Brevet FR2593612A1 — publié le 19870731

L'invention a pour objet un dispositif de visée périscopique associé à un objet orientable te) qu'un canon et muni de moyens de correction du pointage. De nombreux systèmes d'armes, et notamment ceux qui équipent des véhicules b)indés, utilisent des conduites de tir optique périscopiques. En effet, dans un véhicule blindé, par exemple, le personne) est placé à l'abri à l'intérieur du véhicule et doit pointer son arme au moyen d'un dispositif optique périscopique comprenant une lunette optique définissant une vigne de visée associée généralement à un miroir placé à )'intérieur du véhicule et un miroir placé à l'extérieur, sur le trajet de la ligne de visée, pour diriger celle-ci vers l'objectif dans la direction de pointage.Pour diverses raisons, et notamment pour corriger )'erreur de parallaxe et pour pouvoir utiliser une lunette fixe, l'un des miroirs, généralement le miroir extérieur, est monté rotatif autour d'un axe para1le'le à l'axe de tourill-onnement autour duquel peut s'orienter le canon.Ainsi, la lunette étant dirigée suivant une direction fixe de référence, en orientant le miroir autour de son axe d'un angJe moitié de la rotation de la ligne de tir par rapport à l'axe de la lunette, la Jigne de visée reste toujours dirigée suivant une direction parallèle à la ligne de tir, compte tenu de erreur de parallaxe fonction de la distance de l'objectif. Cette erreur, ainsi que d'autres paramètres, est prise en compte par la conduite de tir qui comprend un dispositif de pointage associé à une unité de traitement électronique d'informations permettant de calculer l'angle de pointage en fonction dès différents paramètres à prendre en compte. Ces dispositifs bien connus sont assez complexes et ne nécessitent pas une description détaillée, l'invention portant uniquement sur l'orientation du miroir de visée périscopique. En effet, pour que l'orientation de la ligne de visée déviée par le miroir suive exactement l'orientation du canon, il faut que le miroir tourne d'un ange moitié de celui du canon. A cet effet, la rotation du miroir est actionnée dans un rapport 1/2 à partir d'un axe de commande parallèle à l'axe de tourillonnement du canon et assujetti à tourner avec ce dernier et du meme ange.A cet effet, on pourrait uti3iser différents moyens, par exemple électroniques, mais on préfère généralement 3ier en rotation l'axe de commande et l'axe de tourillonnement au moyen d'un simple parallélogramme articulé comprenant une bielle de liaison articulée aux extrémités de deux manivelles paralleles et de même longueur calées respectivement, l'une sur l'axe de tourillonnement et l'autre sur l'axe de commande, les axes d'articulation de la bielle sur les manivelles étant espacés d'une distance rigoureusement égale à la distance entre l'axe de tourillonnement et l'axe de commande. Une telle liaison mécanique est moins coûteuse qu'une liaison électronique réalisant un asservissement de position entre des capteurs angulaires situés sur les deux axes et présente en outre l'avantage de rester opérationnelle en cas de panne électrique C'est pourquoi elle est souvent utilisée. Cependant, si la réalisation du rapport 1/2 entre l'axe de commande et l'axe de rotation du miroir peut être effectuée avec une grande précision par exemple au moyen d'un système à ruban, en revanche, la liaison angulaire entre l'axe de tour i 3. 3 onnement et l'axe de commande n'est précise que si le parallélogramme reste parfait. Or, quelles que soient les précautions prises, on ne peut éviter certaines erreurs dues par exemple à la dilatation de la bielle de liaison qui est généralement longue et dont la longueur ne reste pas parfaitement égale à la distance entre taxe de commande et l'axe de tourillonnement.En outre, cette distance, elle-meme, n'est pas toujours constante car, généralement, le miroir de visée est fixé sur 3e toit du véhicule et ce dernier peut se déformer ou pivoter, par exemple sous l'effet du soleil ou bien d'un choc. A titre d'exemple, pour une longueur de la bielle de 500 mm, l'effet de la dilatation du aux variations de température entre le jour et la nuit peut entraîner une variation de la Jongueur comprise entre 1/10 et 2/10 de mm. il en est de même sile toit du véhicule subit une légère déformation ou une rotation. L'effet de la variation de longueur de la bielle ou de la variation de distance entre les axes dépend de la forme du parallélogramme, plus précisément de l'angle fait par 1-es manivelles par rapport au plan passant par les deux axes, cet ange étant droit lorsque le parallélogramme est un rectangle.On peut montrer que, pour un angle des manivelles de 750 par