Brevet FR2492965A1 — publié le 19820430

La présente invention concerne un dispositif de réduction de la dispersion du tir d'un système d'arme, due à l'arme elle-même lors du tir, cette arme comprenant un système d'asservissement destiné à pointer l'arme sur une cible. La dispersion des tirs provoquée par l'arme elle- même lors du tir est habituellement appelée "dispersion du tir de l'arme" et on utilise cette expression dans la suite du présent mémoire. Dans un système d'arme complet, par exemple les armes anti-aériennes, un certain nombre de facteurs peu- vent provoquer une dispersion das tirs. Jusqu'à présent, la contribution de l'appareillage de réglage de tir s'est révélée la plus importante, ceci indiquant que, dans les systèmes connus d'arme, les efforts ont été essentiellement concentrés sur le problème de la réduction de la contribu- tion due à l'appareillage de réglage du tir. C'est aussi la raison pour laquelle la réduction des autres contri- butions à la dispersion des tirs, par exemple la disper- sion du tir de l'arme, n'a pas présenté une importance aussi grande jusqu'à présent. Cependant, comme on peut maintenant déterminer avec une grande précision la position d'une cible et comme on utilise des ordinateurs élaborés dans les appareillages de réglage de tir, ces conditions changent. A titre d'exem- ple, on peut indiquer que la contribution de l'appareillage de réglage de tir à la dispersion des tirs a été de 3 à 5 mrad et que la dispersion du tir de l'arme a été d'en- viron 0,5 à 2 mrad. Actuellement, on peut réduire la dis- persion due au réglage de l'arme à une valeur comprise entre 1 et 3 mrad, c'est-à-dire à une valeur du même ordre de grandeur que la dispersion du tir de l'arme. Cela si- gnifie qu'on consacre aussi maintenant des efforts à la résolution du problème posé par la réduction de la dis- persion du tir de l'arme. La dispersion du tir de l'arme est essentiellement provoquée par les mouvements oscillants du canon de l'arme et du système élévateur et ces mouvements sont pro- voqués par le tir. Dans le cas des armes automatiques ayant une fréquence élevée de tir et qui par exemple tirent des séries de dix coups, la dispersion du tir de l'arme est représentée sous forme d'une dispersion des points d'impact à la fois en gisement et en hauteur. Les points d'impact du second au dixième tir, dans une telle série automatique, se trouvent en général à une hauteur diffé- rente de celle du premier coup de la série. Suivant la position réelle du canon de l'arme mobile lorsque le coup suivant d'une série est tiré automatiquement, le point d'impact se trouve dans la partie supérieure ou la partie inférieure du dessin de dispersion. La fréquence des coups et l'intervalle de temps séparant ceux-ci varient suivant par exemple le nombre de coups dans le système de charge- ment de l'arme,la température, les jeux et les frottements de l'articulation de réglage en hauteur et dans le mécanisme de réglage en hauteur. La fréquence et l'intervalle de temps varient souvent de - 10 % et provoquent ainsi une variation de la dispersion du tir de l'arme. L'importance de la dispersion du tir de l'arme est déterminée dans une grande mesure par la position angulaire de la bouche du canon lors du tir. La position angulaire de cette bouche dépend des mouvements oscillants, essentiellement des oscillations de flexion, présentés par le canon de l'arme et des mouvements oscillants du système élévateur par rapport au chariot supérieur. Les oscillations du chariot supérieur sont cependant souvent plus petites et ne contribuent que très peu à la dispersion du tir de l'arme. Les mouvements oscillants du canon de l'arme et du système de réglage en hauteur ont plusieurs causes, et ils dépendent par exemple des forces appliquées dans les freins de recul, des forces de recul appliquées au chariot supérieur, des forces créées par le mécanisme à vis lors de la fermeture, de l'ouverture et du charge- ment de la chambre du canon. 3 2492965 Une étude des mouvements oscillants a montré que différentes armes individuelles présentent des os- cillations analogues et que les paramètres tels que les jeux et la rigidité des armes ont un certain effet sur les oscillations. Il n'y a pas de relation très nette entre le résultat du tir et les jeux dans différentes armes. On doit mesurer les amplitudes des mouvements oscil- lants à différents emplacements sur l'arme afin d'avoir une idée du mouvement oscillant résultant. Ces mouvements oscillants peuvent par exemple être enregistrés entre la partie du canon qui est adjacente à la chambre et le chariot supérieur, entre le bloc de culasse et le chariot supérieur, et entre le canon et le sol. Dans un tel cas, la contribution la plus grande à la position angulaire de la bouche provient des mouvements oscillants relatifs du système élévateur et du chariot supérieur, du canon de l'arme et du bloc de culasse, et des oscillations de flexion dans le canon