Brevet FR2491611A1 — publié le 19820409

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE POINTAGE D'UNE ARME Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs permettons de pointer une arme en utilisant un viseur gyrostabilisé monté plus particulièrement sur le berceau de l'arme. I1 est connu de réaliser des conduites de tir en fixant un viseur soit sur la structure du porteur de l'arme soit sur le berceau - de l'arme. Dans le premier cas on utilise exclusivement un viseur à grands débattements angulaires et la stabilisation de l'arme est assurée grossiérement. En effet, il est impossible d'assurer une stabilisation fine de l'arme en raison des déformations aléatoires de la structure du porteur sur lequel l'arme est monté éloignée du viseur. Ces déformations se traduisent par des variations linéaires et angulaires. Les variations linéaires sont du second ordre par rapport aux variations angulaires et n'influencent pratiquement pas la précision du tir.Par contre, les variations angulaires entre l'axe de visée et l'axe de tir peuvent atteindre plusieurs milliradians. Celles-ci sont enregistrées par les capteurs de recopie du bloc gyroscopique et ne sont pas discernables des mouve- ments angulaires propres du porteur. I1 en résulte que le canon, en recopiant lors du pointage les informations délivrées, se décale par rapport à l'axe de visée pointé sur la cible en engendrant ainsi une dégradation de la précision du tir. Aucun dispositif contrai ne permet de s'affranchir des déformations de structure en raison de l'éloignement entre les réferentiels du viseur et du canon.On a essayé de pallier cet inoonvenient en remplaçant le viseur optique ou optronique gyrostabilisé à grands débattements angulaires de l'axe de visée situé sur la structure, par un viseur optronique gyrostabilisé à débattements limités de l'axe de visée que l'on fixe rigidement sur l'arme ou sur le berceau de cette dernière. Dans cette configuration, l'arme recopie d'une matière identique à la précédente l'axe de visée. Les déformations de structure étant quasi-nulles entre le viseur et le berceau de l'arme, la stabilisation est assurée correctement, sauf pendant les tirs. lors des tirs, le centre de gravité du volant du gyroscope à point flexible dynamiquement accordé (joint de H00KE) se déplace sous l'action d'un choc, en fonction du niveau de la force appliquée, de l'angle entre la direction de cette force et l'axe rotor du gyroscope, et des coefficients d'élasticité des paliers. Cet effet anisoélastique produit un couple qui est perçu par le gyroscope, d'où une vitesse de dérive'très élevée (plusieurs milliers de degrés par heure) pendant la durée du choc. Cette dérive, de quelques miliradlans, occassionne le dépointage de l'axe de visée et, en conséquence, celui de l'arme. Le but de la présente invention est de mettre à la disposition de l'homme de l'art un procédé et un dispositif de stabilisation fine d'une arme montée sur un porteur, permettant de minimiser l'effet anisoélastique évoqué civdessus pour assurer la concordance permanente des axes de visée et de tir, quelles que soient les perturbations subies par le viseur gyrostabilisé. L'invention a donc pour objet un procédé de pointage d'une arme, asservi à une visée mettant en oeuvre un viseur gyrostabilisé muni de capteurs de recopie, l'arme étant montée sur un berceau, caractérisé en ce qu'on amortit les vibrations et les chocs transais au viseur par 1' arme et en ce qu'on prend en compte dans l'asservissement les variations anru- laires entre le viseur et 1 'arme pour annuler 1 'effet anisoélastique perçu par le gyroscope et asservir l'axe de pointage à l'axe de visée. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend une platine équipée de moyens d'amortissement, interposée entre le viseur et le berceau de l'arme, des moyens de mesure des variations angulaires de la platine par rapport au berceau délivrant des tensions fonction de ces variations, et des moyens pour retrancher des tensions délivrées par les capteurs de recopie les tensions délivrées par les moyens de mesure. La platine supporte, outre le viseur gyroscopique, les moyens de mesure et un moyen matérialisant l'axe de visée. Les moyens d'amortissements sont à base d'elastomère. Le gyroscope est du type a deux axes et à faible dXbattement angulaire. Le moyen matérialisant l'axe de visée est constitué par une caméra de télévision équipée d'un réticule incrusté électroniquement, le faisceau lumineux étant renvoyé vers la caméra par le miroir du viseur gyrostabilisé. Le moyen de mesure est un capteur opteélectronique composé d'un émetteur collimaté et d'un récepteur solidaires de la platine, le faisceau émis par l'émetteur étant rerwoyé vers le récepteur à l'aide d'un miroir solidaire du berceau de l'arme, placé pereendiculairement à la direction du faisceau incident. Le moyen de mesure est un capteur optoélectronique composé d'un émetteur collimaté solidaire de la platine et d'un récepteur solidaire du berceau de l'arme. Avantageusement, la direction du faisceau émetteur est parallèle à l'axe de visée. Le récepteur est du type photeélectrique à quatre quadrants. Le dispositif selon l'invention, auquel est associée une chaîne d'asservissement de l'axe de pointage parallèlement à l'axe de visée est muni d'un circuit électronique délivrant le signal d'asservissement, ccm- prend