Brevet FR2440536A1 — publié le 19800530

La présente invention concerne une lunette de visée pour orienter une arme capable de tirer sur une cible éloignée. On sait que pour orienter le tir d'une arme vers une cible on fixe sur l'arme une lunette de visée dont l'axe optique est rigoureusement parallèle à la direction de tir de l'arme. Lorsque la cible est à proximité de l'arme, l'opérateur déplace l'arme en observant la cible à travers la lunette de façon à orienter son axe optique sur la cible puis déclenche l'arme. Lorsque la cible est éloignée, la trajectoire du projectible ne peut plus être assimilée à une droite, cette trajectoire pouvant être déformée en outre par des perturbations atmosphériques. De plus la cible est en général mobile par rapport à l'arme et le temps de trajet. dru projectileçde l'arme à la cible est assez long pour que le déplacement de- la cible pendant cet intervalle de temps soit relativement important. Le pointage de la cible à l'aide d'une lunette dont l'axe de visée serait parallèle à la direction du tir de l'arme conduirait donc à une erreur systématique de tir. Pour corriger cette erreur, on adjoint en général à la linette un dispositif comprenant notamment un télémètre et un calculateur capable de délivrer à chaque instant des signaux représentatifs de 1 ?écart angulaire entre la direction de la cible et la direction optimale qu'il convient de donner au tir de l'arme pour atteindre la cible. La lunette comporte alors par exemple, dans le plan focal de son objectif, un repère ponctuel tel qu'un réticule mobile. La position de ce repère dans le plan focal définit un axe de visée. On déplace alors ce repère en fonction des signaux délivrés par le calculateur de façon que l'axe de visée soit incliné dudit écart angulaire par rapport à l'axe optique de la lunette.Le déplacement du réticule mobile est obtenu à l'aide d'un systeme d'asservissement sensible aux signaux délivrés par le calculateur, ce système comportant deux moteurs électriques qui commandent le déplacement du réticule mobile respectivement suivant deux axes orthogonaux du plan focal de l'objectif de la lunette. La lunette de visée décrite ci-dessous présente des inconvénients. En effet le système d'asservissement doit comporter, à la sortie des moteurs, des organes mécaniques de transformation de mouvement et de réduction, compor tant par exemple des roues dentées et une vis sans fin, ces organes étant affectés d'un jeu mécanique qui entrasse une imprécision de positionneent dù~réticule. De plus le temps de réponse du système d'asservissement est long. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de réaliser une lunette de visée munie d'un système de correction d'erreur de tir efficace et précis. La présente invention a pour objet une lunette de visée pour orienter une arme capable de tirer sur une cible éloignée, comportant - un premier système optique disposé à proximité de l'arme et aligné sur un axe optique parallèle à la direction de tir de l'arme, ladite arme comportant des moyens pour déterminer l'écart angulaire entre la direction de la cible et la direction optimale à donner au tir de l'arme pour atteindre la ciblé, ces moyens étant capables de délivrer des signaux électriques représentatifs de cet écart, - des moyens pour orienter le premier système optique vers la cible, - des moyens pour former un repère ponctuel mobile dans le champ du premier système optique, - et des moyens sensibles auxdits signaux électriques pour amener le repère ponctuel en un point de visée, ce point définissant un axe de visée incliné dudit écart angulaire par rapport à l'axe optique, caractérisée en ce que, - lesdits moyens pour former un repère ponctuel mobile dans le champ du système optique comportent . un premier tube opaque disposé à proximité du premier système optique, ce tube étant capable de tourner autour d'un axe de rotation coincidant avec son axe, la paroi cylindrique de ce tube étant munie d'une fente hélicoIdale coaxiale, une raie lumineuxe parallèle à l'axe de rotation montée en rotation autour de cet axe et disposée à l'intérieur et à faible distance du premier tube, de façon à créer sur la surface cylindrique du premier tube un point lumineux visible de l'extérieur du premier tube et situé à l'intersection de la fente hélicoldale et du plan axial passant par la raie lumineuse, . un deuxième système optique pour former une image du point lumineux dans le champ du premier système optique, cette image constituant ledit repère ponctuel - et que lesdits moyens pour amener le repère ponctuel au point de visée comportent un système d'asservissement commandant la rotation du premier tube et de la raie lumineuse autour dudit axe en fonction desdits signaux électriques. Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement la partie optique d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue dans l'espace de deux tubes concentriques faisant partie du dispositif illustré par la figure 1, - la figure 3 est une vue dans l'espace d'une variante de réalisation équivalente au tube intérieur illustré par la figure 2, - la figure 4 représente schématiquement la partie électrique du dispositif dont la partie optique est visible sur la figure 1. - et la figure 5 est une vue en coupe montrant comment peut être réalisée en pratique la liaison mécanique entre certaines pièces optiques illustrées par la figure 1 et certaines pièces électriques illustrées par la figure 4. Sur la figure 1 est représentée une lunette de visée comprenant notamment, centré sur un axe optique 1, un système optique comportant un objectif constitué par une lentille convergente et un occulaire 3. Ce système optique est fixé sur une arme tel qu'un canon, non visible sur la figure, son axe optique 1 étant rigoureusement parallèle à la direction de tir de l'arme. En un point 6 de l'axe 1 situé entre l'objectif 2 et son plan focal 4 est disposée une lame optique 5 partiellement réfléchissante et inclinée à 45 degrés sur l'axe 1. Centré sur un axe optique 7 perpendiculaire à l'axe t au point 6, est disposé un autre système optique. Ce dernier comporte notamment un organe constitué essentiellement de deux tubes opaques coaxiaux 8 et 9, le tube intérieur 8 étant à faible distance du tube extérieur 9. CeS deux tubes sont montés en rotation autour de leur axe commun 10 coupants l'axe 7 parallèlement au plan de la lame 5. A l'intérieur du tube 8 est disposée une source de lumière pouvant comporter - par exemple une lampe électrique 11. Les tubes 8 et 9 sont visibles plus clairement sur la figure 2. La paroi cylindrique du tube extérieur 9 est muni d'une fente hélicoldale 12 d'axe 10 et la paroi cylindrique du tube intérieur 8 est munie d'une fente rectiligne 13 parallèle à l'axe 10. Revenant maintenant à la figure 1, le système optique centré sur l'axe 7 comporte en outre, entre les tubes 8/ 9 et la lame 5, successivement une lentille cylindrique divergente 14 et une lentille sphérique convergente 15. Les génératrices de la surface cylindrique de la lentille 14 sont parallèles à l'axe 10. Sur la figure 4 est représenté un dispositif 16 de type connu associé au canon sur lequel est montée la lunette et capable de déterminer 1 'écart angulaire entre d'une part la direction de la cible et d'autre part la direction optimale à donner au tir de l'arme pour atteindre la cible compte tenu des déformations de la trajectoire du projectile envoyé par le canon et du déplacement de la cible. Le dispositif 16 comporte une sortie 17 reliée à une entrée d'un ampli-- ficateur différentiel 19 dont la sortie est connectée à l'entrée d'un moteur électrique 20 du type moteur-couple, entraînant en rotation le tube 9 autour de l'axe 10. Le moteur 20 entraine aussi en rotation la piste d'un potentiomètre 22 dont la résistance varie suivant une loi linéaire. Les extrémités de cette piste sont connectées à une source de courant continu 23 par des fils de connexion souples. Le potentiomètre 22 est muni d'un curseur 21 connecté à une entrée d'un autre amplificateur différentiel 24 dont la sortie est reliée à l'autre entrée de l'amplificateur 19. Le dispositif 16 comporte une autre sortie 18 connectée à une entrée d'un autre amplificateur différentiel 25 dont la sortie est connectée à l'entrée d'un moteur électrique 26 analogue au moteur 20 et entrainant en rotation le tube 8 autour de l'axe 10. Le moteur 26 entraine aussi en rotation la piste d'un potentiomètre 28 dont la résistance varie suivant une loi sinusordale. La piste du potentiomètre 28 est alimentée par une source à courant continu 29. Le potentiomètre 28 comporte un curseur 27 connecté à l'autre entrée de l'amplificateur différentiel 25 et à l'autre entrée dé l'amplificateur 24. La lunette décrite ci-dessus et illustrée par les figures 1, 2 et 4 fonctionne de la manière suivante. L'opérateur oriente d'abord l'arme de façon que l'objectif 2 forme dans son plan focal 4 une image de la cible, cette image étant observée à l'aide de l'oculaire 3. Le dispositif 16, associé