exemple, l'erreur angulaire due à une variation de distance de 0,15 mm est déjà de 1,5 mrd. Or, cette erreur est excessive car, dans une conduite de tir, on cherche des précisions de l'ordre de 0,1 mrd. Pour résoudre ces problèmes, jusqu'à présent on a proposé simplement de climatiser la bielle de liaison pour essayer de lui conserver une longueur constante, ce qui n'est pas toujours possible, ou bien d'adjoindre des codeurs angulaires sur l'axe de tourillonnement et l'axe de commande de façon à mesurer l'évolution de lueur écart pour la réinjecter dans l'unité de traitement du dispositif de pointage. On peut ainsi corriger les évolutions de la longueur de la bielle de liaison, au prix d'une complication du dispositif, mais cette- solution implique que les références fixes des deux codeurs angulaires soient stables l'une par rapport à l'autre et ne permet donc pas de corriger les erreurs dues à une déformation ou une rotation du toit ce qui, précisément, entraîne une rotation de la référence des codeurs angulaires. L'invention a pour objet un dispositif de correction plus simple présentant en outre l'avantage important de corriger toutes les erreurs dues au défaut de parallèlisme de manivelles, que celles-ci soient dues aux variations de longueur de la bielle de liaison ou bien aux évol.utions des deux axes l'un par rapport à l'autre à la suite de déformation du toit. Conformément à l'invention, le dispositif de visée est équipé d'un moyen de correction du pointage en fonction des déformations du parallélogramme articulé comprenant des moyens permanents de comparaison entre la longueur de la bielle de liaison, mesurée entre ses articulations et la distance entre l'axe de touril.lonnement et l'axe de l'arbre de commande, et de formation d'un signal. correspondant, en grandeur et en signe, à l'écart mesuré, et susceptible d'être pris en compte dans l'unité de traitement pour déterminer une correction de pointage correspondante. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les moyens de comparaison des distances entre axes et de formation du signal de correction comprennent deux demi-barres de liaison al.ignées, interposées entre l'axe de tourillonnement et l'axe de commande, articulées à leurs extrémités opposées, chacune sur l'un desdits axes et montées coulissantes, l'une par rapport à l'autre, à leurs extrémités adjacentes, un capteur de mesure du déplacement relatif desdites extrémités adjacentes, fournissant un signal. représentatif des variations de la distance entre l1axe de tourillonnement et l'axe de commande par rapport à une distance de référence pour laquelle le parallélogramme est parfait, l'unité de traitement étant susceptible de prendre en compte ledit signal pour déterminer une correction de pointage correspondante. Selon une caractéristique essentielle, les deux demi-barres ont une longueur cumulée égale à celle de la bielle de liaison et sont constituées de la même matière de façon à subir ]es mêmes dilatations. De façon avantageuse, le capteur de mesure est un capteur linéaire fournissant un signal électronique proportionnel aux écarts entre la longueur de la bielle de Jiaison et la distance entre les deux axes et de signe correspondant au sens de variation, l'unité de traitement déterminant, à partir dudit signal et en fonction des paramètres du dispositif de visée, l'erreur angulaire d'orientation du miroir et 3a correction correspondante de l'angle de pointage. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un exemple de réalisation donné à titre non limitatif et représenté sur les dessins annexés: - la Fig. 1 est un schéma de l'ensemble du canon et du dispositif de pointage; - la Fig. 2 est une vue de détail représentant le parallélogramme déformable; - la Fig. 3 est une vue de détai3. du capteur de mesure; - la Fig. 4 représente schématiquement un dispositif de correction du pointage. Sur la Fig. 1, on a représenté tres schématiquement un véhicule blindé 1 portant un canon 11 monté orientable en site autour de tourillons 12 portés par la caisse du véhicule 1 par l'intermédiaire de paliers définissant un axe de tourillonnement 01 perpendiculaire au plan de la figure. Pour réaliser le pointage du canon sur l'objectif, l'opérateur, représenté schématiquement par son oeil 13, dispose, par exemple, d'une lunette 2 fixée sur la caisse du véhicule 1 et dont l'axe optique définit une ligne de visée. Comme la lunette est placée à A'intérieur du véhicule, la ligne de visée doit être déviée par un dispositif de visée périscopique comprenant un miroir orientable 3 placé à l'extérieur du véhicule, par exemple à l'intérieur d'un dôme 31 et un miroir fixe 32 placé sur l'axe optique pour dévier