Brevet FR2555821A1 — publié le 19850531

Dispositif détecteur dans une tête chercheuse. La présente invention concerne un dispositif détecteur dans une tête chercheuse, comportant un système de suspension à la Cardan à deux axes qui permet à un détecteur d'effectuer des mouvements par rapport à la tête chercheuse. On connait un dispositif de détection de.ce type par 1'EP-A79 684. Le détecteur y est monté dans le bâti intérieur d'un système de suspension à la Cardan, pour lui permettre de pivoter autour de deux axes ortho- gonaux par rapport à la tête chercheuse. Cependant, cette structure compacte intégrée implique, pour des dimensions relativement grandes du dispositif détecteur, une cons- truction coûteuse qui entraîne un coût de fabrication important et est difficile à entretenir en cas de panne. En effet, il n'est pas possible, dans ce cas, d'effectuer une fabrication en assemblant des sous-composants contrô- lables de façon autonome. En outre, dans le cas de ces constructions courantes (selon le principe du "mouvement gyroscopique libre"), du fait que, pendant la phase de recherche, le rotor du gyroscope tournant doit pivoter en même temps que les composants du détecteur qui y sont montés, ce qui pose des problèmes cinétiques correspon- dants. Un autre inconvénient consiste en ce qu'on ne peut utiliser un tel dispositif détecteur pour certaines muni- tions de grande puissance dans la tête chercheuse du pro- jectile, comportant une ogive offensive à charge creuse, qui nécessite un canal axial non-perturbé à travers la tête chercheuse, pour former effectivement la pointe de la charge creuse après l'allumage de l'ogive offensive. Compte tenu de ces données, l'invention a pour objet un dispositif détecteur de ce type pouvant être utilisé sans problèmes pour des projectiles à ogive offensive quelconques et cela, en particulier, même avec des ogives offensives qui comportent un revêtement de charge creuse et nécessitent donc un canal de formation du dard à travers la tête chercheuse. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention le système de suspension à la Cardan et, décalé axiale- ment devant lui, le détecteur, sont maintenus chacun le -long d'une paire de surfaces sphériques traversées par un canal pour le dard et sont reliés mutuellement par un parallélogramme articulé. Cette structure exploite donc le fait qu'on dis- pose, selon la direction de l'axe longitudinal du projec- tile, dans la tête chercheuse, de suffisamment d'espace de montage pour disposer, avec décalage axial, le système de suspension à la Cardan d'une part et le détecteur lui- même, de l'autre, et réaliser le couplage cinématique au moyen d'un assemblage articulé à l'extérieur du canal de formation du dard. Grace à ce décalage axial entre la suspension à la Cardan et le détecteur luimême, on obtient une structure réalisable sans complications et commode à entretenir - et en particulier un agencement extrêmement stable mécaniquement et, par suite, fonctionnel, du fait que les masses de la suspension à la Cardan sont fixées de façon à pouvoir pivoter librement indépendamment des masses du détecteur dans la tête chercheuse et peuvent, par suite, prendre appui sur une zone étendue le long des surfaces sphériques, en présence des forces d'accélérationdu tir. Le décalage de la fixation du détecteur en dehors de la suspension à la Cardan entraine, en outre, une réduc- tion des dimensions radiales du dispositif de détection, donc des possibilités de formation d'une tête chercheuse effilée pour des projectiles de relativement faible ca- libre, sans avoir à renoncer à aucune autre fonction de recherche et de poursuite de cibles à partir de la tête chercheuse. L'intérieur de la suspension à la Cardan libéré du détecteur est disponible pour former sans ob- stacle la canal de formation de la pointe de la charge creuse. La réalisation du gyroscope indépendamment du système de suspension permettant le déplacement du dé- tecteur permet, en outre, une structure d'ensemble facile à entretenir comprenant des sous-composants subdivisés sans ambiguité, sous forme de sous-systèmes fonctionnel- lement autonomes. La petitesse de la construction du gyroscope qui en résulte entraîne des masses