Brevet FR2824896A1 — publié le 20021122

l'une quelcouque des revendications 1 à 6. Le secteur technique de la prAsente invention est celui des systAmes de pointage d'une arme assurant sa stabilisation. Lorsqn'une arme est monte sur un support mobile, c'est--dire sur nn vhicule en marche, les opArations de pointage de celle-ci deviennent trAs difficiles assurer car 1'arme subit un certain nombre de perturbations. Le tir partir d'une telle arme nAcessite de conserver son orientation dans la direction de la cible malgrA les o dAplacements aussi bien linaires qu'angulaires du vhicule. ne particularit d'un vhicule apte se dAplacer vitesse Aleve (plus de 50 m/h) en tout terrain, rAside dans les sollicitations qu'il fait subir l'arme et son systAme de pointage et qui correspondent en I gAnAral un niveau frAquentiel AlevA et sur un spectre large. Ces perturbations peuvent provenir lors du roulage notamment de: - la vitesse angulaire du support sur lequel l'arme est monte en gisement qui se retrouve au niveau de l'arme via le systAme de motorisation, - l'accAlAration linaire applique au niveau des tourillons de l'arme via de dAcentrage du centre de gravit6, - l'accAlAration angulaire appliqude directement sur l'arme par la friction qui apparait au niveau des tourillons, - par l'accAlAration linaire applique via les tourillons sur le centre de gravitd de l'arme occasionnant JO une dformation dynamique de celle-ci. En particulier, lorsque la frAquence de la perturLation est voisine de la frAquence de rAsonance de l'arme elle-mme, le mode propre de l'arme amplifie dans un rapport de plusieurs dizaines la dformation naturelle sous l'effet de l'accAlAration J! considAre. On connalt plusieurs mAthodes et dispositifs pour attAnuer les effets du roulage sur les performances de tir d'nne arme. Une première méthode consiste à mesurer la vitesse angulaire perturbatrice, par exemple par un moyen de type gyrométrique) et à l'utiliser pour commander la vitesse de rotation du système de motorisation placé entre le support s et l'arme. C'est donc une commande d' anticipation placée en parallèle à une commande d'asservissement de la position de l'arme sur une référence inertielle dont l'efficacité est faible pour atténuer l'amplitude des perturtations angulaires pour des fréquences moyennes. On peut se reporter par exemple au brevet FR-80. 21077 Une autre méthode consiste à prévoir une motorisation permettant de commander le couple appliqué sur la charge. Ce principe est utilisé pour améliorer l'efficacité de la diminution des effets des perturbations de vitesse angulaire. Cette méthode convient pour les faibles valeurs de décentrage. On peut se reporter par exemple au brevet US-4387624. Lorsque le décentrage entre la position axiale du centre de gravité et l'axe de d' articulation augmente, les performances obtenues se dégradent rapidement par la combinaison de plusieurs mécanismes. Tout d'abord, le décentrage du centre de gravité augmente l'effet de l'accélération verticale produite (effet de balourd) par le roulage sur le déplacement angulaire de l'arme. L' augmentation du besoin en couple de motorisation occasionnée par le besoin en couple dynamique (malgré l'équilibrage statique du balourd), entraîne en particulier l' augmentation de l'inertie du moteur. La sensibilité du système aux bruits en moyennes fréquences augmente en conséquence, avec pour corollaire la nécessité d' augmenter le filtrage de l' ensemble des capteurs. Les performances de stabilisation diminuent avec le filtrage des capteurs. Sur certains systèmes d'armes, des contraintes 3s fonctionnelles, en particulier sur le principe d' alimentation de l' arme, ajoutent au décalage du centre de gravité des contraintes géométriques qui augmentent la friction au niveau des tourillons avec son effet sur la précision de l'orientation de l'arme. Enfin, sur d'autres systèmes, pour minimiser le volume nécessaire à l' arrière et sous l' axe d' orientation de l'arme, le montage de cette arme impose de reculer s fortement l'axe d' orientation vers l'arrière de la masse reculante, avec pour