la ligne de visée, normalement horizontale, vers le miroir 3 qui dévie la ligne de visée dans une direction de pointage 30.Cette derniere est parallèle à l'axe 14 du canon à l'erreur angulaire près correspondant à l'effet de para)) axe et qui est prise en compte par le dispositif de conduite de tir. En effet, le véhicule est muni d'un dispositif de conduite de tir comprenant essentiellement des moyens de pointage 22 commandés par une unité électronique de traitement 4 fonctionnant sous la dépendance de divers organes de mesure tel.s qu'un télémètre ou un radar 41 mesurant notamment la distance et la vitesse de déplacement de l'objectif, et un capteur angulaire 42 mesurant l'angle d'orientation en site du canon, diverses informations propres aux véhicules, aux systèmes larmes ou à l'environnement et utiles au tir étant également prises en compte dans le système. A partir de toutes ces informations, unité de traitement 4 pilote le dispositif de pointage 22 qui peut être un réticule mobile générant une marque indicatrice désignant la direction de pointage à l'opérateur. dont l'oeil 13 est placé sur l'oculaire de 3a lunette 2. Pour que 3a direction de pointage 30 reste parallèle à l'axe 14 du canon, i3 faut que le miroir 3 suive les mouvements d'orientation en site du canon mais en tournant d'un ange moitié. A cet effet, selon une disposition bien classique, l'orientation du miroir est déterminée par une commande cinématique 5 à partir d'un arbre de commande 50 d'axe 02 parallèle à 3'axe des tourillons 01 et assujetti à tourner en même temps que les tourillons et du même ange. La commande cinématique 5 peut être constituée simplement d'un système à ruban de précision reliant sans glissement une poulie 51 calée sur l'axe de rotation du miroir 3 et une poulie de rayon moitié 52 caJée sur l'axe de l'arbre de commande 50. Pour que 1 'arbre de commande 50 tourne en même temps que les tourillons 12 et d'un angle égal, on utilise généralement un système à parallélogramme comprenant une bielle de liaison 6, de longueur fixe, articulée à ses extrémités sur les extrémités de deux manivelles 61, 62 calées respectivement l'une, 61, sur l'arbre de commande 50 et l'autre, 62, sur l'un des tourillons 12, ou en tout cas sur un axe solidaire en rotation des tourillons. Lorsque l'on procède au réglage de la conduite de tir, la position relative initiale de l'axe 02 de l'arbre de commande 50 par rapport à l'axe 01 des tourillons 12 et la longueur de la bielle de liaison 6 sont réglées de telle sorte que la bielle 6 soit parfaitement parallèle à la direction 01 02 et que la distance entre les axes d'articulation 03 et 04 de la bielle 6, respectivement sur les manivelles 61, 62 soit égale à la distance 0102. De la sorte, les manivelles 61, 62 ont des directions moyennes 01 03 et 02 04 parallèles et égales et forment avec la bielle 6 un parallélogramme parfait 01 02 03 04. Dans ce cas, toute rotation des tourillons 12 déterminera une rotation égale et dans le même sens de l'arbre 52 et ceJui-ci, par l'intermédiaire du ruban 5, commandera une rotation dans le même sens et d'un angle moitié du miroir 3 de telle sorte que le rayon lumineux réfléchi par le miroir 3 dans la direction de pointage -30 tourne dans le même sens et du même angle que I 'axe 14 du canon. Bien entendu, cette égalité des angles de rotation de la direction de pointage 30 et de l'axe du canon 14 n'est respectée que si Je parallélogramme 01 02 03 04 reste parfait. Les manivelles 61, 62, qui peuvent avoir une forme identique et être réalisées dans la même matière, ont une longueur assez faible et sont placées dans la même ambiance. Leurs dilatations sont donc égaies et ne risquent pas d'entrainer une erreur, les distances 01 04 et 02 03 restant parallèles et égales. En revanche, la barre de liaison 6 dont la longueur n'est pas négligeable, est soumise à des variations de température entraînant des variations de longueur qui ne sont pas compensées par un déplacement correspondant des points 01 et 02. En effet, si le véhicule était parfaitement rigide, la distance 01 02 devrait être fixe et en tout cas la variation de distance due aux dilatations de la caisse n'est pas comparable à celle de la bielle de liaison 6. En outre, l'expérience montre que l'arbre de commande 50 qui est normalement solidaire du toit 16 du véhicule 1 peut se déplacer par rapport à l'axe des tourillons 10 à la suite de légères déformations ou rotations du toit 16. I1 en résultez comme on l'a indiqué, un risque de déformation du parallélogramme dû au fait que les variations de longueur de la bielle de liaison 6 sont indépendantes des variations éventuelles de distance entre les points 01 et 