tournantes réduites et permet d'entraîner en pivotement les compo- sants du système de suspension à des vitesses angulaires élevées au moyen d'organes de réglage (appelés couples moteurs) avec leurs masses d'inertie elles-mêmes réduites. Il convient particulièrement de réaliser le cou- plage cinématique entre la suspension à la Cardan et le détecteur au moyen d'un parallélogramme articulé qui comprend seulement des barres d'accouplement à contraintes de traction avec des articulations sphériques frontales. En effet, le réglage de la longueur des barres d'accou- plement n'est pas alors fondamentale, du fait qu'il n'y a pas d'indétermination statique des degrés de liberté mécaniques, et, en particulier, au moment de l'accéléra- tion du tir d'un projectile pourvu d'une telle tête chercheuse, il n'y a pas de transmission de pression du détecteur à la suspension Cardan, ce qui pourrait entraî- ner autrement, juste après le tir, des perturbations de fonctionnement, en tout cas au début. D'autres caractéristiques, variantes et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre d'un exemple d'exécution préféré non limi- tatif de l'invention, représenté sur dessin annexé très simplifié mais à peu près à l'échelle et limité à l'essen- tiel, dont: la figure 1 est une vue éclatée du dispositif de détection selon l'invention dans une tête chercheuse, avant l'ogive offensive d'un projectile (représentant les axes transversaux avec une rotation de 90 autour de l'axe longitudinal); la figure 2 est une coupe longitudinale, sui- vant l'axe de lacet, de la tête chercheuse assemblée en l'avant de l'ogive offensive. On distingue, pratiquement avec symétrie axiale par rapport à l'axe longitudinal 1 d'un projectile, en l'avant de l'ogive offensive 2, une tête chercheuse 3 pourvue d'un détecteur 4 derrière un radome frontal 5 de forme aérodynamique. L'ogive offensive 2 comporte une charge creuse (non représentée sur le dessin) devant laquelle un contre-cône 6 complémentaire par rapport au revêtement de la charge creuse se raccorde à un canal de formation du dard 7. Celui-ci s'étend à travers la tête chercheuse 3 au moins jusqu'au détecteur 4 (selon sa con- formation, éventuellement à travers lui), pour garantir, après l'allumage de l'ogive offensive 2, une formation sans obstacle du dard de la charge creuse et, par suite, une efficacité d'attaque optimale dans une cible. Le projectile se déplace, après une certaine phase de démarrage et de stabilisation, en conservant une stabilité géométrique, c'est-à-dire avec un axe de lacet 8 orienté à peu près fixement dans l'espace, et un axe de tangage 9 orienté perpendiculairement àlui, donc horizontalement dans l'espace. Pendant une phase de re- cherche de cible, le détecteur 4, incliné vers l'avant, explore la zone de la cible en faisant des méandres, en pivotant d'un certain angle ( de l'ordre de - quelques dizaines de degrés) autour de la direction avant de l'axe longitudinal 1, alternativement vers la gauche et vers la droite. Pour obtenir, malgré le mouvement d'avan- cement du projectile, donc du détecteur 4, au-dessus de la zone de la cible, une direction d'exploration perpen- diculaire à la direction de déplacement du projectile, doit se superposer au mouvement transversal du détecteur 4 un mouvement de tangage (vers le bas, de l'ordre de 10% de l'angle de lacet, à partir d'une position angulaire initiale), qui revient à la fin de chaque mouvement de lacet dans la position angulaire initiale. On peut aussi cependant, avec cette structure du dispositif de détec- tion dans la tête chercheuse 3, réaliser n'importe quels autres types de phases de recherche sans aucune modifica- tion de structure (rien que par le pilotage d'organes de réglage 15, 16 (voir plus loin), comme par exemple un balayage en cercle, en spirale ou en quadrillage, de la zone de recherche dans la région de la cible. Pour réaliser ainsi ce réglage défini de tels mouvements superposés à deux axes du détecteur 4 par rapport à la tête chercheuse 3, un système de suspension à la Cardan 10 est incorporé dans celle-ci. Le bâti 11 extérieur et, par conséquent, le plus grand, est monté de façon à pouvoir tourner autour de l'axe de lacet 8 dans la tête chercheuse 3, du fait