effet d' augmenter très fortement le décentrage avec son effet sur la précision de l' orientation en particulier lors du roulage. Le but de la présente invention est de réaliser un système de pointage d'une arme montée sur un porteur mobile permettant une motorisation à préstabilisation pour séparer les besoins en dimensionnement de la motorisation occasionnés par le décentrage de l'arme, de celui qui permet de privilégier la qualité de la commande d' orientation. Llinvention a donc pour objet un système de pointage en site d'une arme, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen de positionnement de l'arme suivant un grand débattement en site par rapport à un premier axe de rotation décalé par rapport au centre de gravité de l'arme et un second moyen de positionnement de l'arme relié au premier moyen suivant un faible débattement en site par rapport à un second axe de rotation passant par le centre de gravité de l'arme. Selon une caractéristique, le premier axe de rotation est situé en arrière du centre de gravité de l'arme. Selon une autre caractéristique, le premier moyen de positionnement est articulé par rapport à un bâti sur lequel l'arme est montée autour du premier axe de rotation. Selon encore une caractéristique, le premier moyen de positionnement comprend un flasque supportant l'arme et relié au bâti et un moyen de rotation, le premier axe de rotation étant disposé entre ledit flasque et le bâti. Selon encore une caractéristique, le moyen de rotation assure la rotation du flasque par rapport au bâti. Selon encore une caractéristique, l'arme est montée rotative par rapport au flasque, le second moyen de positionnement assurant la rotation de l'arme par rapport au flasque autour du second axe. Selon encore une caractéristique, le moyen de rotation est constitué par un vérin. Selon encore une caractéristique, le second moyen de s positionnement comprend un moteur ou un moto-réducteur solidaire du flasque suivant le second axe de rotation. Selon encore une caractéristique, le second moyen de positionnement comprend un vérin solidaire du flasque et dont la tige est reliée à l'arme. Selon encore une caractéristique, le second moyen de positionnement comprend un vérin solidaire du flasque et dont la tige est reliée au bâti. Selon encore une caractéristique, le second moyen de positionnement comprend un parallélogramme déformable 1S reliant le flasque au bâti et un actionneur solidaire d'une branche du parallélogramme en prise sur le second axe de rotation. Un tout premier avantage du système selon l' invention réside dans le respect des besoins d'organisation du système d'arme en déplaçant l'axe d' articulation pour respecter les contraintes d'optimisation fonctionnelle ou d'optimisation globale. Un autre avantage réside dans le respect des besoins en qualité d' orientation absolue à imposer à l'arme par 1' adoption d'une seconde articulation au niveau du centre de gravité. Un autre avantage réside dans la réduction des couples parasites entre l'arme et le flasque. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l' invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels: - la figure 1 est une coupe de l'arme en vue de dessus passant par les axes de rotation, - la figure 2 est une coupe de l'arme en we de face passant par les axes de rotation, et - la figure 3 est une we générale d'une arme et de son flasque de montage sur le bâti, - la figure 4 est une autre coupe de l'arme en vue de face, et - la figure 5 montre la position des axes de rotation de l'arme dans un parallélogramme. Comme il ressort de ce qui précède, l' invention consiste à prévoir deux motorisations de l'arme par rapport à son support. Une première motorisation, ou motorisation principale, permet d'orienter l'arme en site de manière grossière. Cette motorisation permet de positionner l'arme lo sans aucune contrainte. Une seconde motorisation permet d'orienter finement l'arme en prenant appui sur la motorisation principale. L'intérêt d'un tel système réaide dans le fait que le débattement entre l'arme et le flasque est limité aux