Brevet FR2701314A1 — publié le 19940812

La présente invention concerne des corps tournants du type dans lequel la vitesse de rotation en vol doit être modifiée Elle présente une utilité particulière dans le cas o un projectile stabilisé en rotation doit être soumis à une contre-rotation ou voir sa vitesse de rotation réduite, mais naturellement elle s'applique également aux cas o l'on doit augmenter la vitesse La nécessité de freiner la rota- tion se produit lorsqu'une tête chercheuse est activée pour acquérir le sol lors de la manoeuvre ultérieure de descente. On sait faire varier la vitesse de rotation des corps en vol au moyen d'une poussée par jet conférée par des pousseurs qui sont décalés par rapport à l'axe de rotation au point qu'un couple est conféré autour de l'axe, mais dans le cas o le couple doit être proportionnel à une vitesse de rotation prévalante (qui peut être variable), il est sou- vent difficile ou indésirable d'ajouter des complications pour obtenir ce résultat Par exemple, on doit prévoir un certain moyen de détection de la vitesse de rotation, comme doit l'être également un certain moyen d'étranglement du jet de propulsion. 2. Ainsi, un objet de la présente invention est un moyen simple et efficace permettant de faire varier la vi- tesse de rotation en réponse à une vitesse de rotation pré- valente. Selon un aspect de la présente invention, un corps, par exemple un projectile, qui tourne en vol autour d'un axe de rotation comporte une source de fluide sous pression, un moyen d'orifice de sortie d'un jet de propulsion, commu- niquant par fluide avec la source, le moyen d'orifice de sortie du jet de propulsion comportant au moins deux élé- ments de tuyère espacés symétriquement autour de l'axe de rotation, chaque élément de tuyère étant monté en pivotement sur le corps, et un moyen sensible à la vitesse de rotation prévalente et permettant de faire pivoter les éléments de tuyère de manière à pouvoir modifier le rayon effectif cen- tré sur l'axe de rotation auquel la poussée produite par le jet de propulsion sortant des éléments de tuyère est opéra- tionnelle Grâce à cet agencement, on peut faire varier le couple appliqué au corps autour de l'axe de rotation sans qu'il soit nécessaire de mesurer la vitesse de rotation ou d'effectuer l'étranglement du jet de propulsion. De préférence, chaque élément de tuyère comporte une masse qui est décalée par rapport à son axe de pivote- ment d'une façon telle que le centre de gravité de chaque élément de tuyère soit lui-même décalé de sorte que la for- ce centrifuge agissant sur le centre de gravité effectue la rotation de l'élément de tuyère autour de son axe de pivote- ment Dans un mode de réalisation, une sollicitation prédé- terminée agit à l'encontre de la force centrifuge de façon qu'à une vitesse de rotation donnée l'élément de tuyère adop- te un angle donné par rapport au corps. Lorsqu'on souhaite appliquer un couple relative- ment constant au corps quelles que soient les vitesses de rotation ultérieures du corps, des moyens sont prévus pour35 bloquer chaque élément de tuyère à la position angulaire 3. adoptée en réponse au taux de rotation prévalant à l'origine. Un exemple de la présente invention est décrit à ti- tre d'exemple en liaison avec les dessins d'accompagnement dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'un projectile, la coupe étant prise suivant l'axe longitudinal du projectile, c'est-à- dire l'axe de rotation; La figure 2 est une vue détaillée, à grande échelle, de la zone II de la figure 1; La figure 3 est une vue similaire, à grande échelle, qui est une coupe prise le long de la ligne III III III de la figure 1; et La figure 4 est une autre vue, à grande échelle, de la zone de la figure III délimitée par IV. Un projectile pouvant être lancé par un canon com- porte un corps 1 renfermant une travée 2 contenant une tête chercheuse 3, des pousseurs 4 de manoeuvre de descente action- nés par une charge annulaire 5, une travée 6 pour cône de charge contenant une charge creuse 6 a, et des pousseurs 7 per- mettant de freiner la rotation qui sont actionnés par une charge annulaire 8. Un élément tubulaire 10 s'étend longitudinalement en- tre la baie 2 de la tête chercheuse et la baie 6 du cône de charge Le projectile présente un axe longitudinal X X au- tour duquel il tourne en vol. En marche, le projectile est stabilisé en rotation à des vitesses