lui-même.Les amplitudes des oscil- lations mesurées sont les suivantes: entre le chariot supérieur et la partie du canon adjacente à la chambre 0,1 mrad, entre le bloc de culasse et le chariot supé- rieur: 1 mrad, et entre la bouche du canon et le sol 3 mrad. Comme indiqué précédemment, ce n'est que récemment qu'on a pris des mesures destinées à limiter la dispersion du tir de l'arme. Les procédés qui ont été utilisés appar- tiennent à l'un des deux types principaux suivants: a) une construction particulière de l'arme rédui- sant au minimum les mouvements oscillants de son canon, et b) un dispositif particulier introduit afin qu'il amortisse les mouvements oscillants. Les procédés correspondant au premier type général a ont la caractéristique commune d'avoir des constructions qui sont souvent très lourdes et compliquées, et d'être presque toujours coûteux. Un exemple de procédé du second type principal b est l'introduction d'un bras rigide 4 2492965 pour le support de la partie avant du canon de l'arme. Ce procédé ainsi que d'autres procédés connus de ce même type principal b, ont essentiellement les mêmes inconvé- nients que les procédés du type principal a cependant, c'est-à-dire que les dispositifs qui ont été utilisés rendent plus lourdes et plus coûteuses les constructions des armes. La raison principale est due au fait que le dispositif d'amortissement des mouvements oscillants est réalisé sous forme entièrement mécanique. L'invention concerne un dispositif destiné à limiter la dispersion du tir d'une arme, ne présentant pas les inconvénients des dispositifs connus d'amortisse- ment mécanique. L'invention se caractérise essentiellement par l'introduction d'un dispositif particulier destiné à transmettre un signal au système d'asservissement de l'arme, lors du tir, ce signal ayant une forme telle que les mouvements oscillants du canon de l'arme sont contra- riés lors du tir. Dans un mode de réalisation avantageux, le signal comprend un train d'impulsions présentant une relation temporelle particulière avec le moment du tir. Un capteur est alors utilisé pour la détection des mouvements de recul de l'arme. Le train d'impulsions est de préférence formé à l'aide d'un générateur programmable de signaux dans lequel le nombre d'impulsions, les largeurs d'impulsions, les polarités et les amplitudes des impulsions différentes peuvent être réglées individuellement afin que le signal ait les caractéristiques voulues. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un diagramme synoptique, en partie sous forme schématique, d'un système d'asservisse- ment d'une arme; - les figures 2a à 2d sont des graphiques repré- sentant des exemples de mouvements oscillants enregistrés au niveau du centre de réglage en hauteur dans le cas d'un système classique d'asservissement de canon (figure 2a) et d'un système d'asservissement selon l'invention (figure 2b), les figures 2c et 2d représentant deux exem- ples de signaux d'amortissement qui peuvent être utilisés selon l'invention; et - la figure 3 est un diagramme synoptique d'un générateur d'un signal d'amortissement destiné au système d'asservissement de l'arme. Un système de pointage ou de réglage d'une arme comporte habituellement un système de réglage de gisement et un système de réglage en hauteur. Ces deux systèmes sont de type analogique et sont totalement séparés l'un de l'autre. En conséquence, dans la suite du présent mémoire, on ne considère que l'un des systèmes de pointage, le système de pointage en hauteur, qui est décrit plus en détail en référence à la figure 1. Le pointage de l'arme en hauteur est déterminé par l'angle de hauteur qui est commandé par un appareillage de réglage de tir (non représenté), mais l'invention peut aussi être utilisée lorsque l'arme est réglée par des com- mandes manuelles classiques montées sur elle. L'angle de hauteur commandé x est transmis à un dispositif 1 de comparaison, par exemple des synchrotransmetteurs à trans- formateur de commande, incorporés au système d'asservisse- ment, et il est comparé à l'angle réel de hauteur y de l'arme. Le dispositif de comparaison forme un signal d'er- reur angulaire x-y qui correspond à la différence entre l'angle commandé et l'angle réel de hauteur de l'arme. Le signal d'erreur angulaire est transmis à un circuit 2 d'asservissement dans lequel il est mis à la forme et à l'amplitude convenables et il parvient ensuite à un étage de puissance comprenant un amplificateur 3 de puis- sance et un servomoteur 12, par exemple hydraulique ou électrique, destiné à commander l'arme jusqu'à ce que l'erreur angulaire s'annule. Une génératrice tachymétri- que classique 13 est aussi reliée au système de réglage en hauteur afin qu'elle ajoute un signal au signal de sortie du circuit 2 d'asservissement. Dans certains types de systèmes d'asservissement cependant, cette génératrice tachymétrique 13 est indispensable. Tous les éléments précités sont connus et on ne les