Brevet FR2510251A1 — publié le 19830128

Procédé et dispositif de mesure de roulis Lia présente invention concerne un dispositif de mesure de roulis et son procédé d'utilisation, et plus particulièrement, un dispositif du type qui peut détermi- ner l'angle de roulis se produisant dans un missile ou objet similaire qui roule autour d'un axe donné ou qui est susceptible de rouler autour d'un axe donné, ce dispositif s'appliquant particulièrement, bien que n'y étant pas li- mité, à un missile qui, après avoir été laché par un por- teur, doit etre orienté en roulis dans une orientation particulière. Il est bien entendu connu d'utiliser des gyros- copes dans différents buts lorsqu'un écart par rapport à une trajectoire ou une orientation doit être mesurée mais, en général, ces dispositifs doivent tre entra nés et sont d'une nature relativement complexe. Dans le cas d'un missile, il serait avantageux de disposer d'un dispositif qui n'impose pas dtètre action- né,par exemple par entraînement du gyroscope, à une vites- se relativement élevée avant que le dispositif ne passe en opération et un objet de l'invention est de proposer une forme simple et efficace de dispositif qui peut mesurer un roulis autour d'un axe et produire des facteurs de correc- tion ou de terminaison qui peuvent être nécessaires. Il est déjà connu de monter en rotation une roue dans un bottier pour lire un écart angulaire et quelques exemples de la technique antérieure en sont donnés ci-après. Le Brevet Australien AU-B 1-5-4,110/79 décrit un disque tournant dans un bottier avec un dispositif pour mesurer des écarts angulaires, mais en utilisant un point pondéré pour donner une référence de gravité. Le Brevet des Etats Unis d'Amérique NO 4 253 243 décrit une roue dans un bottier, pouvant y tour- ner librement, mais avec une charge sensible à la pesan- teur et comprenant un dispositif de détection de lumière. Le Brevet des Etats Unis d'Amérique NO - 4 159 577 décrit un disque dans un bottier et un disposi- tif pour mesurer la rotation entre le disque et le bottier, mais le disque comporte un poids pour le rendre sensible à la pesanteur. Le Brevet des Etats Unis d'Amérique NO 4 172 994 décrit une roue calibrée avec une diode électro- luminescente et un photo-transistor pour indiquer le m Ouve- ment, mais la roue est également pondérée pour 8 tre ac- tionnée par la pesanteur. Il faut noter que chacun de ces dispositifs com- porte une roue influencée par la pesanteur mais également influencée par des forces d'inertie, par exemple un lacet s'exerçant normalement à l'axe de la roue ou sous un angle par rapport à lui. Un-autre objet de l'invention est de proposer un dispositif qui mesure le roulis autour d'un axe sans que des forces normales à l'axe de mouvement ou faisant un angle avec lui, ou encore la pesanteur, n'affectent la me- sure. Ces objets de l'invention sont atteints par l'utilisation d'une pièce à inertie statique, par exemple une roue fixe pour mesurer la position angulaire de son support autour de l'axe de la pièce à iertie, pendant qu' un déplacement angulaire limité se produit autour des deux autres axes Une translation, une accélération et une vi- tesse limitées du boîtier se produisent autour de trois 3- axes mais la pièce à inertie statique est disposée dans le-corps d'un missile pour que son axe soit parallèle à l'axe de direction du missile et étant donné qu'elle- est fixe dans une position parallèle à cet axe, elle ne mesure que le roulis autour de ce dernier. Le procédé, lorsqu'il est utilisé pour con- trbler le roulis de missile autour d'un axe de direction pendant qu' un déplacement angulaire limité se produit autour des deux autres axes, consiste à actionner un dis- positif de commande sur le missile par un signal produit entre la pièéce à inertie et un bottier support dans le missile, la pièce à inertie étant équilibrée autour d'un axe parallèle à l'axe de direction du missile et la piè- ce à inertie étant statique. Le procédé peut également mettre en oeuvre un dispositif de freinage pour positionner la pièce à iner- tie par rapport au bottier Ce dernier peut bien enten- du ttre une partie du corps du missile et le terme "bottier" comprend une partie intégrante d'un corps de missile Le dispositif peut comporter une roue équili- brée statiquement autour de ses paliers support, avec son axe parallèle à l'axe longitudinal de l'arme, qui est déverrouillée au moment du lancement ou sa position est