un sommateur dont les entrées sont connectées au capteur de reco pie et au moyen de mesure par I' inteédiaire d'un convertisseur courant tension. L' invention sera mieux comprise à l'aide du complément de descrip tion qui va suivre d'un mode de réalisation particulier donné à titre indicatif en relation avec les dessins dans lesquels la figure 1 est une vue schématique du dispositif selon l'invention; les figures 2 à 4 illustrent le fonctionnement d'un tel dispositif; et la figure 5 un synoptique simplifié de la chaîne d'asservissement d'une tourelle. Dans la suite de la description, on envisagera plus particulièrement les variations angulaires en gisement; il va de soi que le raisonnement est le mEme pour les variations en site. La platine, pièce de fonderie en alliage léger est suspendue par l'intermédiaire d'amortisseurs. Ces amor tisseurs par exemple constitués d'élastanère sont omnidirectionnels WnFme raideur pour toutes les directions) et sont montés entre la platine et le corps du viseur; leur nombre et leur répartition dépendent de la masse de la platine équipée et de la position du centre de gravité de cette der nitre. Ainsi les sollicitations de la platine se trouvent filtrées pour les variations angulaires suivant les axes site et gisement. Sur la figure 1, on a représente partiellement un canon 1 supporté par un berceau 2 sur lequel est fixé le corps 3 du viseur. A l'intérieur de ce corps est placée la platine 4 autour de laquelle sont disposés des amortisseurs 5. On a représenté sur la figure 1 huit amortisseurs mais ce nombre n'est pas limitatif; la disposition de ces amortisseurs dépend uniquement de la répartition des masses sur la platine. Ces amortisseurs peuvent être de tout type connu en particulier des rondelles d' élastanre. Les amortisseurs assurent une suspension élastique basse fréquence de la platine 4 et filtrent les chocs. Ce corps comporte encore un hublot 6 pour assurer la vision et un miroir 7 réglable suivant deux directions ortho gonales dont le roule sera précisé ci-après. Sur la platine 4 sont fixés : un miroir gyrostabilisé 8, un bloc électronique 9 de type connu associé au gyroscope non représenté, un moyen de visualisation 10 de l'axe de visée 11, muni de moyens optiques 12 et d'un capteur 13 destiné à mesurer les variations angulaires en site et en gisement de la dite platine. Les capteurs de recopie sont classiquement des potentianètres délivrant les paramètres de position de l'axe de visée par rapport à un référentiel. Le moyen de visualisation 10 peut être une caméra classique (à tube vidicon) et les moyens optiques peuvent comprendre une lame semirdflé- chissante ou un prisme et des lentilles de focalisation. Le capteur 13 est composé d'une part,dlun émetteur collimaté lame prenant une lampe 14, un condensateur 14a , un diaphragme 15 et une optique de projection 16 et d'autre part, d'un récepteur constitué par un détecteur quatre quadrants 17 de type connu. L'émetteur comporte en outre une lame sem -transparente 18 destinée à renvoyer le faisceau issu du miroir 7 vers le récepteur 17, l'ensable formant un systbme autolîjinateur. Toutefois à titre de variante il est possible de supprimer le miroir 7 et de le remplacer par le détecteur quatre quadrants 17 qui est alors fixé rigidement sur le berceau de l'arme, le détecteur étant placé au foyer d'un objectif identique à celui de l'optique de projection de l'émetteur collimaté. Le dispositif ainsi décrit permet de s'affranchir des déformations de structure du véhicule porteur.Il permet de plus de minimiser l'effet d'anisoélasticité, dans le cas ot cet effet est prépondérant lors des chocs, en adjoignant au viseur optronique une suspension capable de filtrer les chocs occasionnés lors des tirs, de manière à ce que le niveau de l'accélération résultante soit compatible avec une utilisation rationnelle des gyroscopes, compte tenu de la technologie actuelle. Les variations angulaires en site et gisement de cette suspension sont mesurées en temps réel à l'aide d'un capteur optoélectronique. Ainsi, quels que soient les mouvements angulaires de la suspension, l'axe de visée stabilisé reste sur son objectif;par contre, les capteurs de reeor pie du bloc gyroscopique délivrent des tensions proportionnelles aux mouvements angulaires de la suspension. A ces tensions, on soustrait sirmil tanément les tensions fournies par le capteur optoélectronique après amplification. Les écarts;ésultants, voisins de zéro, sont envoyés dans la chaîne d'asservissement classique du canon, d'ou il résulte une stabilisation fine de l'arme. Le dispositif selon l'invention permet en outre de protéger le gyroscope contre des chocs produits par le mouvement de l'arme lors des tirs. A titre d'exemple, les chocs produits par un canon de 20 mm pendent le tir est de l'ordre de ioe g; la suspension élastique selon l'invention ramène ce choc à une intensité de l'ordre de 15 g. D'autre part, la réduction de l'intensité des vibrations et des chocs rend possible l'utilisation d'une camEra classique d'un cout moins élevé qu'une caméra à vidicon spécial renforcé. Enfin, l'utilisation d'une platine suspendue élastiquement constitue une solution moins coûteuse et moins complexe qu'une suspension active du viseur nécessitant une bDucle d'asservissement apprenant un ensemble m oteur - engrenages.