Brevet FR2459444A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne un instrument de pointage automatique destiné à un canon et plus pré- cisément à un canon d'artillerie de campagne tel qu'un obusier, assurant le pointage du canon de l'arme en direction déterminée en azimut, c'est-àdire dans un plan horizontal, aussi bien qu'en hauteur, c'est-à- dire dans un plan vertical. Dans les canons d'artillerie de ce type, le tube ou canon proprement dit est en général dirigé par rapport aux chariots inférieur et supérieur de l'affût par rotation autour de deux axes perpendiculaires, c'est- â-dire un axe pour le déplacement latéral (azimut) et un autre le déplacement en hauteur. En général, lors- qu'un canon est placé en position de tir, ses axes for- ment un certain angle avec le plan horizontal. En con- séquence, une rotation, par exemple autour de l'axe vertical provoque un changement de la direction du canon en azimut aussi bien qu'en hauteur. De même, un changement en hauteur, par rotation autour d'un axe horizontal, provoque un changement de la direction du canon non seulement en hauteur mais aussi en azimut. L'arme comporte un instrument de pointage ou dispositif de visée dans lequel le mouvement de pointage peut être observé afin que le pointage de l'arme vers un point particulier soit facilité. L'instrument com- porte une lunette qui peut être déplacée dans une certaine mesure par rapport au canon proprement dit. Une référence d'azimut est nécessaire à la détermina- tion d'un angle azimutal particulier de l'arme. Cette référence est habituellement indiquée dans le paysage par un ou plusieurs objets verticaux de référence, par exemple des poteaux verticaux de pointage, des mires verticales placées sur une plaque portant des images de symboles et projetées par un collimateur, etc. Cependant, ces objets de référence ne peuvent pas se trouver à une distance de l'arme telle que les erreurs de parallaxe, apparaissant lors du déplacement de l'arme, par exemple lors du tir, puissent être négli- gées. La description qui suit, faite en référence à la figure 2, décrit en détail la prise en considération de ces erreurs de parallaxe. Lorsque l'objet de référence est formé par un collimateur, il faut que l'axe principal du dispo- sitif existant de visée de l'arme soit parallèle à l'axe du collimateur. Le pointage de l'arme en azimut est réalisé, dans le cas le plus simple, c'est-à-dire lorsque l'arme est de niveau, par introduction d'un angle différence déterminé par l'angle azimutal réel et l'axe du collimateur. La position du dispositif de visée est alors modifiée d'un angle différence corres- pondant par rapport au canon (chariot supérieur de l'affût) et elle est ensuite fixée. Le chariot supé- rieur est alors déplacé latéralement par rapport au sol (chariot inférieur de l'affût) jusqu'à ce que la ligne de mire de la lunette et la mire du collimateur coin- cident. De cette manière, le canon a un angle azimutal ou gisement convenable. Le pointage de l'arme en hau- teur peut alors être réalisé de manière classique, à l'aide d'un niveau à quadrants. L'instrument de pointage peut avantageusement comporter une lunette ou un dispositif de visée de type panoramique qui comprend essentiellement un prisme supé- rieur pouvant tourner autour d'un axe vertical et un oculaire et un objectif fixes. Un prisme de redresse- ment est monté entre le prisme supérieur et l'objectif afin qu'il compense le roulement de l'image dû à la rotation du prisme supérieur. Dans le cas le plus géné- ral dans lequel l'arme n'a pas été mise de niveau, c'est-à-dire n'est pas placée bien horizontalement, on sait déjà utiliser des instruments de pointage dans lesquels la lunette est montée sur une plate-forme sus- pendue à la cardan. Cette plate-forme est mise à niveau à l'aide d'un niveau à bulle ou analogue. Lors du dépla- cement latéral d'une arme ayant un instrument de poin- tage de ce type, l'inclinaison du sol varie et la plate- forme doit être remise à niveau. Le niveau de la plate- forme est aussi modifié lorsque l'inclinaison du canon est changée. L'opération de mise à niveau peut être ef- fectuée totalement à la main, maiscette opération prend beaucoup de temps car quatre angles doivent être réglés de façon répétée jusqu'à ce qu'ils convergent sur le résultat voulu. On sait aussi effectuer une mise à niveau de la plate-forme d'une manière totalement automatique. Un inconvénient d'un tel instrument est cependant que le couplage existant entre les déplacements latéral et en inclinaison ne peut pas être éliminé de façon générale. L'invention concerne un instrument de pointage dans lequel l'inclinaison du sol peut être