Brevet FR2819879A1 — publié le 20020726

La présente invention a pour objet un dispositif pour le positionnement d'un moyen de pointage autour d'un axe Z quelconque de l'espace passant par un point fixe par rapport à une embase. L'invention s'applique notamment à l'orientation d'un support d'antenne de télécommunication ou de radar ou à l'orientation d'un pointeur de tir. La conception d'un tel dispositif est extrêmement complexe si l'on veut éviter des défauts d'orientation et que le dispositif ne présente pas d'angle mort. Le dispositif conforme à l'invention propose une solution élégante qui se caractérise en ce que le dispositif comprend deux moteurs et trois réducteurs, chaque réducteur présentant un étage d'entrée et un étage de sortie tournant autour d'un axe commun, le dispositif étant organisé de la façon suivante : un premier réducteur tournant autour d'un premier axe et dont l'étage d'entrée est solidaire de l'embase du dispositif, un premier moteur monté sur un carter solidaire de l'étage de sortie du premier réducteur, susceptible d'entraîner le réducteur par son pignon d'entraînement engrenant avec le pignon d'entrée du premier réducteur, un deuxième pignon d'entraînement calé sur l'axe du premier moteur, un deuxième moteur monté sur le même carter entraînant l'étage d'entrée d'un deuxième réducteur autour d'un deuxième axe, orthogonal au premier axe, l'étage de sortie du second réducteur étant solidaire d'un second carter, le second carter étant solidaire de l'étage d'entrée d'un troisième réducteur avec l'axe de rotation du troisième réducteur orienté orthogonalement à l'axe du second réducteur, l'étage de sortie du troisième réducteur étant solidaire du support à orienter, et le pignon d'entrée du troisième réducteur engrenant avec le deuxième pignon du premier moteur. Selon une caractéristique pratique de construction, le second réducteur est monté de l'autre côté du plan passant par le premier axe et orthogonal au second axe par rapport au premier moteur. L'invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre du dispositif, lequel procédé se caractérise en ce que le fonctionnement des deux moteurs se fait selon une programmation déterminée par le calcul de façon à obtenir l'orientation de sortie voulue du support par rapport à l'embase, en fonction des caractéristiques mécaniques de construction des deux moteurs, des trois réducteurs et des pignons d'engrenage. L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre de façon schématique le dispositif de l'invention dans la position initiale de départ ; la figure 2 montre la position du dispositif lorsqu'on fait tourner seulement le premier moteur d'un certain angle ; la figure 3 montre la position du dispositif lorsqu'on fait tourner seulement le second moteur d'un certain angle ; la figure 4 montre la position du dispositif lorsqu'on fait tourner les deux moteurs pour l'orientation convenable du support par rapport à l'embase. On se reportera tout d'abord à la figure 1 dans laquelle on décrira brièvement les composants du dispositif de l'invention. Le dispositif comprend une embase fixe E à laquelle est assujetti un support orientable S. L'embase peut être constituée par exemple par le toit d'un bâtiment ou d'un véhicule, tandis que le support orientable peut être constitué par un support d'antenne (non représentée) ou par un support de lanceur (non représenté). Le dispositif comprend fixé sur l'embase E un premier réducteur R1 avec un étage d'entrée e1 et un étage de sortie s1 tournant autour d'un axe commun X1. L'étage d'entrée e1 est solidaire, à l'extrémité de l'arbre d'entrée du réducteur, d'un pignon Pe'1. Le pignon d'entrée Pe'1 du réducteur R1 engrène avec un pignon Pe1 monté en bout de l'arbre d'un moteur d'entraînement M1. Derrière le pignon Pe1 est calé sur l'arbre du moteur M1 un autre pignon Pe2. L'étage de sortie s1 du réducteur R1 est solidaire d'un carter C1. Sur le carter C1 sont montés respectivement un second réducteur R2 et un second moteur M2 pour l'entraînement de l'arbre d'entrée de l'étage d'entrée e2 du second