décrit donc pas en détail. En outre, l'arme 4 qui est commandée par le sys- tème d'asservissement est classique et peut être par exem- ple sous forme d'un canon automatique à tir rapide ayant un système de réglage en hauteur monté sur un chariot supérieur placé dans une tourelle. Le canon est réglé en hauteur autour d'un axe horizontal constituant le centre de réglage en hauteur, placé aussi près que possible du centre de gravité de l'arme. Même lorsque l'angle commandé x de hauteur prove- nant de l'appareillage de réglage de tir est déterminé avec une grande précision et lorsque l'erreur angulaire x-y est réduite à zéro, il existe encore une dispersion des impacts des tirs. Comme décrit dans l'introduction du présent mémoire, cette dispersion dépend de l'arme elle-même et elle est provoquée par les mouvements oscil- lants du canon de l'arme lors du tir. La figure 2a repré- sente des exemples de mouvements oscillants enregistrés au niveau de l'axe horizontal de réglage en hauteur lors du tir. Ce graphique représente l'amplitude du mouvement oscillant, exprimée en mrad, en fonction du temps exprimé en ms, et il faut noter sur la figure que l'amplitude a une valeur maximale juste après le tir indiqué par le temps t1 sur la figure et s'atténue après 500 ms environ. Le second tir, dans une série automatique, est tiré au temps t2 et, dans ce cas, l'amplitude des oscillations est de 0,2 mrad. La fréquence de tir et la fréquence des mouvements oscillants varient cependant si bien que la position du canon de l'arme au temps t2 peut être diffé- rente d'une valeur pouvant atteindre - 1 mrad. Dans le cas d'une salve d'un canon automatique, un certain nombre de mouvements oscillants analogues tels que représentés sur la figure 2a, se superposent les uns 7 2492965 aux autres si bien que, dans certains cas, le mouvement oscillant résultant a une amplitude croissant progressi- vement si bien que la dispersion du tir de l'arme augmente encore. La figure 2a montre que le mouvement oscillant commence au temps to qui correspond au moment du début de l'introduction des munitions. La figure 2a représente les mouvements oscillants d'un système élévateur classique. Le système élévateur selon l'invention réduit les oscillations du canon de l'arme à l'aide d'un générateur 5 de signaux destiné à transmettre un signal z au système d'asservissement au moment du tir, ce signal ayant des caractéristiques telles que les oscillations du canon de l'arme sont contrariées, comme indiqué sur les figures 2c et 2d. Le signal z est ajouté au signal d'erreur du système d'asservissement avant l'étage de puissance. Un capteur 6 de recul est relié au générateur 5 de signaux et détecte le début du recul et déclenche le générateur de signaux. Un tel cap- teur de recul est connu et on ne le décrit pas en détail. Le système d'asservissement de l'arme 4 est com- mandé par le signal z provenant du générateur 5 de signaux. La forme du signal z est adaptée à celle des oscillations du canon de l'arme afin que le système d'asservissement contrarie de façon optimale les oscillations du canon. L'adaptation du signal du générateur est assurée de la manière suivante. D'abord, les mouvements oscillants du canon de l'arme sont enregistrés sans amortissement. En- suite, le signal z du générateur est adapté afin qu'il ait une forme compensant les mouvements oscillants. Pour cette raison, le générateur 5 de signaux est programmable si bien qu'un signal convenable de sortie peut être faci- lement réglé par simple programmation du générateur de signaux. Un type de signal qui donne un bon amortissement des mouvements oscillants du canon de l'arme est repré- senté sur la figure 2c. Il comprend une série d'impulsions d'amplitude et de largeur constantes mais ayant des polarités alternées, et le signal commence avec un certain retard 8 2492965 T après le début du recul. Lorsque les oscillations du canon de l'arme sont sous forme d'une oscillation pério- dique d'amplitude décroissante, l'amortissement est ce- pendant meilleur lorsque le signal du générateur est un signal à oscillations périodiques ayant une amplitude décroissant progressivement et commençant avec un retard T tel qu'il se trouve en opposition par rapport aux cs- cillations du canon. En ce qui concerne la durée du signal du générateur, le train d'impulsions doit avoir cessé avant le coup suivant d'une série tirée automatiquement. La forme d'un signal décroissant avantageux d'amortisse- ment est représentée sur la figure 2d. Les mouvements oscillants correspondants du canon d'une arme, relié à un générateur de signaux, sont repré- sentés sur la figure 2b. Comme l'indique cette figure, on obtient un amortissement important du mouvement oscil- lant. Au moment du tir du second coup, lors du tir automa- tique d'une série de coups, la dispersion du tir de l'arme est réduite à moins de 0,1 mrad. La figure 3 est un diagramme synoptique d'un générateur de signaux selon