atteignant 270 Hz, mais cette vitesse de rota- tion doit être drastiquement réduite au bout d'un certain temps de vol (c'est-à-dire dans la partie descendante) de ma- nière à permettre à la tête chercheuse 3 d'acquérir le sol. Les pousseurs 7 permettant de freiner la rotation servent à effectuer cette réduction de la vitesse de rotation Ceux-ci comportent une paire d'éléments de tuyère, chaque élément ( 11) de la paire étant placé symétriquement et diamétralement par rapport à l'axe X X Chaque élément 1 l comporte une zone 12 4. à manchon qui est supportée pour être animée d'un mouvement tant de rotation qu'axial autour et le long d'un axe X' X' parallèle à l'axe X X par une paroi extrême 13 générale- ment transversale d'une chambre contenant la charge 8 La zone à manchon 12 est en saillie dans la chambre contenant la charge 8 Cette zone 12 présente une conduite 14 quinon seulement s'étend jusque dans la chambre, mais encore s'étend suivant l'axe X' X',puis tourne suivant un angle droit pour former une tuyère convergente-divergente 15 Naturelle- ment, étant donné que l'élément 11 tourne autour de l'axe XI X', le sens de tout jet de propulsion sortant de la tuyère 15 varie angulairement Diamétralement opposé à la tuyère 15 se trouve, en une pièce avec le matériau de l'élé- ment de tuyère, un bloc 16 présentant une masse soigneuse- ment choisie Cela assure que le centre de gravité de l'élé- ment 11 (le centre de gravité a pour référence M en figure 4) est décalé de l'axe X' X'. En saillie sur l'extrémité de l'élément qui est oppo- sée à celle du manchon 12 et formée coaxialement avec la zone à manchon et l'axe X' X' se trouve une zone tronconique 17 qui, en plus de sa fonction de positionnement obtenue par accouplement avec un évidement conique 18 dans une autre zone 19 de paroi transversale, assume une autre fonction qui sera décrite ultérieurement. Un ressort en spirale 20 est monté autour de la zone à manchon 12 entre la paroi d'extrémité 13 et l'élément 11. Les extrémités du ressort se trouvent respectivement dans des évidements axiaux ménagés dans la paroi d'extrémité (non représentée) et l'élément (en 21) de sorte qu'un couple est exercé sur l'élément pour en effectuer la rotation par rap- port au corps du projectile Le couple est choisi de maniè- re à ce qu'il tende à solliciter l'élément de tuyère dans le sens des aiguilles d'une montre vu en figures 3 et 4, c'est-à-dire dans la direction générale de l'extérieur du corps. 5. Un téton 22 arrête la rotation dans le sens inver- se des aiguilles d'une montre de l'élément à une position dans laquelle la tuyère 15 dirige son jet de propulsion tan- gentiellement à un cercle imaginaire centré sur l'axe X-X. Un ressort 23 en forme de disque est monté entre une face extrême de la zone tronconique 17 et une zone de base de l'évidement 18 Comme on peut le voir, les éléments ll sont insérés dans le corps, et des zones dégagées 25 sont par conséquent ménagées dans le corps pour permettre un cou- rant tangentiel non limité du jet de propulsion Les régions dégagées 25 et par conséquent les éléments ll sont agencés de manière à être recouverts par des coiffes 24 lorsqu'elles se trouvent dans la position tangentielle Les coiffes épou- sent la forme du contour extérieur du corps lorsqu'elles sont mises en place. En liaison plus particulièrement avec la figure 4, pendant la marche, le projectile est lancé d'un canon avec ses éléments de tuyère ll dans la position tangentielle illus- trée dans la moitié supérieure de la figure 3 Les coiffes conformes 24 sont en place et le projectile tourne à une vitesse choisie de manière à assurer la stabilité de rota- tion, disons Wl Cette vitesse de rotation a le sens inver- se des aiguilles d'une montre autour de l'axe X X Lors- qu'il est nécessaire de réduire la vitesse de rotation, les coiffes 22 sont enlevées et jetées et les éléments de tuyère ll peuvent se déplacer dans le sens des aiguilles d'une mon- tre en s'éloignant des butées 22 sous l'effet des ressorts en spirale 20 qui agissent par l'intermédiaire de points 21 espacés des axes X' X' Cette action est contrée par la force centrifuge FR exercée par la vitesse de rotation sur les éléments 11 dont les centres de gravité M sont espacés des axes XT X', tendant ainsi à provoquer la rotation des éléments de tuyère 11 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Les couples qui ont été prévus pour