mobile caractérisée en ce qu'elle comporte une tourelle d'artillerie selon l'une des revendications 1 à 9.