Brevet FR2479443A1 — publié le 19811002

I.ECANi-SiE iOUR FUB-E DE t ROJ CTILF GIRA;T L'invention a pour objet un mécanisme pour fusée de projec- tile girant, destiné principalement à coopérer avec des dis- positifs de commande, de sécurité, de temporisation en leur fournissant, sous l'action de la force centrifuge un couple déterminé. Un connaît déjà des mécanismes de ce genre dans lesquels le pignon denté est entraîné par une crémaillère lestée se dé- plaçant transversalement à l'axe de la fusée sous l'action de la force centrifuge de giration de la fusée. Ces mécanis- mes présentent l'inconvénient de développer un couple moteur qui augmente linéairement. On conraît également des mécanismes dans lesquels le pignon denté est entraîné par un secteur denté ou une roue lestée sensibles à l'action de la force centrifuge d- -iration de la. fusée. Ces mécanismes nrésentent l' .on.véniert ée- lopper un couple moteur sinusoidal. lar consécuenit, aucun de ces mécanismes connus ne convient pour l'enrraîne..ent de mécanismes régulateurs Qui doivent être sourmis à un couple moteur sensiblement constant. Le mécanisme salon. l'invention, qui tend à remédier aux in- convénienta ies mécanismes susdits, est caractérisé en ce qu'il comporte un mobile primaire et au moins un mobile se- daire ayant leurs centres de gravité excentrés par rapport à l'axe de giration du projectile, s'engrenant directement ou indirectement entre eux, leurs deux mouvements étant ainsi asservis, les deux forces centrifuges variables engendrées par chacun des mobiles déterminent deux couples centrifuges variables, et en ce que, au repos, la position relative des centres de gravité de chacun des mobiles est choisie de façr zr aue le coutle résultant oui est la somme algébricue des deux courles centrifuges ait l'allure désirée. -2- Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du mécanisme selon l'inven- tion et des variantes. La fig.l en est une vue en coupe transversale de la fusée. La fig.2 en est une vue en coupe axiale de la fusée. La fig.3 est un premier diagramme du couple moteur développé par le mécanisme représenté aux fig.l et 2. La fig. 4 est un second diagramme du couple moteur développé par le mécanisme représenté aux fig.l et 2. La fig. 5 est une vue semblable à la fig.1 d'une première variante. la fig. 6 est un diagramme du couple moteur développé rar le mécanisme représenté à la fig.5. La fig.7 est une vue semblable à la fig.1 d'une seconde va- riante. La fig.8 est une vue semblable à la fig.l d'une troisième variante. La fig.9 est une vue semblable à la fig.l d'une auatrièrme variante. La fig. 10 est une vue semblable à la fig.l d'une cincuièm variante. La fig.ll est un diagramme du couple moteur développé par le mécanisme représenté à la fig.10. La fig. 12 est une vue semblable à la fig.l d'une sixième variante. Les fig.13 et 14 sont des vues en coupe axiale de la fusée, à angle droit l'une par rapport à l'autre, représentant le mécanisme de la fig.9 monté sur le dispositif de sécurité de trajectoire de la fusée, Le mécanisme représenté aux fig.l et 2 comprend un mobile 1 et un mobile 2. Le mobile 1, qui pivote autour d'un arbre 3, est une roue de centre de gravité en 5 comportant une dentu- re d'engrenage 4. le mobile 2, qui pivote autour d'un arbre 6, est une roue de centre de gravité en 8 comportant une den- ture d'engrenage 7. La denture 7 du mobile 2 engrène avec la denture 4 du mobile 1. Les mouvements des deux mobiles 1 et 2 sont asservis. Le mobile 1 engrène également avec un pign denté 9 solidaire d'un arbre 10 dont l'axe coîncide avec l'a- xe de giration 11 du projectile. Lé centre de rotation du mobile 1 est à la distance al du centre de giration 11. Le centre de gravité 5 du mobile 1 est à la distance bl de l'a- xe de l'arbre 1. Le centre de rotation du mobile 2 est à la distance a2 du centre de giration 11. Le centre de gravité 8 du mobile 2 est à la distance b2 de l'axe de l'arbre 6. Le mécanisme centrifuge est monté dans une fusée de projecti- le qui tourne à la vitesse W p autour du centre de giration 11. La force centrifuge provoquée par la rotation angulaire / p détermine pour chacun des mobiles 1 et 2 un couple cen- trifuge sinusoidal qui a pour valeur C= m.J2.a.bj sin( '= Cmaxi sin étant l'angle que forme le