compensée d'une manière simple, sans réglage prenant beaucoup de temps. Le dispositif de pointage selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait que le dispo- sitif optique existant de redressement d'image est utilisé pour la compensation de l'inclinaison du sol (en plus de son utilisation classique pour la combi- naison du roulement de l'image dû à la rotation du prisme supérieur). Le dispositif optique de redressement d'image comprend avantageusement un prisme de redressement des- tiné à tourner avec une vitesse correspondant à la moitié de la vitesse angulaire de déplacement latéral afin que le roulement de l'image soit compensé et l'in- clinaison du sol est aussi compensée par rotation du prisme d'un angle supplémentaire à l'angle précédent correspondant à la moitié du déplacement angulaire la- téral. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: * - la figure 1 est une perspective d'un instru- ment de pointage automatique de type panoramique; - la figure 2 est un schéma montrant comment les erreurs de parallaxe peuvent être éliminées lors- - qu'un collimateur forme un objet de référence; - la figure 3 est une perspective d'un instru- ment de pointage selon l'invention; et - la figure 4 est undiagramme synoptique d'un instrument de pointage et des composants associés. La figure 1 représente un instrument de poin- tage automatique de type panoramique qui comporte une plate-forme suspendue à la cardan, ayant un boîtier 1 d'instrument monté de façon qu'il puisse tourner autour d'un arbreexterne 2 de cardan (axe de rotation latérale) qui est parallèle à l'axe de l'âme de l'arme, et d'un arbre interne 3 de cardan (axe d'inclinaison) qui est perpendiculaire à l'arbre externe, c'est-à-dire paral- lèle à l'axe considéré comme horizontal. Le joint de car- dan de l'instrument porte la référence O sur la figure 1. Le boîtier 1 de l'instrument est monté sur un organe 4 d'un châssis de déplacement latéral, pou- vant tourner sur un organe 5 de déplacement en hauteur, ayant deux bras 6 d'étrier qui sont articulés sur un support 7. Ce dernier comporte en outre un organe 8 de montage d'un dispositif de visée. La partie supérieure de l'instrument comporte un arbre tubulaire allongé 9 dirigé vers le haut, comme dans un périscope, et passant-dans le boîtier 1 de l'instrument, cet arbre portant un prisme supérieur 10. L'arbre tubulaire 9, associé au prisme supérieur 10, peut tourner autour de l'axe vertical de l'instrument- lors du réglage de l'angle azimutal (gisement). Le prisme supérieur peut aussi tourner autour d'un axe horizontal sous la commande d'une vis 11. L'instrument comporte, en plus duprisme supérieur 10, les éléments principaux habituels tels qu'un objectif, un prisme, une plaque de pointage ou portant des symboles et un oculaire 12. Ces différents éléments sont classiques et on ne les décrits pas plus en détail. L'instrument de visée comporte en outre un système optique de redressement d'image, habituellement un prisme redresseur, un prisme réflecteur de Dove ou un prisme en queue d'aronde, mis en rotation à une vi- tesse correspondant à la moitié de la vitesse de rota- tion azimutale. Ces éléments optiques eux-mêmes sont déjà connus et on ne les a donc pas représentés sur la figure. Lors de l'utilisation d'un instrument de pointage du type considéré, il faut, comme indiqué pré- cédemment, que l'erreur de parallaxe qui se présente lors de la détermination de la direction de référence en azimut soit prise en considération et que l'incli- naison du sol soit aussi compensée. La figure 2 montre comment des erreurs de Parallaxe peuvent être éliminées lors de l'utilisation d'un collimateur d'artillerie formant un objet de ré- férence. Le collimateur ou son projecteur forme une image d'une plaque de pointage horizontal qui porte des repères verticaux, certains ayant des références numériques de manière classique. Le dispositif exis- tant de visée de l'arme est placé au point S sur la figure et le collimateur au point K. L'axe principal du dispositif de visée doit être placé parallèlement à l'axe du collimateur. L'opération peut être réali- sée de manière que l'opérateur de l'arme, lorsqu'il pointe, s'assure que les repères correspondant aux mêmes identifications se déplacent en coïncidence, par exemple que l'image du repère V 10, correspondant par exemple à 10 mrad à gauche, se déplace en coïncidence avec le repère V 10 de la lunette. De cette manière, le parallélisme des axes a bien été établi. Lors de la compensation de l'inclinaison du sol dans les instruments classiques de pointage, le boîtier de l'instrument est d'abord réglé horizontale- ment à l'aide d'un niveau