qu'on peut, en raison de ses dimensions extérieures supérieures, le dimensionner avec des tourillons 12 pouvant être dimensionnés de façon stable, conformément aux courses plus importantes et aux masses plus importantes à déplacer (formées par le bâti intérieur 13). Le mouvement de lacet de la suspension à la Cardan 10 est effectué par entraînement du bâti extérieur 11 au moyen d'un organe de réglage de lacet 15 fixé rigidement dans la tête chercheuse 3, solidaire en rotation, par son rotor 14, d'un tourillon de lacet 12, et réalisé, par exemple, sous la forme d'un transmetteur de rotation ou d'un couple moteur. La commande d'un tel couple moteur est réalisée, d'une façon connue en soi, au moyen d'un capteur de position (par exemple, un poten- tiomètre 41) qui lui est relié directement, donc se trou- vant sur le même tourillon de lacet 12. A l'intérieur du bâti extérieur 11, le bâti inté- rieur 3 est monté de façon à pouvoir tourner autour de son axe de tangage 9 qui est orienté, comme l'axe de lacet 8, perpendiculairement à l'axe longitudinal 1 de la tête chercheuse, et aussi perpendiculairement à l'axe de lacet 8. Un organe de réglage de tangage 16 pourvu d'un capteur de position 42, relié rigidement au bâti extérieur 11, agit par son rotor 17 en solidarisant en rotation un tourillon de tangage 18 qui passe par un alé- sage de palier 19 centré sur l'axe de tangage 9 dans le bâti extérieur 11. Ce tourillon de tangage 18, ou un autre, comporte en outre un élément de raccordement 20 destiné à solidariser cinématiquement un gyroscope 21 avec le bâti intérieur 13. Le gyroscope 21 constitue un capteur de la varia- tion de position et, par suite, de la position instanta- née du système de suspension à la Cardan 10 (et de ce fait, comme indiqué plus bas, du détecteur 4) par rapport à l'axe longitudinal 1 du projectile, pour permettre d'obtenir des informations de direction sur la position instantanée du détecteur 4 et, par suite, éventuellement sur la déviation d'un objet-cible capté par le détecteur 4 et de les transformer en informations de contrôle de poursuite de la cible (on n'en a pas tenu compte sur le dessin). L'assemblage des deux bâtis 11, 13, avec leurs organes de réglage 15, 16 et le gyroscope 21, est maintenu sur un tube 22 devant le contre-cône 6 de la tête d'at- taque. Pour cela, une surface latérale sphérique en forme de calotte 24 pénétrant dans le bâti intérieur 13, et traversée par le canal de formation de la pointe 7, est formée à l'extrémité libre 23, pénétrant dans la tête chercheuse 3 du tube. Une surface intérieure sphérique creuse 25 de dimensionnement complémentaire y est formée comme siège; elle s'élargit en cylindre creux en arrière (par rapport à l'ogive défensive 2) pour l'insertion axiale de l'extrémité 23 du tube. Ainsi, l'ensemble du système de suspension à la Cardan 10 est supporté sur l'extrémité sphérique 23 de tube de façon à pouvoir pivoter dans toutes les directions, la pénétration pos- térieure de la surface latérale conique 24 dans le bâti intérieur 13 contre la surface intérieure sphérique creuse 25 dans le sens opposé au déplacement du projec- tile entraînant un appui sur une grande surface et, par suite, stable en présence des forces d'accélération im- portantes au moment du tir du projectile. Indépendamment du système de suspension à la Cardan 10, le détecteur 4 est monté dans la tête cher- cheuse 3 de façon à pouvoir pivoter autour des deux axes transversaux 8, 9, c'est-à-dire coaxialement devant le système de suspension à la Cardan 10, dans une bague de montage 26 à surface d'appui extérieure conique 27 qui s'appuie contre une surface de guidage sphérique creuse 28 immobile dans la tête chercheuse 3 radialement (et axialement dans le sens opposé au sens de déplacement du projectile). Le détecteur 4 peut être un système de localisation actif ou passif à base d'énergie électroma- gnétique (dans la gamme des longueurs d'onde micrométri- ques ou millimétriques, ou dans le domaine spectral de l'infrarouge), qui (comme on l'a décrit précédemment), explore une zone de recherche en survolant la région de la cible. Au moment de la détection d'un objetcible, le réglage depivotement d'exploration du détecteur 4 passe, d'une