rayon passant par le centre de gravité avec la droite reliant le centre de giration 11 au centre de pivotement du mobile considéré (3 ou 6). Le couple centrifuge Cl fait tourner le mobile 1 dans le sens de la flèche 12. le centre de gravité 5 du mobile 1 s'éloigne du centre de giration 11. le couple Ci est positif; le mobile 3C 1 est moteur. Le couple centrifuge C2 fait tourner le mobile 2 dans le sens de la flèche 13. Le centre de gravité 8 du mo- bile 2 se rapproche du centre de giration 11. Le couple 02 -4- est négatif; le mobile 2 est un frein. Les arbres 3, 6 et 10 sont logés dans les alésages de deux platines 14 et 15, main- tenues et centrées par des entretoises non représentées. L'axe 10 passant par le centre de giration 11 et le centre de pivotement d'un-mobile (axe 16 ou 17) divise le plan en deux zones, une zone o le couple est positif et une zone o le couple est négatif. A la limite, soit sur l'axe 16 ou 17 le couple correspondant est nul. Lorsque le centre de gravité d'un mobile est sur la perpendiculaire à l'un des axes 16 ou 17 et qui passe par le point de rotation du mobile, le couple centrifuge est maximum. Les deux axes perpendiculaires sont représentés en 18 et 19. On a représenté à la fig.3, graphiquement, les valeurs des couples des mobiles 1 et 2, en prenant pour origine des axes la droite passant par le couple maximum. Dans ce cas, la for- mule du couple devient: C1 = C1 maxi.cos o passe du point 21 au point 22. Le mobile 2 effectue une rota- tion de - à +. Le couple passe du point 23 au point 24, en passant par le point C* mati' qui est le couple C2 meai réduit à l'axe de rotation du mobile 1. On a donc * r 1 C 2 maii = C2 maxi r 2 ou r1 et r2 sont les rayons primitifs des dentures des mobi- les 1 et 2. Le couple résultant est la somme algébrique de C1 et C2. On réalise la condition suivante: C12 = Ci maxi + C 2 maxi; -5- On obtient alors le point 25 qui est sur la droite 21-22. Le couple résultant Cres est représenté en trait point;on constate qu'il est pratiquement constant. Comme représenté sur le diagramme de la fig.3, les deux cou- ples Ci maxi et C 2 maxi ont lieu simultanément; les deux couples maxi sont sur l'axe vertical 26; les angles,/ dont lus sur la droite horizontale 27 et les angles f sur la droi- te horizontale 28. Dans l'exemple décrit, o varie de -60 à +600; B varie de - 90 à + 90 . Le calcul indique que le couple résultant va- rie de i 1,6%. On a représenté à la fig.4 les couples Cl et C* pour dos an- gles 0 que 900, mais varie énormément pour ' que 90 . On a représenté à la fig.5 un mécanisme centrifuge semblable à celui des fig.1 et 2. Les deux couples Cl maxi etC2 maxi nt lieu simultanément, mais la rotation des mobiles n'est pas symétrique par rapport à l'axe des couples maxi: 20., varie de - 70 à + 50 et f varie de-1050 à + 75 . Dans ce cas également, le mobile 1 est moteur et le mobile 2 est un frein. On a représenté aur a fig.6, graphiquement, les valeurs Ci et 2 Le couple résultant Cres est représenté en trait-point; 2 res on constate qu'il est pratiquement constant. Le calcul indique que ce couple résultant varie de 1,9%. On a représenté à la fig.7 un mécanique centrifuge semblable à celui décrit sur les fig.l et 2 comportant un mobile,l moteur et le mobile 2 servant de frein. Le mobile moteur 1 engrène avec un pignon 31 pivoté en 32 et solidaire d'une roue 33 qui engrène avec le pignon 9. On a introduit entre le mobile moteur et le pignon 9 un multiplicateur de vitesse. Le fonctionnement 2479445- -6- de ce mécanisme est semblable à celui des mécanismes décrits précédemment. Dans tous les exemples décrits ci-dessus, le mobile moteur 1 engrène directement avec le mobile frein 2 et la sortie du mécanisme centrifuge a lieu sur l'arbre 10 d'un pignon9, arbre qui est placé sur l'axe de giration du projectile. - Toutefois, le pignon 9 ne doit pas e re nécessairement pla- cé sur l'axe de giration; il peut e: engrener soit avec le mobile moteur 1, soit avec le mobile de freinage 2. La sortie du mécanisme centrifuge peut également s'effectuer soit par l'arbre 3 du mobile 1, soit par l'arbre 6 du mobile 2. On a représenté à la fig.8 un mécanisme centrifuge comportant le mobile moteur 1, le mobile de freinage 2 et le pignon 9; les mobiles 1 et 2 n'engrènent pas