réducteur R2. L'étage de sortie s2 du réducteur R2 est solidaire d'un second carter C2 sur lequel est monté l'étage d'entrée e3 d'un troisième réducteur R3, dont l'axe de rotation est indiqué en X3. L'étage de sortie s3 du troisième réducteur R3 est solidaire du support S à orienter. On observe que l'axe Y1 de rotation commun de l'étage d'entrée e2 et de l'étage de sortie s2 du second réducteur R2 est orthogonal à l'axe X1 de rotation du premier réducteur R1. Enfin sur l'arbre de l'étage d'entrée e3 du troisième réducteur R3 est monté un pignon Pe3 qui engrène avec le pignon Pe2 précédemment désigné monté sur l'arbre de sortie du moteur M1. Dans la présente description, on a dénommé respectivement étage d'entrée et étage de sortie les deux côtés des réducteurs, le côté sortie étant le côté démultiplié par rapport à l'autre, cela pour simplification de langage ; cependant, toutes les dispositions peuvent être inversées, en fonction du type de moteur d'entraînement que l'on utilise, des rapports de démultiplication et des résultats que l'on veut obtenir. Dans la position initiale illustrée à la figure 1, on observe que les trois axes X1, Y1 et Z sont orthogonaux et passent par le point fixe O. En outre les axes X1 et X3 sont alignés. A l'aide des figures 2,3 et 4 on va expliquer le fonctionnement du dispositif en décomposant d'abord les mouvements aux figures 2 et 3 en ne faisant fonctionner que l'un des deux moteurs. Dans toutes les figures les diverses pièces qui composent le dispositif ainsi que les axes de rotation autour desquels tournent les réducteurs sont désignés par les mêmes références. On se reporte tout d'abord à la figure 2 dans laquelle on a illustré l'orientation que prenait le support S et plus précisément l'axe Z, supposé être l'axe à orienter, lorsque l'on faisait tourner seulement le moteur M1 d'un certain angle. On suppose qu'on fait tourner le moteur M1 d'un certain angle. Dans la construction illustrée, le moteur M1 a son axe confondu avec l'axe Y1 du réducteur R2, cela pour une commodité de construction mécanique seulement ; le moteur pourrait être autrement orienté sans que cela modifie en quoi que ce soit les explications qui suivront. Le pignon Pe1 tournant d'un angle'Y entraîne la rotation du pignon Pe'1 de la même valeur autour de l'axe X1, en supposant que les deux pignons Pe1 et Pe'1 ont le même nombre de dents. L'étage de sortie s1 du réducteur R1 tourne alors autour de l'axe X1 d'une valeur "ici (en appelant i le rapport de réduction du réducteur R1 ; par souci de simplification les trois réducteurs que l'on utilise dans le dispositif auront des rapports de réduction identiques i ; ceci n'est évidemment pas nécessaire mais simplifie les calculs pour déterminer la bonne orientation de l'axe Z). La rotation de s1 de l'angle y/i autour de l'axe X1 induit donc une rotation du même angle du pignon Pe1 autour de l'axe Y1 et donc de Pe'1 autour de l'axe X1. Cette rotation de Pe'1 provoque une rotation de s1 d'un angle La rotation globale de l'axe Y1 autour de l'axe X1 est donc égale à : D'autre part le pignon Pe2 a également tourné de l'angle ; comme il engrène avec le pignon Pe3 de l'étage d'entrée du réducteur R3, en supposant que les pignons Pe2 et Pe3 ont le même nombre de dents, le pignon Pe3 tourne également de l'angle 7 autour de l'axe X3. En conséquence de cette rotation d'angle y de l'étage d'entrée e3 du réducteur R3, l'étage de sortie s3 de ce même réducteur tourne autour de l'axe X3 d'un angle #/i. (On observe cependant que dans cette disposition les axes X1 et X3 sont confondus). En conséquence la rotation de l'axe Z autour de l'axe X3 est égale à Y/i. Finalement, pour une rotation du moteur M1 de l'angle # autour de l'axe Y1, l'interface antenne, autrement dit l'axe Z a tourné autour de l'axe X3 (ou X1) de : On se reportera maintenant à la figure 3, dans laquelle on va expliquer comment s'oriente l'axe Z lorsqu'on commande seulement la rotation du second moteur M2. On suppose que le moteur M2 entraîne l'étage d'entrée e2 du second réducteur R2 d'un angle 8 autour de l'axe Y1. Dans ces