à l'arme délivre à chaque instant à sa sortie des signaux électriques représentatifs de l'écart angulaire entre la direction de la cible et la direction optimale qu'il convient de donner au tir de l'arme pour atteindre la cible. Cet écart angulaire est défini par un angle de site et un angle de gisement. Sur la borne 17 du dispositif 16 on dispose d'un signal électrique h représentatif de la tangente de l'angle de site et sur la borne 18 ion dispose d'un signal électrique g représentatif de la tangente de l'angle de gisement de l'écart angulaire. D'autre part, la fente rectiligne 13 du tube 8 éclairée par la lampe 11 constitue une raie lumineuse qui forme, à l'extérieur du tube 9, un point lumineux 30 situé à l'intersection du plan formé par l'axe 10 et la raie 13 avec la fente hélicoldale 12 ménagée sur le tube 9. La position du point 30 sur le cylindre 9 est déterminée d'une part par sa distance "a" à un plan de référence P coupant perpendiculairement l'axe 10 au point 31 d'intersection des axes 1 et 10 et d'autre part par ? sa distance b à un autre plan de référence Q passant par l'axe 7 et courant perpendiculairement l'axe 1, ce plan Q étant vu de bout sur la figure 1. Au départ, la position angulaire des tubes 8 et 9 montés en rotation autour de l'axe 10, est telle que la fente 13 est dans le plan Q et que la fente hélicoidale 12 est coupée par le plan P en un point situé sensiblement à égale distance de ses extrémités, a et b étant nuls. Si on fait tourner alors le tube 8 d'un angle A et le tube 9 d'un angle B, dans le même sens, autour de l'axe 10, les coordonnées a, b du point 30 sont les suivantes a = K1 (sin A - B) (1) b = K2 sin A (2) K1 étant un coefficient qui dépend du pas de l'hélice de la fente 12 et K2 étant un coefficient sensiblement égal au rayon moyen du tube 9. Sur la figure 1, on voit que le système optique constitué par les lentilles 14 et 15 forme une image 32 du point lumineux 30 dans le plan focal 4 de l'objectif 2. Bien entendu la courbure de la base de la surface cylindrique de la lentille cylindrique 14 est déterminée pour que les images des points lumineux tels que 30 situés sur le tube 9 soient placées dans un même plan constitué par le plan focal 4. Le point 32 constitue dans le plan 4 un repère ponctuel qui définit, dans le système optique 2-3 un axe de visée 33 incliné sur l'axe 1 d'un écart angulaire C. Les coordonnées a, b repérant la position du point 30 sur la surface du tube 9 sont proportionnelles aux coordonnées cartésiennes X et Y du point 32 dans le plan 4 par rapport à un système d'axes rectangulaires issus du point d'intersection de l'axe 1 et du plan 4. D'autre part X et Y sont représentatifs de la tangente de l'angle de site et de l'angle de gisement définissant l'angle C. Donc, pour que l'angle C soit égal à l'écart angulaire déterminé par le dispositif 16, il suffit que les relations suivantes soient vérifiées h = K3 (sin A - B) (3) g = K4 sin A (4) K3 et K4 étant des constantes qui dépendent des caractéristiques dimensionnelles du système. Le système d'asservissement représenté sur la figure 4 permet de commander la rotation des tubes 8 et 9 de manière que les relation (3) et (4) soient satisfaites. Lorsque le tube 8 tourne d'un angle A, il apparait sur le curseur 27 du potentiomètre sinusoidal 28 un signal représentatif de sin A et lorsque le tube 9 tourne d'un angle B, il apparait sur le curseur 21 du potentiomètre linéaire 22 un signal représentatif de B. Ces deux signaux sont recus respectivement sur les deux entrées de l'amplificateur différentiel 24 qui délivre un signal proportionnel à Sin A - B Ce signal est comparé à l'entrée de l'amplificateur 19 au signal h délivré en 17 par le dispositif 16. L'amplificateur 19 délivre à sa sortie un signal dont le signe dépend de celui de la différence des signaux reçus sur ses entrées. Ce signal commande la rotation du moteur 20, entrainant le tube 9, dans un sens tendant à diminuer puis à annuler cette différence, la relation (3) étant alors satisfaite. De même le signal représentatif de sin A apparaissant sur le curseur 27 est comparé par l'amplificateur 25 au signal g délivré en 18 par le dispositif 16. L'amplificateur 25 délivre à sa sortie un signal commandant la rotation du moteur 26, entrainant le tube 8, dans un sens tendant à annuler le signal de comparaison, la relation (4) étant alors satisfaite. Dans ces condition l'axe de visée 33 est incliné à chaque instant sur l'axe 1 d'un écart angulaire égal à celui déterminé par le