l'invention. Il comprend les principaux éléments suivants: un compteur 7 à 8 bits destiné à indiquer les positions réelles dans le temps pendant un train d'impulsions, un générateur 8 d'impul- sions d'horloge destiné à commander le compteur, un mul- tivibrateur bistable 9 destiné à indiquer le début et la fin du train d'impulsions, une mémoire programmable destinée à conserver les amplitudes pour un certain nombre de positions au cours du temps, et un convertisseur numérique-analogique 11. Lorsque le recul commence, une impulsion de dé- clenchement est transmise par le capteur 6 de recul à la borne d'entrée d'établissement du multivibrateur bi- stable 9. Celui-ci transmet alors un signal de sortie qui déclenche le fonctionnement du compteur 7. Celui- ci est relié au générateur 8 d'impulsions d'horloge dont la fréquence est réglée afin qu'elle permette au compteur à 8 bits d'atteindre sa capacité maximale de 256 impul- sions avant le tir du coup suivant. La fréquence des impulsions d'horloge peut par exemple être choisie à 1 kHz environ. Après un cycle com- plet de comptage, un signal est transmis à la borne d'en- trée de rétablissement du multivibrateur 9 et indique que le train d'impulsions est terminé. Le compteur adresse aussi l'élément de la mémoire 10 qui conserve l'amplitude pour chaque position au cours du temps. La mémoire peut être d'un type à 256 x 4 bits destiné à conserver une valeur d'amplitude pour chacune des 256 positions au cours du temps. Le compteur adresse alors cette mémoire et lit les amplitudes à chaque moment successivement. Le conver- tisseur numérique-analogique 11 transforme le mot à 4 bits qui est lu en une tension analogique qui représente le signal d'amortissement et qui est transmise au système d'asservissement. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. 2492965 REVENDICATIONS 1. Dispositif de réduction de la dispersion du tir d'une arme d'un système d'arme comprenant une arme et un système d'asservissement destiné à pointer l'arme sur une cible, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (5) destiné à transmettre au sys- tème d'asservissement de l'arme un signal (z) au moment du tir de l'arme, ce signal ayant des caractéristiques telles que les mouvements oscillants provoqués par le tir de l'arme sont contrariés. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (5) qui transmet le signal est un générateur de signaux qui forme un signal (z) ayant une relation temporelle prédéterminée avec le moment du tir. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de signaux (5) est relié à un capteur de recul (6) destiné à détecter le moment o com- mence le mouvement de recul de l'arme. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le générateur de signaux (5) est programmable, et le signal de sortie (z) de ce géné- rateur est un train d'impulsions dans lequel le nombre, les largeurs, les polarités et les amplitudes des impul- sions individuelles peuvent être modifiés par programma- tion du générateur de signaux. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le train d'impulsions commence avec un certain retard (T) après le tir ou après le début du recul de l'arme. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et , caractérisé en ce que les impulsions du train d'im- pulsions ont une amplitude constante mais des polarités variables (figure 2c). 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 et , caractérisé en ce que les amplitudes des impulsions du train d'impulsions diminuent progressivement et les il 2492965 impulsions ont des polarités variables. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal de sortie (z) du générateur de signaux parvient au système d'asservissement avant l'étage de puissance (3). 9. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le générateur de signaux (5) comporte un comp- teur (7) destiné à indiquer les positions réelles au cours du temps pendant un train d'impulsions, un générateur (8) d'impulsions d'horloge ayant une fréquence déterminée et destiné à commander le compteur, un multivibrateur bistable (9) destiné à indiquer le début et la fin du train d'impulsions, une mémoire programmable (10) desti- née à contenir les amplitudes du train d'impulsions pour un certain nombre de positions au cours du temps, et un convertisseur numérique-analogique (11) destiné à trans- former la valeur d'amplitude conservée dans la mémoire en une tension analogique qui forme le signal de sortie (z) du générateur de signaux. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur de recul (6) transmet une impulsion de déclenchement à la borne d'entrée d'établissement du multivibrateur bistable lorsque le mouvement de recul du canon commence. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fréquence du générateur d'impulsions d'hor- loge (8) est adaptée afin qu'elle permette au compteur (7) de compter pendant un cycle complet de comptage avant le tir du coup suivant par l'arme.