conditions, l'étage de sortie s2 du même réducteur tourne autour de l'axe Y1 d'un angle 0/i. Autrement dit, l'axe Z tourne autour de l'axe Y1 de l'angle 0/i. Parallèlement le pignon Pe3 qui engrène avec le pignon Pe2 tourne autour de l'axe Y1 de l'angle 0/i. L'étage d'entrée e3 du réducteur R3 tourne autour de l'axe X3 du même angle aIL Dans ces conditions l'étage de sortie s3 du réducteur R3 tourne autour de l'axe X3 de l'angle 0/j2. En conséquence cela induit une rotation complémentaire de l'axe Z qui tourne autour de l'axe X3 de l'angle : Si l'on fait tourner simultanément les deux moteurs il est alors possible de compenser les mouvements induits tel qu'indiqué par les équations cidessus référencées (2) et (3). Il suffit en effet de déterminer le coefficient k répondant aux équations : soit : k = 1i (2i + 1). Pour compenser une rotation de O/i2 autour de X3 il faudra faire tourner le moteur M1 de 1/ (2i + 1) 6 autour de Y1. Exemple numérique. i = 160 Rotation de M1 # = 10 Rotation de M2 # = 20 Rotation de Z autour de X3 de 10 /160 (2 +1/160) = 0, 125391 (a) Défaut : rotation de Z autour de X3 de 20/1602 = 7,81. 10-40 1. Compensation = 20/(2 x 160 + 1) = 20/321. 2. Rotation de Ml compensée : (10-20/321)/160 (2 + 1/160) = 0, 1246019 (b) (a)- (b) = 7, 81 10-40 ; le défaut est compensé. REVENDICATIONS. 1. Dispositif pour le positionnement d'un moyen de pointage autour d'un axe Z quelconque de l'espace passant par un point 0 fixe par rapport à une embase (E), en particulier d'un support (S) d'antenne ou d'un lanceur, caractérisé en ce qu'il comporte deux moteurs et trois réducteurs, chaque réducteur présentant un étage d'entrée et un étage de sortie tournant autour d'un axe commun, le dispositif étant organisé de la façon suivante : un premier réducteur R1 tournant autour d'un premier axe X1 et dont l'étage d'entrée e1 est solidaire de l'embase (E) du dispositif, un premier moteur M1 monté sur un premier carter C1 solidaire de l'étage de sortie s1 du premier réducteur R1, susceptible d'entraîner ce réducteur R1 par son pignon d'entraînement Pe1 du moteur M1 engrenant avec le pignon d'entrée Pe'1 du réducteur R1 tournant autour de l'axe X1, un deuxième pignon d'entraînement Pe2 calé sur l'axe du moteur M1, un deuxième moteur M2 monté sur le carter C1 entraînant l'étage d'entrée e2 d'un deuxième réducteur R2 autour d'un deuxième axe Y1, orthogonal à l'axe X1, l'étage de sortie s2 du second réducteur R2 étant solidaire d'un second carter C2, le second carter C2 étant solidaire de l'étage d'entrée e3 d'un troisième réducteur R3, avec l'axe de rotation X3 du troisième réducteur R3 orienté orthogonalement à l'axe Y1 du second réducteur R2, l'étage de sortie s3 du troisième réducteur R3 étant solidaire du support (S) à orienter, et le pignon d'entrée Pe3 du troisième réducteur R3 engrenant avec le deuxième pignon Pe2 du premier moteur M1. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second réducteur R2 est monté de l'autre côté du plan passant par l'axe X1 et orthogonal à l'axe Y1 par rapport au premier moteur M1. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe du moteur M1 est confondu avec l'axe Y1 du second réducteur R2. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en position initiale les trois axes X1, Y1 et Z sont orthogonaux entre eux et se coupent au point commun fixe 0, et que l'axe X3 de rotation du troisième réducteur R3 est confondu avec l'axe X1 de rotation du premier réducteur R1. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trois réducteurs ont le même rapport de réduction. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pignons qui engrènent mutuellement ont un rapport d'engrenage de 1/1. 7. Procédé pour la mise en oeuvre d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fonctionnement des deux moteurs se fait selon une programmation déterminée par le calcul de façon à obtenir l'orientation de sortie voulue du support (S) par rapport à l'embase (E), en fonction des caractéristiques mécaniques de construction des deux moteurs, des trois réducteurs et des pignons d'engrenage.