façon connue en soi, sur le mode de pour- suite de la cible, avec des informations de commande qui en sont tirées pour faire passer la direction de la tra- jectoire (axe longitudinal 1) du projectile de la trajec- toire de recherche actuelle à une trajectoire d'approche de cible. L'entraînement de la suspension à la Cardan 10 à partir des organes de réglage 15, 16 sert donc, pendant la phase active d'exploration de la région de recherche de la cible, à faire pivoter périodiquement le détecteur 4 autour des axes de lacet et de tangage 8, 9, tandis qu'ensuite, au cours de la phase de poursuite de la cible, la position instantanée du détecteur 4 à l'instant envi- sagé par rapport à la tête chercheuse 2 et, par suite, à l'ogive offensive 3, est détectée, grâce à la suspension Cardan 10, par le gyroscope 21 et les capteurs de posi- tion 41, 42. Le couplage positionnel et cinématique entre la suspension Cardan 10 et le détecteur 4 monté indépendam- ment d'elle, avec décalage axial, est réalisé grâce à un couplage cinématique du type d'un parallélogramme articulé (à angles non stabilisés) 29 à l'extérieur du canal de formation de la pointe 7. Pour cela, au moins une barre d'accouplement 31 de longueur réglable au moyen d'une douille taraudée 30 est articulée entre la face avant (dans le sens de la trajectoire) 32 du bâti intérieur 13 et la face arrière 33 de la bague de montage du capteur 26, par exemple encastrée au moyen d'articu- lations sphériques 34. Il suffit en principe de deux barres d'accouplement de ce genre 31 pour la transmission définie du mouvement dans l'espace du bâti intérieur 13 au détecteur 4, du fait que le centre cinématique de la surface intérieure 25 du bâti ou de la surface d'appui 27 du détecteur situé sur l'axe longitudinal 1 de la tête chercheuse constitue la troisième condition-limite géo- métrique nécessaire; et même, les barres d'accouplement 31 ne servent qu'à la transmission du mouvement, donc de la position, entre la suspension à la Cardan 10 et le détecteur 4, et n'ont donc pas à transmettre de forces axiales en sens opposé à la trajectoire, en raison de l'appui axial contre la surface latérale sphérique 24 ou la surface de guidage 28 de la bague d'appui. Il est cependant preférable d'articuler, comme on l'a représenté, trois barres d'accouplement 31 symé- triquement parrapport à l'axe longitudinal 1, pour garantir, même dans des conditionsde fonctionnement défavorables, une transmission du mouvement sans coincements entre la suspension à la Cardan 10 et le détecteur 4. Comme le montre la coupe longitudinale schématique suivant l'axe de lacet 8 de la figure 2, il suffit d'uti- liser, par barre d'accouplement 31, une seule de ses articulations sphériques 34 de façon qu'elle puisse subir descontraintes tant de pression que de traction, en étant attaquée par l'arrière, par exemple, par un écrou d'accou- plement 35. L'articulation sphérique opposé 34 de chaque barre d'accouplement 31 n'a plus alors qu'à être intro- duite, à l'opposé de la face avant 32, dans son alésage de logement 36 et à être reliée par la douille taraudée à la structure du parallélogramme articulé 29 - du fait qu'il n'y a pas à transmettre de force de pression parla barre d'accouplement 31 respective (dans le présent exemple de représentation de la figure 2: pour le dépla- cement vers l'arrière à l'opposé du sens de déplacement du projectile sur sa trajectoire); en effet, le mouve- ment de recul est produit par le mouvement de traction d'une barre d'accouplement 31 placée de l'autre côté de l'axe longitudinal 1. Comme le montre également la coupe longitudinale de la figure 2, on dispose, sous le radome 5, devant la bague de montage du détecteur 26, de suffisamment d'es- pace de montage pour donner au détecteur 4 une configura- tion à symétrie axiale. Comme antennes de détecteur pour la recherche de la cible au moyen de systèmes à radar ou radiogoniométriques, on peut utiliser tous les types courants (comme, par exemple, des antennes paraboliques, Cassegrain ou planaires); pour l'utilisation de systèmes à rayonnement infrarouge, on peut loger ici des combinai- sons de miroirs correspondants. Dans le cas de la métal- lisation d'une coque plastique mince 38, cela n'a