à bulle ou analogue. La rota- tion du boîtier de l'instrument autour de l'arbre inter- ne de la suspension à cardan correspond alors à la hauteur véritable du canon alors que sa rotation autour de l'arbre externe de la suspension correspond à l'in- clinaison existante du sol, dans la direction réelle de pointage. - La ligne de visée de la lunette peut être dé- placée latéralement, correspondant aussi à un déplacement azimutal lorsque le boîtier de l'instrument est de niveau. L'importance de cette rotation doit être égale à l'angle azimutal réel réduit de la référence azimutale. Le ré- glage de la lunette en hauteur ne doit compenser que l'erreur de parallaxe entre la référence de pointage et l'arme, en hauteur. Lorsqu'une arme ayant un ins- trument de ce type est pointée en azimut, l'inclinaison du sol change et la plate-forme doit être remise à ni- veau. La position horizontale change aussi lorsque le canon est déplacé en hauteur. Lorsqu'elle est réalisée à la main, cette opération comporte des réglages suc- cessifs de quatre angles jusqu'à ce que ceux-ci aient pris les valeurs voulues. Dans les dispositifs connus, même lorsque la mise à niveau de la plateforme peut être réalisée automatiquement, le couplage existant entre le poin- tage en azimut et le pointage en hauteur n'est pas éliminé en général. Le dispositif de visée panoramique représenté sur la figure 1 est modifié afin qu'il remé- die à cet inconvénient et que le prisme de redressement d'image puisse être tourné par un dispositif d'asser- vissement, d'un autre angle qui s'ajoute à l'angle correspondant à la moitié du déplacement angulaire latéral. Lorsque cet angle supplémentaire correspond à l'inclinaison du sol, suivant la ligne de visée, cette inclinaison du sol peut être compensée de manière simple dans un instrument de type panoramique, ayant son axe de rotation latérale parallèle à l'axe de rotation latérale de l'arme et un axe de hauteur perpendiculaire à l'axe précédent. La partie supérieure du dispositif de visée et son prisme supérieur sont tous deux commandés de manière asservie si bien que la ligne de visée peut être réglée en azimut entre + 1800 et -180 et dans un intervalle convenable, par exemple de - 100 en hauteur. La figure 3 représente la disposition d'un instrument de pointage selon un mode de réalisation de l'invention, fixé à une base 13 de manière que l'axe de déplacement latéral soit parallèle à l'axe de déplacement latéral de l'arme alors-que l'axe de hauteur est perpendiculaire à l'axe précédent. L'ins- trument comporte une partie supérieure externe rota- tive 14 et un bottier 15 de dispositif de visée con- tenant le système optique de redressement d'image et un dispositif d'asservissement. La lunette 16 est pla- cée sous le système optique de redressement. L'ins- trument comporte en outre un dispositif d'affichage et un occulaire 17 dans lequel l'opérateur voit la région de la cible. La figure 4 est un diagramme synoptique de l'instrument de pointage et des différents composants associés. On utilise les désignations suivantes pour la description de la figure: Sg azimut du canon, prévu ou instantané U hauteur du canon, prévue ou instantanée sv déplacement angulaire latéral de la partie supérieure du dispositif de visée hv hauteur de la ligne de visée par rapport au dispositif de visée arr référence azimutale mlo inclinaison du sol pour la ligne de visée (rotation latérale) pour des réglages d'azimut et de hauteur correspond à 0 par rapport au chariot supérieur de l'affut de l'arme no déplacement angulaire d'inclinaison de la ligne de visée pour des réglages en azimut et en hauteur égaux à 0 ml et n comme indiqué précédemment, mais pour des valeurs arbitraires de sv et hv nrr déplacement angulaire d'inclinaison pour la référence de pointage Xg hauteur du canon par rapport au chariot supérieur de l'affût L'appareil comprend les principales parties suivantes. Un panneau 18 porte des dispositifs 19 à 22 destinés au réglage des valeurs introduites des para- mètres eg, U, err et nrr ainsi qu'un dispositif 23 in- diquant le mode de fonctionnement et une unité 24 destinée à recevoir des données d'une unité centrale de traitement ou analogue. Le panneau est relié à une unité 25 de calcul destinée à évaluer les calculs né- cessaires. L'unité 25 est reliée à un dispositif 26 de visée panoramique comme décrit précédemment, com- prenant un dispositif d'asservissement destiné à com- mander les déplacements en azimut et en hauteur, un dispositif de correction d'image commandé de manière asservie, et un dispositif 27 d'affichage. Un dispositif 28 à pendule est placé à la partie inférieure du dispositif de