( g représente l'accélération de la pesanteur). Sur les figures 2 à 4, on a représenté les trois phases du fonction nuent du dispositif selon l'invention. La figure 2 illustre une position initiale dans laquelle les axes de visée, de tir et l'axe du porteur 19 sont parallèles. Cette position de départ correspond donc à la position de simbleautage (gyroscope cranté). Suite à un mouvement angulaire en gisement de valeur du porteur 19, représente sur la figure 3, l'axe de visée 11 donné par le miroir 8 reste dans la même direction, mais le berceau 2 et le porteur 19 font un angle &alpha; avec l'axe de visée et la platine 4 un angle avec le berceau en raison de la suspension élastique de celle-ci.Il en résulte que l'angle ss entre l'axe de visée 11 et l'axe lla de la pla tine est égal à &alpha; + ss . . Cependant, la tourelle portant l'arme et son ber- ceau recopie l'axe de visée par annulation du décalage . L'ensemble se présente alors comme indiqué sur la figure 4, l'axe lia de la platine étant décalé de la valeur j par rapport à l'axe de visée 11. Par soustraction de mesuré par le capteur optoélectronique 13 de la platine à ss mesuré par le capteur de recopie du bloc gyroscopique, on obtient le décalage en gisement 0( qui est utilisé pour l'asservissement du canon.Ainsi l'axe de visée et l'arme sont stabilisés pendant les tirs, car le gyroscope est filtré mécaniquement, ce qui permet d'annuler la dérive anisoélastique. I1 faut noter qu'en l'absence d'une suspension élastique de la platine la stabilisation de l'arme n'est assurée qu'en dehors du tir puisque les vibrations ee les chocs subies par la platine pendant le tir seraient transmises au gyroscope engendrant ainsi un dépointage de l'axe de visée et par suite un épointage de l'arme. A la figure 5, on a représenté un schéma de réalisation de l'asservissement en gisement d'une tourelle portant une arme dans lequel l'ensemble 20 délivre selon l'invention un signal &alpha; servant de consigne à cet asservissement. L'asservissement est réalisé de façon connue à l'aide d'un sonma- teur 21, un amplificateur 22, un sectionneur 23 de la tourelle 24. Le capteur d'angle 25 de la tourelle délivre un signal T2 comparé à l'aide d'un sommateur 21 à la consigne &alpha; . L'ensemble 20 comprend d'une part le capteur de recopie 26 du bloc gyroscopique fournissant une tension représentative de l'angle ss et d'autre part le capteur optoélectronique 27 délivrant à l'aide du convertisseur 28 une tension représentative de l'angle &gamma; . Ces deux tensions entrent sur un scocatour 29 produisant le signal de consignez REVENDICATIONS 1 - Procédé de pointage d'une arme, asservi à une visée mettant en oeuvre un viseur gyrostabilisé muni de capteurs de recopie, l'arme étant montée sur un berceau, caractérisé en ce qu'on amortit les vibrations et les chocs transmis au viseur par l'arme et en ce qu'on prend en compte dans l'asservissement les variations angulaires entre le viseur et l'arme pour annuler l'effet anisoélastique perçu par le gyroscope et asservir l'axe de pointage à l'axe de visée. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une platine équipée de moyens dlamortis- sement interposée entre le viseur et le berceau de 1' arme, des moyens de mesure des variations angulaires de la platine par rapport au berceau délivrant des tensions fonction de ces variations, et des moyens pour retrancher des tensions délivrées par les capteurs de recopie les tensions délivrées par les moyens de mesure. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la platine supporte, outre le viseur gyroscopique, les moyens de mesure et un moyen matérialisant l'axe de visee. 4 - Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement sont à base d' élastoinere. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gyrcs- cope est du type à deux axes et à faible débattanent angulaire. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caracte- risé en ce que le moyen materielisant l'axe de visée est constitué par une caméra de télévision équipée d'un réticule incrusté électronique- ment, le faisceau lumineux entant renvoyé vers la carva par le miroir du viseur gyrostabilisé. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, carac térisé en ce que le moyen de mesure est un capteur optoélectronique oom- posé d'un émetteur collimaté et d'un récepteur solidaires de la platine, le faisceau émis par l'émetteur étant renvoyé vers le récepteur à l'aide d'un miroir solidaire du berceau de l'arme, placé perpendiculairement à la direction du faisceau incident. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le moyen de mesure est un capteur optoélectronique composé d'un émetteur collimate solidaire de la platine et d'un récepteur solidaire du berceau de l'arme. 9 - Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la direction du faisceau anis par l'émetteur est parallèle à l'axe de visée. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caracté- risé en ce que le récepteur est du type photoélectrique à quatre quadrants. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 comprenant une chaine d'asservissement de l'axe de pointage parallèlement à l'axe de visée, caractérisé en ce que le circuit électronique délivrant le signal d'asservissement corprend un sommateur dont les entrées sont connectées au capteur de recopie et au moyen de mesure par l'intermédiaire d'un convertisseur courant-tension.