directement. Leurs mouve- ments sont asservis Par l'intermédiaire du pigncrn 9. Le fonc- tionnement est semblable à celui des mécanismes centrifuges décrites précédemment. On a représenté à la fig.9 un mécanisme centrifuge semblable. - à celui décrit sur la fig.8 comportant le mobile moteur 1, le mobile frein 2 et le pignon 9. Les axes des mobiles 1 et 2 sont sur un diamètre passant par le centre de giration l. On réalise ainsi un mécanisme symétrique par rapport à cet axe. Dans les exemples décrits, les mobiles 1 et 2 sont constitués par des masses rotatives. Les roues 1 et 2 peuvent être rem- placées par des secteurs dentés rotatifs. Les roues 1 et 2 peuvent comporter des masses rapportées permettant de fixer avec exactitude la position de leur centre de gravité. Alter- nativement, des lumières (perforation du voile de la roue) permettent de fixer la position du centre de gravité. On a représenté à la fig.lO un mécanisme centrifuge corpor- tant une crémaillère 41 guidée dans un logement diamétral 42 -7- d'une platine 43. L'axe 11 de la platine est le centre de giration du projectile. La crémaillère 41 comporte deux den- tures d'engrenage 44 et 45. Au repos, le centre de gravité de la crémaillère 41 est en 46. Après le fonctionnement, le centre de gravité se trouve en 47. La crémaillère 41 remplace le mobile moteur 1 des exemples précédents. La denture 44 de la crémailke41 engrène avec la denture 48 d'une roue dentée 49. La denture 45 de la crémaillère 41 en- grène avec le pignon 9 solidaire de l'arbre 10. le centre de gravité de la roue dentée 49 est, au repos, en 50. la cré- maillère 41 se déplace dans le sens de la flèche 51. la roue dentée 49 tourne dans le sens de la flèche 52. En conséquence, la crémaillère effectue un déplacement radial dl, et la roue dentée 49 effectue une rotation de +90 à -90. La vitesse de giration du projectile est 'p la force centrifuge de la cre- p maillère 41 détermine sur le pignron 9 ur couple moteur proror- tionnel au rayon du centre de gravité, donc un couple linéaire, tandis que le couple centrifuge de la roue dentée 49 est sinu- soidal. la position du centre de gravité de la roue dentée 49 est choi- sie de façon que le couple centrifuge soit nul, lorsque la cré- maillère est au milieu de son déplacement, c'est-à-dire lors- qu'elle a effectué un parcours dl. On constate qu'au départ, la roue dentée 49 est motrice et, qu'après une rotation de 90 elle devient un frein. Le fonctionnement de ce mécanisme cen- trifuge est semblable à celui des mécanismes décrits précédem- ment. La fig.ll représente, diagrammatiquemment, les couples centri- fuges de la crémaillère 41 et de la roue dentée 49. La droite 53 représente graphiquement le couple moteur de la crémaillère qui se déplace du point 46 au point 47. La sinusoide 54 repré- sente le couple de la roue dentée 49. Le couple résultant Cr.e est représenté en trait-point. -&- 1-our un angle P de 90 , le calcul montre que les variations du couple résultant Cres sont de 12%. Ces variations peu- vent être diminuées si l'on agrandit le diamètre de la roue dentée 49, donc si on diminue la valeur de, car la sinuso- Mde se rapproche de plus en plus d'une droite. On a représenté sur la figure 12 un mécanisme centrifuge com- portant une crémaillère 41 guidée dans un logement 42 d'une platine 43. L'axe ll de la platine est le centre de giration du projectile. La crémaillère 41 comporte une denture 45 oui engrène avec le pignon 9, solidaire de l'arbre 10. Le pignon 9 engrène avec une roue dentée 49. Le fonctionnement de ce mécanisme centrifuge est identique à celui du mécanisme dé- crit ci-dessus. La crémaillèr motrice n'est pas reliée di- rectement à la roue dentée 49. Dans tous les exemples décrits, l'angle total de rotation de c la roue de freinage est plus grand que l'angle total de rota- tion de la roue motrice. Le mobile moteur pourrait servir ten.