enregistrée au lancement et qui est ensuite utiliséoe comme une référence de roulis statique Le dispositif doit avoir un rapport élevé entre le moment d'inertie et la masse, tre protégé contre les chocs, avec de faibles frottement dans les paliers, et le dispositif de lecture de position ne doit pas provoquer de couple sur la roue ce qui peut être obtenu au moyen d'un réticule sur la circonférence extérieure de la roue, coupant par inter- mittance la lumière que reçoit une diode sensible à la lumière provenant d'une diode électroluminescente - -4 De cette manière, le roulis du bottier autour de la roue, qui ellemême ne subit pas de roulis à cause de son inertie et du faible coefficient-de frottement des paliers, permet de mesurer le degré de roulis du bottier et d'obtenir les angles exacts de roulis pour appliquer les forces de commande par des servo-moteurs ou similaires aux plans du missile ou autre dispositif d'actionnement qui est nécessaire pour limiter ou corriger les facteurs de roulis. Quand un tel dispositif est utilisé dans un missile qui, lorsqu'il est lancé à partir de son porteur, se trouve dans une position autre que son angle de tra Jec- toire, il permet de corriger l'orientation duz missile autour de son axe longitudinal pendant les quelques pre- miers secondes de chute libre du missile en utilisant des plans orientables pour effectuer la correction nécessaire. En utilisant la roue selon l'invention, le roulis peut être interrompu aussitôt que l'angle préréglé nécessaire de roulis a été atteint, par exemple par un dispositif de positionnement entre la roue et son bottier; il s'est avéré en effet qu'une roue maintient une position stable autour de son axe de rotation pendant le temps nécessaire pour permettre une détection précise de l'angle de roulis qui se produit. D'autres caractéristiques etavantages de l'in- vention apparattront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel: La Figure 1 est une coupe longitudinale du dis- positif, la.Figure 2 est une vue de face du dispositif, le couvercle du bottier étant enlevé, et la Figure 3 est une coupe schématique du corps d'un missile illustrant une application typique. La roue 1, qui est la pièce à inertie; comporte 10251 une jante 7 2 et un bossage central 3 sur un arbre 4 sup- porté par des paliers 5 et 6 à faible frottement, le palier 5 étant supporté dans une paroi 7 d'un bottier 8 et le palier 6 dans une paroi démontable 9 du bottier 8, le bottier comportant un rebord périphérique 10. Un anneau 12 est supporté par la roue 1 et il est transparent$ comprenant un réticule ou des ouvertures pour permettre le passage de la lumière d'une manière dé- terminée, avec sur un côté une diode électroluminescente 13 et de l'autre côté une diode 14 sensible à la lumière formant le dispositif de mesure de déviation entre la roue 1 et le bottier 8. La roue 1 peut ètre maintenue contre toute rota- tion, si cela est désiré, au moyen d'un frein 15 comprenant une tige 16 qui traverse le rebord 10 du bottier 8 et qui est actionné de toute manière voulue, par exemple un élec- tro-aimant 17. Le missile 20 représenté schématiquement sur la Figure 3 comporte un axe de direction 21 sur lequel est placé le bottier 8; la référence 22 désigne des plans de commande et la référence 23 des transducteurs actionnés à la commande d'un micro-processeur avec un algorithme 24, recevant le signal du dispositif de mesure. Il est fait mention ici d'une "roue", étant en- tendu qu'une masse circulaire équilibrée comportant une jante lourde 2, comme la roue 1,-est avantageuse mais il n'est pas toujours nécessaire d'utiliser cette forme de dispositif car toute masse à inertie pourrait être utili- sée dans ce but, pourvu que sa forme et sa suspension soient telles qu'elle soit équilibrée autour de son axe pour ne pas 9 tre affectée par la pesanteur ou des for- ces perpendiculaires à l'axe, ou faisant un angle avec l'axe autour duquel la mesure d'-écart angulaire du bottier est effectuée. Te dispositif pourrait aussi être associé avec un autre dispositif de détection maintenant l'orientation requise pendant une plus longue période; mais en général, il est extrêmement utile dans des conditions ou par exem- ple un missile doit être lancé dans une position et orien- té en roulis dans une autre position avant de se déplacer vers la cible, que le dispositif n'impose aucune force d'entraînement et soit opérant aussitôt qu'un roulis du missile se