erreurs de stabilisation, ce qui entraîne une réalisation très simple. D'autre part, le dimensionnement de la seconde motorisation étant liée seulement à l'inertie de l'arme à orienter, une commande en couple performante est réalisée sans contraintes spécifiques. Sur la figure 1, on voit l'arme 1 à orienter en site rendue solidaire d'un flasque 2 lui-même monté rotatif par rapport à un support S. par exemple une tourelle, par l'intermédiaire de tourillons 6 et de roulements 7. Sur la figure, on voit que le flasque 2 se présente sous la forme d'une cage dans laquelle la partie arrière de l'arme est engagée. L'arme 1 est elle-même montée mobile par rapport au flasque 2 par l'intermédiaire de tourillons 8 reliés à un actionneur 4 par l'intermédiaire d'un arbre 9 et par des roulements 10. Les tourillons 6 et les roulements 7 définissent l' axe A1 autour duquel se fait la motorisation principale suivant un grand débattement et la rotation du flasque 2, donc de l'arme, par rapport au support 5. Les tourillons 8 et les roulements 10 définissent l'axe A2 autour duquel se fait la motorisation secondaire suivant un faible débattement et la rotation de l'arme par rapport au flasque. Dans le cas représenté, l'actionneur 4 est un moteur solidaire du flasque. Sur la figure 2, on voit l'arme 1 montée sur un support par l'intermédiaire d'un bâti 11. On a représenté schématiquement le flasque 2 et les tourillons 6 autour desquels l'arme est articulée par rapport au bâti 11. La rotation du flasque 2 est obtenue à l'aide du moyen de rotation 3 constitué par un vérin dont la tige 12 est solidaire du flasque 2 par l'intermédiaire d'un axe 13 et le corps du bâti 11. En actionnant le vérin 3 on fait tourner le flasque 2, donc l'arme 1, autour des tourillons 6 pour ori enter gross ièrement suivant une amplitude O importante l'arme par rapport au bâti 11. Cette amplitude peut recouvrir une plage de l'ordre de -10 à +60 suivant la flèche F1. L'arme 1 est elle-même montée rotative par rapport au flasque 2 suivant une amplitude faible pour assurer son orientation fine. On a schématisé cette rotation par la flèche F2. Cette rotation s'effectue ici à l'aide d'un vérin 14 dont le corps est solidaire du flasque 2 et la tige de l'arme. Ce vérin 14 imprime un mouvement de l'arme autour des tourillons 8 par rapport à sa structure porteuse c'est-à-dire le flasque. Cette amplitude peut recouvrir une plage de l'ordre de 1 . Sur la figure 3, on a représenté une vue d'une arme 1 munie du flasque 2 entourant toute la partie arrière de cette arme. Ce flasque comporte un interface 15 de liaison avec le bâti 11, une ouverture de passage 16 pour la réception des roulements 10 (non représentés) recevant les tourillons 8. A l' avant, le flasque est muni d'un soufflet 17 pour fermer l'espace entre le tube de l'arme et ce flasque. On obtient ainsi un ensemble compact prêt à être monté sur un bâti dans une tourelle de véhicule blindé, par exemple un véhicule chenillé. Ainsi, le système de pointage selon l' invention permet: - une première orientation pour autoriser le débattement en site de l'arme et pour respecter les 3s contraintes fonctionnelles et géométriques générales. Bien entendu, un système d'étanchéité classique est prévu au niveau de cette articulation représentée simplement par un roulement 7, - une seconde orientation centre sur le centre de gravitd de l'arme pour autoriser le dbattement limitA. I1 va sans dire que le systAme selon l' invention est intAgrA dans un ensemble complexe permettant d'orienter l'arme suivant des cocrdonnes de tir, de dAterminer sa position et ses Acarts par rapport une consigne, de mesurer les variations de pointage lors du roulage et de corriger les Acarts Aventuels mesurAs. Etant donnA que la seconde articulation est solidaire lO du flasque mobile sous l'action du premier moyen, c'est donc cette premiAre motorisation et l'asservissement de l'axe A1 qui supporteront aussi bien les perturLations occasionnes par la friction sur les joints d'6tanchAit que les accAlArations lindaires verticales. ld L'6tancbAitd mettre en place au niveau