dispositif 16. Il suffit donc à l'opérateur, observant la cible par l'oculaire 3 de la lunette, de déplacer l'ensemble arme-lunette de façon que le repère ponctuel 32 coincide avec le point de la cible qu'il souhaite atteindre. La lunette de visée décrite ci-dessous présente de nombreux avantages. D'abord les tubes 8 et 9 peuvent être fixés directement sur les rotors des moteurs 26 et 20, du fait que, en l'absence de réducteurs, une démultiplication importante existe entre la rotation des tubes 8 et 9 et le décalage angulaire résultant de l'axe de visée 33. A titre d'exemple le pas de l'hélice 12 peut être tel qu'une rotation de 21( radians du tube 8 corresponde à un déplacement de 15 mm du point 30 parallèlement à l'axe 10. Ce déplacement correspond dans le plan focal d'un objectif de 250 millimètres de distance focale, à un déplacement angulaire de l'axe de visée de 60 mrad. il apparait donc une démultiplication de rapport 2tr 10 - 100 environ. 60 La démultiplication qu'il est possible d'obtenir entre la rotation du tube 9 et le décalage de l'axe de visée est moins importante mais peut atteindre facilement 10 à 20. il est clair que la fixation directe des tubes 8 et 9 sur les rotors des moteurs 26 et 20 permet d'éviter tout jeu mécanique, ce qui simplifie considérablement la réalisation du système d'asservissement et augmente la précision de la lunette. De plus-, il est plus facile de réaliser deux pièces montées en rotation autour d'un axe coaxial qu'un système à déplacements linéaires sur glissières. Les tubes en rotation peuvent être très légers, ce qui permet d'obtenir des temps de réponse très courts du système d'asservissement. Enfin le prix de revient d'une lunette selon l'invention est moins élevé, à performances égales, que celui des lunettes selon ltart antérieur. La lunette selon l'invention résiste plus facilement aux normes sévères d'essais en température des matériels militaires. La figure 4 montre comment il est possible d'entrainer directement en rotation les tubes coaxiaux 8 et 9, indépendamment l'un de l'autre. Le tube intérieur 8 d'axe 10 est fermé à une de ses extrémités par une cloison plane 34. Un arbre 35 d'axe 10 est fixé sur la cloison 34 à l'extérieur du tube 8. L'extrémité libre de l'arbre 35 supporte le rotor 46- du moteur 26. Le stator 45 du moteur 26 est fixé à l'intérieur d'un bâti cylindrique fixe 36 entourant l'arbre 35. La piste sinusoldale du potentiomètre 28 est fixée aussi sur l'arbre 35 à proximité du rotor 46. Le curseur 27 du potentiomètre 28 est relié à une borne 48 fixée sur le bâti 36. Le tube extérieur 9 comporte un prolongement tubulaire coaxial 41 entourant l'arbre 35. Un tube auxiliaire 38 solidaire du bâti 36 est disposé coaxialement entre l'arbre 35 et le prolongement tubulaire 41. Deux roulement 39 et 40 sont placés entre l'arbre 35 et la surface cylindrique interne du tube 38, tandis que deux autres roulements 42 et 43 sont placés entre la surface cylindrique extérieure du tube 38 et la surface cylindrique interne du prolongement tubulaire 41. Sur la surface cylindrique extérieure du prolongement tubulaire 41 est fixé le rotor 44 du moteur 20, le stator 37 de ce moteur étant fixé à l'intérieur du bâti cylindrique 36. La piste linéaire du potentiomètre 22 est fixée aussi sur la surface cylindrique extérieure du prolongement tubulaire 41 à proximité du rotor 44. Le curseur 21 du potentiomètre 22 est relié à une borne 47 fixée sur le bâti 36. Le montage illustré par la figure 4 permet donc l'entraînement en rotation autour de l'axe 10 des tubes 8 et 9 respectivement par les moteur 26 et 20, ces moteurs entrainant aussi respectivement les potentiomètres 28 et 22. On voit aussi sur la figure 4 que la source de lumière éclairant la paroi interne du tube 8 peut avantageusement comporter une lampe 49 située à l'extérieur du tube 8, le rayonnement de cette lampe étant envoyé à travers une lentille 50 sur un miroir de renvoi 51 situé à l'intérieur du tube 8. On évite ainsi un échauffement exagère de ce tube. Sur la figure 3 est représentée une pièce 52 formée de deux coquilles assemblées renfermant un court faiseau incurvé composé d'une pluralité de fibres optiques en parallèle. Une section extrême 53 de ce faisceau est sensiblement circulaire et l'autre section extrême 54 est rectiligne. Cette pièce peut avantageusement remplacer le tube 8 muni de la fente rectiligne 13. il suffit pour cela de monter cette pièce en rotation autour de l'axe 10 en la fixant directement sur le rotor du moteur 26 de façon à faire coincîder avec l'axe 10 l'axe 55 perpendiculaire au centre de la section 53. Si on place alors une lampe de faible puissance en face de la section 53, le rayonnement de cette lampe est transmis par le faisceau à la section 54 qui constitue alors la raie lumineuse. Cette disposition à l'avantage de réduire considérablement la puissance de la source lumineuse nécessaire à la formation de la raie lumineuse. La lunette de visée selon l'invention peut être appliquée à l'orientation vers une cible d'un canon monté sur un char de combat. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier on peut sans sortir du cadre de l'invention, changer certaines dispositions et remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Lunette de visée pour orienter une arme capable de tirer sur une cible éloignée, comportant - un premier système optique disposé à proximité de l'arme et aligné sur un axe optique parallèle à la direction de tir de l'arme, ladite arme comportant des moyens pour déterminer l'écart angulaire entre la direction de la cible et la direction optimale à donner au tir de l'arme pour atteindre la cible, ces moyens étant capables de délivrer des signaux électriques représentatifs de cet écart, - des moyens pour orienter le premier système optique vers la cible, - des moyens pour former un repère ponctuel mobile dans le champ du premier système optique, - et des moyens sensibles auxdits signaux électriques pour amener le repère ponctuel en un point de visée, ce point définissant un axe de visée incliné dudit écart angulaire par rapport à l'axe optique, caractérisée en ce que - lesdits moyens pour former un repère ponctuel mobile dans le champ du système optique comportent . un premier tube opaque disposé à proximité du premier système optique, ce tube étant capable de tourner autour d'un axe de rotation coïncidant avec son axe, la paroi cylindrique de ce tube étant munie d'une fente hélicoldale coaxiale, . une raie lumineuse parallèle à l'axe de rotation montée en rotation autour de cet axe et disposée à l'intérieur et à faible distance du premier tube, de façon à créer sur la surface cylindrique du premier tube un point lumineux visible de l'extérieur du premier tube et situé à l'intersection de la fente hélicoldale et du plan axial passant par la raie lumineuse, . un deuxième système optique pour former une image du point lumineux dans le champ du premier système optique, cette image constituant ledit repère ponctuel - et que lesdits moyens pour amener le repère ponctuel au point de visée comportent une système d'asservissement commandant la rotation du premier tube et de la raie lumineuse autour dudit axe en fonction desdits signaux électriques. 2/ Lunette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte - un deuxième tube disposé coaxialement à l'intérieur du premier tube, capable de tourner autour de 1 'axe de rotation et muni d'une fente rectiligne parallèle sà -l'axe de rotation - et une source de lumière capable d'éclairer la fente rectiligne à l'intérieur du deuxième tube, la fente rectiligne éclairée constituant la raie lumineuse, la rotation de la raie lumineuse commandée par le système d'asservissement étant réalisée par rotation du deuxième tube. 3/ Lunette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte - une pièce capable de tourner autour de l'axe de rotation, cette pièce comportant un faisceau d'une pluralité de fibres optiques, une section extrême de ce faisceau étant sensiblement circulaire et l'autre section extrême du faisceau étant rectiligne, - et une source de lumière capable d'éclairer la section extrême circulaire du faisceau de fibres optique, la section extrême rectiligne constituant la raie lumineuse, la rotation de la raie lumineuse commandée par le système d'asservissement étant réalisée par rotation de ladite pièce. 4/ Lunette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième système optique comporte une lentille cylindrique dont les génératrices sont parallèles à l'axe de rotation. 5/ Lunette selon la revendication 4, caractérisée en ce que la courbure de la base de la surface cylindrique de la lentille cylindrique est dételée pour que les images des points lumineux formées par le deuxième système optique, soient coplanaires. 6/ Lunette selon la revendication 1, caractérisée en oe que le système d'asservissement comportant deux moteurs électriques, le premier tube et la raie lumineuse sont fixés directement respectivement sur les rotors de ces moteurs.