produit, constituant ainsi une forme extrame- ment simplifiée de détecteur de contrôle exempt de dispo- sitif d'entraînement et ne comportant que les dispositifs necessaires de mesure pour enregistrer l'angle de roulis qui se produit. Ii est quelquefois nécessaire, dans le cas par exemple d'un missile qui doit être transporté dans une cer- taine position angulaire puis orienté en roulis au lance- ment, dans une autre position angulaire, de positionner préalablement la roue 1 et de la verrouiller dans sa posi- tion de manière qu'à la libération, elle enregistre si l'angle exact de roulis a été obtenu; mais cette libéra- tion peut se faire par le simple frein 15 appliqué sur la roue 1, ce frein 15 pouvant être libéré simultanément avec le lancement du missile par son porteur Bien entendu, le blocage de la roue n'est pas essentiel car elle peut être laissée libre et un dispositif de positionnement étant prévu en association aveo les diodes 13 et 14, agencé pour mesurer la position de la roue 1 au commencement du fonc- tionnement et, quand un roulis se produit, pour déclencher les commandes qui sont nécessaires. ? REVENDICATIONS 1 Dispositif de mesure de roulis comprenant une pièce à inertie ( 1) supportée autour d'un axe par un bottier ( 8) et prévu avec un dispositif par lequel la ro- tation du bottier ( 8) par rapport à la pièce à inertie ( 1) autour dudit axe peut 'tre mesurée, dispositif carac- térisé en ce que la pièce à inertie ( 1) est équilibrée autour dudit axe de manière à ne pas tre influencée en rotation par la pesanteur ou par un mouvement normal ou angulaire par rapport audit axe. 2 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ladite pièce à inertie ( 1) est une roue équilibrée dont l'arbre ( 4) est supporté dans des paliers a faible frottement ( 5, 6) dans ledit bottier ( 8). 3 Dispositif de mesure de roulis, caractérisé en ce qu'il comporte une roue ( 1) avec une jante ( 2) et un bossage axial ( 3) équilibrée autour d'un arbre ( 4), un bottier ( 8) avec des paliers ( 5, 6) à faible friction maintenant ledit arbre ( 4) et un anneau ( 12) sur ladite roue comprenant un dispositif de positionnement pour mo- difier sélectivement la transmission de lumière entre une source de lumière ( 13) et un élément sensible à la lumière ( 14) tous deux montés sur ledit bottier ( 8). 4 Dispositif de mesure de roulis monté dans un missile, caractérisé en ce qu'il comporte une roue équi- librée ( 1) montée de manière à pouvoir tourner dans un bottier ( 8) autour d'un axe coaxial avec l'axe longitudi- nal dudit missile, ledit bottier ( 8) étant fixé audit missile, ladite roue étant libre de rester immobile quand ledit missile et le bottier tournent autour dudit axe, un dispositif étant prévu pour enregistrer des changements relatifs de position angulaire entre ledit bottier ( 8) et ladite roue ( 1), et un dispositif pour exercer une comman- de du missile à partir de ladite information enregistrée. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- -8 cations 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif par lequel la rotation dudit bottier ( 8) autour de ladite t pièce à inertie ( 1) est mesurée utilise un faisceau de lumière projeté pour tre modifié sélectivement par la- dite pièce à inertie quand un mouvement relatif se pro- duit autour dudit axe. 6 Dispositif selon l'une quelconque des r e- vendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de freinage libérable ( 15) pour bloquer la pièce à inertie ( 1) dans le bottier ( 8) quand cela est nécessaire. 7 Procédé de commande du roulis d'un missile autour d' un-axe de direction pendant qu'aun déplacement angulaire limité se produit autour des deux autres axes, J 15 consistant à-actionner un dispositif de commande sur le- dit missile à partir d'un signal produit entre-une pièce à inertie statique et un bottier sur ledit missile, pro- cédé caractérisé en ce que la pièce à inertie est équili- brée autour d'un axe parallèle à laxe de direction dudit missile, et ladite pièce à inertie n'étant pas entratné e. 8 Procédé selon la revendication 7, caracté- risé en ce que la pièce à inertie est bloquée par un dis- positif de freinage entre elle et ledit bottier pendant le vol afin de maintenir une orientation relative déter- minée de ladite pièce à inertie par rapport au bottier pour le positionnement, mais le freinétant libéré au lan- cement du missile pour enregistrer le roulis du missile par rapport à la pièce à inertie.