02 et une erreur que l'invention a pour objet de corriger. A cet effet, selon l'invention, on place entre les points Ol-et 02 deux demi-barres de liaison 71 et 72 qui sont alignées et articulées à leurs extrémités opposées l'une, 71, en 01 sur l'axe de l'arbre de commande 50 et l'autre, 72, en 02 sur l'axe de tourilonnement 10. Les longueurs cumulées des demi-barres 71 et 72 sont égales à la longueur 03 04 de la bielle de liaison 6, chacune ayant, normalement, la moitié de cette longueur. Les extrémités adjacentes 73 et 74 des demibarres 7i et 72 sont montées coulissantes l'une par rapport à l'autre de façon que les demi-barres 71 et 72 puissent suivre les variations éventuelles de la distance 01 02 entre les axes de l'arbre de commande 50 et des tourillons 12, tout en restant alignées. Un capteur de mesure 7 est placé à la jonction entre les extrémités adjacentes 73, 74 des demi-barres 71, 72 de façon à mesurer les déplacements relatifs de l'une par rapport à l'autre. Le capteur 7 est avantageusement un capteur linéaire tel qu'un potentiomètre qui fournit, par un dispositif connu 75 un signal électronique représentatif de la grandeur et du sens du déplacement relatif des extrémités adjacentes 73 et 74 et par conséquent de la variation cumulée de longueur des demi-barres 71 et 72ou bien de la variation de distance entre les points 01 et 02, les deux variations pouvant s'ajouter algébriquement. Sur lia Fig. 3, on a représenté schématiquement un exemple de capteur comprenant une douille 74 fixée à l'extrémité de la demi-barre 72 et dans laquelle coulisse l'extrémité 73 de la demi-barre 71 et dispositif de mesure 75 constitué par un capteur de déplacement de type connu. Ce signai est appliqué à une entrée 42 de l'unité de traitement 4 qui a été programmée à l.'avance pour en déduire, à partir des caractéristiques constitutives de l'installation, l'erreur angulaire dA sur la rotation de l'arbre de commande 50 qui résulte du défaut de parallélisme entre les manivelles 61 et 62.A étant l'angle de rotation de la manivelle 62 par rapport à la direction de référence perpendiculaire à la joigne 01 02 pour laquelle le parallélogramme 01 02 03 04 est un rectangle et a étant la longueur des manivelles, on a en effet, en première approximation, la relation biunivoque: dA = dL a cos A Cette erreur angulaire peut ainsi être prise en compte par l'unité de traitement 4, au même titre que les autres indications fournies par les différents capteurs pour agir sur le dispositif de visualisation 22. Grâce à cette disposition très simple, la conduite de tir peut prendre en compte, en effet, tous les risques de déformation du parallélogramme. Si, par exemple, la bielle de liaison 6, de longueur L, subit, par suite des dilatations, une variation de longueur dL alors que les points 01 et 02 restent à la même distance, les demi-barres 71 et 72, dont la longueur cumulée est égaie à celle de la bielle 6, se di3.atent de la même façon et lueurs extrémités adjacentes 73 et 74 subissent un déplacement relatif égal à l'allongement dL. Le capteur 7 mesure donc la différence de longueur entre la distance fixe 01 02 = L et la distance 03 04 = L + dL et fournit un signal proportionnel à cette variation de distance qui est envoyé à unité de calcul 4 et celle-ci en déduit 3'erreur angulaire dA sur la rotation du miroir 3 qui doit être prise en compte par le dispositif de pointage 22. En revanche, si la bielle 6 conserve une longueur constante L, mais que, par suite d'une déformation ou d'une rotation du toit 16 du véhicule, l'arbre de commande 50 subit un léger dép) acement qui se traduit par une variation dL de la distance 01 02, cette variation est mesurée par le capteur 7 qui, comme précédemment, élabore un signal correspondant permettant à l'unité de traitement 4 de calculer la variation angulaire dA résultant du déplacement du point 25 pour la prendre en compte dans le calcul du pointage. L'erreur de pointé dA peut, notamment, êtrc corrigée au ni-veau de la lunette lorsque la direction de pointage du dispositif pointé peut être indiquée dans le dispositif de visée par une marque indicatrice sur l'image pilotée par un calculateur (cas des conduits de tir automatique). La Fig. 4 représente schématiquement un exemple de réalisation. Le dispositif de présentation visuelle comprend un oculaire 23 et les marques de pointage sont introduites au moyen d'un tube cathodique 24 projeté et superposé à la voie de visée 20. La position de la marque de pointage dans le champ est commandée par l'unité de calcul 4 prenant en compte, d'une part, divers paramètres (distance, vitesse cible, température, pression...) et d'autre part, la correction dA due à 1 'erreur de la biellette. La longueur théorique L pour laquelle le parallélogramme est parfait et qui correspond à la position relative initiale des points 01 et 02 est déterminée au réglage de la conduite de tir et, les variations de longueur s'ajoutant algébriquement, le dispositif permet de corriger simultanément les déformations du parallélogramme dues à la dilatation ou à des déformations du toit. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit, d'autres dispositions équivalentes pouvant être imaginées pour mettre en oeuvre le principe de l'invention sans sortir du cadre de protection défini par les revendications. En particulier, le dispositif de mesure de la variation de distance et sa prise en compte dans la conduite de tir n'ont été décrits que très schématiquement, l'homme de l'art ayant la possibilité de choisir le type de capteur le pJus adéquat en fonction de la conduite de tir qu'il y a lieu de corriger. Par ailleurs, le dispositif a été mis au point spécialement pour corriger Jes erreurs de pointage d'un canon mais des dispositions équivalentes pourraient être utilisées chaque fois qu'il s'agit de repérer la direction d'un objet orientable au moyen d'un dispositif de visée périscopique, cet objet pouvant être par exemple, une rampe de lancement de missile ou un objet non militaire tel qu'une lunette optique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de visée périscopique associé à un objet, tel qu'un canon (11), monté orientable sur des tourillons (12) définissant un axe de tourillonnement 01 et comprenant une Junette optique (2) définissant une ligne de visée (20), au moins un miroir orientable (3), monté rotatif autour d'un axe (30) parallèle à l'axe de tourillonnement 01 et pJacé sur le trajet de la ligne de visée (20) pour diriger celle-ci dans une direction de pointage (21), un moyen (5) d'orientation du miroir (3) autour de son axe (30), actionné à partir d'un arbre de commande (50) d'axe 02 parallèle à l'axe de tourillonnement 01 et assujetti à tourner avec les tourillons (12) et du même angle, par l'intermédiaire d'un système à parallélogramme articulé comprenant une bielle de Jiaison (6) articulée aux extrémités de deux manivelles (61, 62) par a3 3 èI.es et de même longueur, calées respectivement, 3'une sur l'axe de tourillonnement 01 et l'autre sur l'axe 02 de l'arbre de commande (50) et un dispositif de pointage (22) associé à une unité (4) de traitement électronique d'informations, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un moyen de correction du pointage en fonction des déformations du parallélogramme articulé, comprenant: des moyens permanents de comparaison entre la longueur de la bielle de liaison, mesurée entre ses articulations et la distance entre l'axe de tourillonnement et l'axe de l'arbre de commande, et de formation d'un signal correspondant, en grandeur et en signe, à l'écart mesuré, et susceptible d'être pris en compte dans l'unité de traitement pour déterminer une correction de pointage correspondante. 2. Dispositif de visée selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de comparaison et de formation du signal d'écart comprennent: - deux demi-barres de Jiaison (71, 72) alignées, interposées entre l'axe de tourillonnement 01 et l'axe 02 de l'arbre de commande (50), articulées à leurs extrémités opposees, chacune sur l'un desdits axes, et montées coulissantes l'une par rapport à l'autre, à leurs extrémités adjacentes (73, 74), - un capteur (7) de mesure du déplacement relatif desdites extrémités adjacentes (73, 74) fournissant un signal représentatif des variations de la distance entre l'axe de tourillonnement et l'axe de commande par rapport à la longueur de la bielle de liaison (6) entre ses articulations, - l'unité de traitement (4) étant susceptible de prendre en compte ledit signal pour déterminer une correction de pointage correspondante. 3. Dispositif de visée selon la revendication 2, caratérisé par le fait que les deux demibarres (71, 72) ont une longueur cumulée égale à celle de lia bielle de liaison (6) et sont constituées de la même matière de façon à subir les mêmes dilatations. 4. Dispositif de visée selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le capteur de mesure (6) est un capteur linéaire fournissant un signal électronique proportionnel aux écarts entre la longueur (03 04) de la bielle de liaison et la distance (01 02) entre les deux axes et de signe correspondant au sens de variation, l'unité de traitement (4) déterminant, à partir dudit signal et en fonction des paramètres du dispositif de visée, l'erreur angulaire d'orientation du miroir (3) et la correction correspondante de l'ange de pointage.