- porairement de frein, tandis que l'autre mobile serait tempo- rairement moteur. On a cherché à obtenir un couple pratiquement constant. La meilleure solution est obtenue lorsque les couples maxi des deux mobiles ont lieu simultanément. Les mécanismes centrifuges décrits peuvent servir à entrainer toutes sortes de mécanismes utilisés dans les fusées girantes, tels que des régulateurs de vitesse à échappement, des méca- nismes de sécurité, de temporisation, de commande et des méca- nismes à inertie. Ils peuvent également entraîner un généra- teur électrique ou un alternateur électrique pour fournir à la fusée l'énergie dont elle a besoin. Les mécanismes centrifuges du genre décrit pourraient compren- dre un mobile moteur et deux mobiles de freinage, ou deux o- -2479443 -9- biles moteurs et deux mobiles de freinage, ou un nombre quelconque de mobiles moteurs associés à un nombre quelcon- que de mobiles de freinage. On a représenté aux fig. 13 et 14 l'utilisation d'un méca- nisme selon la fig.8 comme moteur d'un mécanisme de tempo- risation destiné à libérer le mécanisme de sécurité de dé- tonateur d'une fusée pour projectile girant. L'arbre 10, solidaire du pignon denté 9, porte la roue d'é- chappement 55 du mécanisme de temporisation qui est ainsi mis en marche lorsque le pignon 9 est entraîné en rotation sous l'effet de la force centrifuge de giration du projectile. Les dents de la roue d'échappement 55 coopèrent alors alter- nativement avec les secteurs cylindriques 56,57 du balancier 58, arrès libération de ce dernier lors du départ du coup, pour entretenir ses oscillations et déverrouiller après une période de ten'oes déterminée le rotor porte-amorce 59 de la fusée qui prend alors sa position de mise à feu, de façon connue. -10- R E V E N D I CAT I0 S 1. Mécanisme pour fusée de projectile girant destiné prin- cipalement à coopérer avec des dispositifs de commande, de sécurité, de temporisation en leur fournissant, sous l'ac- tion de la force centrifuge, un couple déterminé, c a r a c- t é r i s é en ce qu'il comporte un mobile primaire (1) et au moins un mobile secondaire (2) ayant leurs centres de gravité (5,8) excentrée par rapport à l'axe de giration du projectile, s'engrenant directement ou indirectement entre eux, leurs deux mouvements étant ainsi asservis, les deux forces centrifuges variables engendrées par chacun des mobi- les déterminent deux couples centrifuges variables, et en ce que, au repos, la position relative des centres de gravi- té (5,8) de chacun des mobiles est choisie de façon que le couple résultant qui est la somme algébrique des deux courlis centrifuges ait l'allure désirée. 2. mécanisme selon la revendication 1, c a r a c t e r i s en ce que, pendant la plus grande partie au moins de la d-- rée de fonctionnement, le mobile primaire (l) fournit un couple centrifuge positif et le mobile secondaire (2) un cou- ple centrifuge négatif. 3. Mécanisme selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que, pendant la plus grande partie au moins de la du- rée de fonctionnement, le mobile primaire (1) fournit un cou- ple centrifuge positif, et le mobile secondaire (2) un cou- ple alternativement positif et négatif ou vice versa. 4. Mécanisme selon la revendication 1, c a r a c t é-r i s é en ce que le couple résultant appliqué sur l'arbre (10) est approximativement constant. 5. Mécanisme selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'arbre (10) du pignon denté coîncide avec l'axe (11) de giration du projectile. -1i- 6. Eiécanisme selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le mobile moteur (1) engrère le pignor. denté (9) par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse (31-35). 7. Mécanisme selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le premier mobile (1) engrène le second mobile (2) par l'intermédiaire du pignon denté (9). 8. Mécanisme selon la revendication 1, c a r a c t é r i s en ce qu'au moins un des mobiles (1) est une roue dentée. 9. Nécanisme selon la revendication 1, c a r a c t é r i s e en ce qu'au moins un des mobiles est un secteur denté rotati. 10. Mécanisme selon la revendication 1, c a r a c t é r i s.é en ce qu'au moins un des mobiles est une crémaillère (4i) dé- plaçable transversalement à l'axe de la fusée. 11. kécarisme selon la revendication 19 c a r a c t é r i s en ce cue deux des mobiles (41,49)fonctionnent en alternarc-, l'un comme organe moteur et l'autre co.mm.e frein et vice versa. 12. mécan.sme selon les revendications 1 et 7, c-a r a c é- r i s é en ce que l'arbre (10) solidaire du pignon denté ' porte la roue d'échappement d'un dispositif de temporisatior à balancier de la fusée dont il assure l'entrainement.