agir sur les éléments de tuyère sont choisis de façon qu'une des 6. positions angulaires identiques A par rapport aux axes Z Z, des positions d'équilibre soient atteintes par chaque élé- ment, les repères A dépendant de la vitesse de rotation pré- valente.5 La charge 8 est alors allumée et le fluide traver- sant les tuyères 15 est tel qu'il provoque le couple anti- rotation désiré qui agit autour de l'axe X X sur le corps. Le couple anti-rotation est fonction de la poussée de la tu- yère (FM) et du cosinus de l'angle A, de sorte que si on choi-10 sit correctement les valeurs de la masse des éléments 11 et les positions de leurs centres de gravité M, il est possible d'obtenir un cosinus A qui soit approximativement proportion- nel à la vitesse de rotation Wl. Comme on peut le voir en figure 4, le rayon effec- tif auquel la poussée produite par le jet de propulsion sor- tant des tuyères 15 est opérationnelle est représenté en R lors- que les éléments de tuyère 11 se trouvent dans la position tan- gentielle en alignement avec les axes Z-Z et en R' lorsque les éléments de tuyère 11 sont dans la position d'équilibre,20 représentée par les angles ayant pour référence A. La réduction correspondante de la vitesse de rota- tion permettra normalement aux éléments de tuyère de tourner jusqu'à une position dans laquelle leur direction de poussée sera encore plus éloignée de la position tangentielle du cou-25 ple maximum, de sorte que, sauf à augmenter la poussée, le couple anti- rotation sera progressivement réduit Comme il est fâcheux de recourir à des complications telles qu'une poussée variable, un agencement est fourni dans lequel, quelle que soit la vitesse ultérieure de rotation, les élé-30 ments de tuyère restent dans leur position anti-couple d'ori- gine alors qu'il y a développement de la pression du fluide. Ainsi, l'agencement est tel que la pression du fluide s'exer- çant sur chaque élément de tuyère 11 a pour effet de le sol- liciter axialement à l'encontre de la sollicitation des res- sorts en disque 23 pour l'introduire davantage dans 7. l'évidement 18 jusqu'à ce qu'il se produise un calage Les éléments de tuyère il sont alors bloqués à l'angle A tant que la pression du fluide demeure. Dans l'exemple illustré et décrit, une vitesse ini- tiale de rotation de 270 Hz ( 1700 radians/seconde) avec une vitesse de rotation désirée nulle après deux secondes, la pous- see totale des tuyères doit être de l'ordre de 2000 N. 8. REVENDICATIONS 1 Corps, qui tourne en vol autour d'un axe de rotation, comprenant une source de fluide sous pression,un moyen d'orifice de sortie d'un jet de propulsion communiquant par fluide avec la source, le moyen d'orifice de sortie du jet de propulsion comprenant au moins deux éléments de tuyè- re espacés symétriquement autour de l'axe de rotation,chaque élément de tuyère étant monté en pivotement sur le corps, et un moyen répondant à la vitesse de rotation prévalente qui est effective pour faire pivoter les éléments de tuyère de façon à pouvoir modifier le rayon effectif centré sur l'axe de rotation auquel la poussée produite par le jet de propul- sion sortant des éléments de tuyère est opérationnelle,d'o il résulte que le couple appliqué au corps autour de l'axe de rotation peut être changé sans qu'il soit nécessaire de mesurer la vitesse de rotation ou d'effectuer l'étrangle- ment du jet de propulsion. 2 Corps selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de tuyère comporte une masse déca- lée par rapport à son axe de pivotement d'une façon telle que le centre de gravité de chaque élément de tuyère est lui-même décalé pour que la force centrifuge agissant sur le centre de-gravité effectue la rotation de l'élément de tuyè- re autour de son pivot. 3 Corps selon la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens de sollicitation sont prévus pour effec- tuer une sollicitation prédéterminée agencée de manière à agir à l'encontre de la force centrifuge de façon qu'à une vitesse de rotation donnée l'élément de tuyère adopte un angle donné par rapport au corps. 4 Corps selon la revendication 3, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour bloquer chaque élé- ment de tuyère à la position angulaire adoptée en réponse à la vitesse de rotation prévalant à l'orifice de sorte qu'un couple relativement constant est appliqué au corps quelles que soient les vitesses de rotation ultérieures du corps.