pas d'effet fâcheux sur l'efficacité de la charge creuse de l'ogive offensive 2, du point de vue de la technique des munitions, si, par exemple, un miroir parabolique 37 s'étend sur l'ouverture antérieure du canal de formation de la pointe 7. Entre l'antenne et le point de pénétra- tion des articulations sphériques 34 des bielles d'accou- plement dans la bague de montage 26, on dispose de suffi- samment d'espace de montage pour l'unité d'émission ou réception 39, tandis que d'autres montages électroniques , destinés à traiter les signaux et à en tirer des grandeurs de commande, peuvent être logés dans l'espace annulaire entourant le contre-cône 6. Comme gyroscope 21, on peut utiliser le capteur magnétohydrodynamique "GG 2500" de la société Honeywell. Comme organes de réglage de lacet et de tangage 15, 16, on peut utiliser directement les servomoteurs à courant continu de la société Magnetic Technology (Canoga Park, Californie). ll REVENDICATIONS 1. Dispositif détecteur dans une tête chercheuse (3) comportant un système de suspension à la Cardan à deux axes (10) permettant à un détecteur (4) d'effectuer des mouvements par rapport à la tête chercheuse (3), caractérisé en ce que le système de suspension à la Cardan (10) et le détecteur (40), décalé axialement devant lui, sont maintenus chacun le long d'une paire de surfaces sphériques inversées par un canal pour le dard (surface latérale sphérique (24), surface intérieure sphérique creuse (25), surface d'appui (27), surface de guidage (28)) et sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un pa- rallèlogramme articulé (29). 2. Dispositif détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bâti extérieur (11) du système de suspension à la Cardan (10) est monté de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe (8) du mouvement d'os- cillation le plus ample du détecteur (4) dans la tête chercheuse (3). 3. Dispositif détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le parallélogramme articulé (29) est formé entre le bati intérieur (13) du système de suspension à la Cardan et une bague (26) de montage du détecteur (4). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que des organes de réglage (15, 16), ainsi que des capteurs de position (41, 42) pour les axes de bati (8, 9) et un gyroscope (21) sont placés sur les côtés extérieurs du système de suspension à la Cardan (10). 5. Dispositif détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gyroscope (21) est relié rigi- dement au bâti intérieur (13). 6. Dispositif détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par la pénétra- tion dans la tête chercheuse (3)d'un tube de canal de formation du dard (22) au voisinage de l'extrémité an- térieure (23) duquel la surface latérale du tube (22) se présente sous la forme d'une surface latérale sphé- rique (24) -qui pénètre axialement dans le bâti antérieur (13) du système de suspension à la Cardan et s'y appuie, axialement dans la direction avant de la tête chercheuse (3) ainsi que radialement, contre une surface intérieure sphérique creuse (25). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le détecteur (4) est fixé dans une bague de montage (26) dont la surface latérale est réalisée sous la forme d'une surface de guidage sphérique (28) qui s'appuie axialement à l'opposé de la direction avant de la tête chercheuse (3), ainsi que radialement contre une surface d'appui (27) formée sur la tête chercheuse (3). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le parallélo- gramme articulé (29) comprend, entre le système de sus- pension à la Cardan (10) et le détecteur (4), au moins deux barres d'accouplement (31) à l'extérieur du canal de formation du dard (7), et qui comportent des articu- lations sphériques (34) à leurs extrémités frontales. 9. Dispositif de détection selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une seule des articulations sphé- riques (34) de chaque barre d'accouplement (31) est utilisée de façon à pouvoir subir, non seulement des contraintes de traction, mais également des contraintes de compression. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le parallélo- gramme articulé (29) comporte des barres d'accouplement (31) de longueur réglable.