visée et est desti- né à mesurer l'inclinaison par rapport au sol de la ligne de visée ainsi que le déplacement angulaire d'in- clinaison (mlo et no respectivement), ces signaux étant transmis à l'unité de calcul. Celle-ci est aussi reliéeà un capteur 29 d'angle qui détermine la hauteur instantanée du canon de l'arme par rapport au chariot supérieur de l'affût. On peut résumer le fonctionnement de l'appa- reil de la manière suivante. On suppose que l'arme est commandée en fonction de ses angles propres, c'est-à- dire eg et Xg et que le commutateur 23 qui fixe le mode de fonctionnement est réglé sur le fonctionnement normal. Les valeurs voulues de l'azimut Zg et de la hauteur Xg peuvent être transmises par l'unité centrale de traitement directement par le dispositif récepteur 24 à l'unité 25 de calcul. Dans une variante, l'in- formation peut être téléphonée à l'opérateur et dans ce cas l'unité de calcul est reliée par l'intermédiaire d'un organe 30 de commutation aux dispositifs 19 et pour le réglage manuel de l'azimut Sg et de la hau- teur U voulu. La référence d'azimut 6rr et le dépla- cement angulaire d'inclinaison de la référence de pointage sont alors réglés à l'aide des commutateurs 21 et 22 respectivement. Un calcul de l'azimut et de la hauteur né- cessaires (sv et hv respectivement) et de l'angle ml peut alors être effectué avec ces valeurs et les va- leurs obtenues sont transmises au dispositif 26 de visée et introduites automatiquement par les disposi- tifs d'asservissement. L'opérateur pointe alors l'arme en azimut, de manière classique,si bien qu'il observe la référence de pointage dans le champ de vision du dispositif de visée. L'angle de déplacement en inclinaison nrr est alors réglé. L'appareil peut alors calculer de façon continue les valeurs angulaires sv, hv et ml. L'opé- rateur règle alors l'arme en hauteur afin que les con- ditions décrites dans l'introduction soient satisfai- tes, lors de la comparaison avec une plaque de poin- tage et une image donnée par un projecteur. L'opéra- teur observe dans le dispositif d'affichage la valeur voulue et la valeur instantanée de la hauteur Xg du canon par rapport au chariot supérieur de l'affût. L'arme est alors réglée en hauteur jusqu'à ce que la valeur instantanée de la hauteur coïncide avec la va- leur voulue, et les réglages sont enfin vérifiés. - 10 REVENDICATIONS 1. Instrument de pointage automatique destiné à un canon, notamment un canon d'artillerie de campagne, destiné à pointer le canon dans une direction particu- lière en azimut, c'est-à-dire dans le plan horizontal, aussi bien qu'en hauteur, c'est-à-dire dans le plan vertical, ledit instrument étant du type qui comporte une partie supérieure rotative,(14) et un système op- tique de redressement d'image destiné à compenser le roulement de l'image dû à la rotation de la partie supérieure du dispositif de visée en azimut, ledit ins- trument étant caractérisé en ce que le système optique de redressement de l'image est aussi utilisé pour la compensation de l'inclinaison du sol. 2. Instrument selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le système optique de redressement de l'image comprend un prisme redresseur destiné à tourner avec une vitesse correspondant à la moitié de la vitesse de rotation en azimut afin qu'il com- pense le roulement de l'image, et destiné à tourner d'un autre angle qui s'ajoute à l'angle correspondant à la moitié du déplacement latéral angulaire, afin qu'il compense l'inclinaison du sol. 3. Instrument selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif (28) à pen- dule destiné à mesurer l'inclinaison par rapport au sol de la ligne de visée ainsi que son déplacement angulaire en inclinaison (mlo et no respectivement), les signaux correspondants étant transmis à une unité de calcul (25) destinée à déterminer l'azimut et la hauteur nécessaires (sv et hv respectivement) et l'in- clinaison du sol (ml), les valeurs obtenues étant transmises à l'instrument et réglées automatiquement par des dispositifs d'asservissement.- 4. Instrument selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'unité (25) de calcul est reliée à un panneau (18) ayant des dispositifs (19-23) de il commutation destinés à régler les valeurs voulues d'azi- mut et de hauteur, la référence azimutale et le dépla- cement angulaire en inclinaison de la référence, ainsi que le mode de fonctionnement. 5. Instrument selon la revendication 4, caracté- risé en ce que le panneau (18) comporte un dispositif (24, 30) destiné à transmettre les valeurs voulues de l'azimut et de la hauteur de calcul ou à un dispositif (19, 20) de réglage ma- nuel de l'azimut et de la hauteur.