du soufflet 17 prAsente donc une dimension relativement faible et le dbattement limit ne nAcessite pas la mise en place d'un systAme friction mais tout simplement un systAme soufflet Alastique. Les paliers de cette articulation sont Agalement limits en dimension dans la mesure oL ils n'ont pas intAgrer des contraintes fonctionnelles lourdes (alimentation je l'arme par exeple). De plus, comme l' articulation est centre, les perturLations d'accAlAration n'ont pas d'effet sur l' orientation de 23 1'arme. Le dbattement de l'arme 1 par rapport au flasque 2 est soumis deux contraintes: - le dbattement doit permettre d' absorber les erreurs de stabilisation du premier axe A1, JO - le dbattement doit Atre limit par le dAcentrage entre l'axe de l'arme et les tourillons principaux 7. En effet, l' effort de recul de l'arme se traduit d'une part, par un couple perturLateur qui doit Atre support par la motorisation principale et d'autre part, par l'accAlAration J. radiale induite par le flasque sur le centre de gravit de l'arme avec son effet sur le tir en cours et/ou sur les coups suivants (pour une arme tir en cadence). Sur la figure 1 on a prAvu un actionneur 4 pour assurer les dbattements de faible amplitude de l'arme par rapport au flasque 2. Cet actionneur peut Atre en fait un moto- rAducteur Alectrique dont l'asservissement en effort de bande passante est suffisant et de raideur suffisamment faible. I1 est aussi possible d'envisager une motorisation hYdraulique constitue par un vArin bydraulique faible dbattement. Pour imposer un minimum d'Alasticit sur l'huile, on peut augmenter artificiellement le volume mort de chacune des deux chambres du vArin par de petits lo accumulateurs purgAs. Comme indiquA dans le brevet frangais prAcit6, la motorisation avec asservissement de press ion est utilise pour asservir la vitesse absolue de l'arme, vitesse obtenue directement par un gyromAtre ou partir d'un gyroscope mont sur le flasque 2, avec dArivation de l la somme de l'Acart gyroscopique et de la position relative entre le flasque 2 et l'arme 1. Sur la figure 4, on a reprAsent une motorisation secondaire constitude par un vArin 18 dont le corps est solidaire du bAti 11 l' aide d'un axe 19 et dont la tige est solidaire de l'arme. Ce vArin articulA absorbe les dAplacements relatifs entre l'arme et le bAti et assure la motorisation fine de l'arme. Sur la figure 5, on a reprAsentd une motorisation secondaire constitue par un paralllograme dformable 20 dont le bras 21 relie les tourillons 7 et 8 et le bras 22 le tourillon 7 et le bAti 5. Ce paralllogr _ e est complAt par un quatriAme point 24 auquel les bras 23 et 25 sont reliAs. Ua moto-rAducteur 26 solidaire du tourillon 8 permet d'actionner en rotation l'arme par rapport au J flasque 2 en prenant appui sur le bAti via le bras 25. De fagon gAnArale, toute motorisation secondaire capable d'appliquer sur le berceau de l'arme un couple dans une bande passante suffisante pourra Atre utilise. Pour mettre en euvre le systAme selon l' invention on J! utilise un ensemble de capteurs: - au moins un capteur angulaire du flasque 2 relativement l' orientation de la tourelle. Par dArivation, on obtiendra la vitesse relative du masque et de la tourelle. - au moins un capteur de position angulaire relative entre le berceau et le flasque. - au mo ins un capteur de type gyros cop i que pour fourni r l' orientation du flasque et d'une référence inertielle permettant par exemple de matérialiser la ligne de visée. Une dérivation de cette information permettra de disposer de la vitesse du flasque en l'ajoutant à la commande de précession du gyroscope. - au moins un capteur d'accélération radiale sur le flasque, au droit de l'axe de rotation principal A1 permettant de disposer de la mesure de la perturbation d'accélération linéaire. L'ensemble de ces capteurs permet de disposer d'une part de la connaissance de la référence sur laquelle on désire orienter l' arme et d' autre part des informations concernant les perturbations principales agissant sur le système d'arme. Des capteurs secondaires correspondent, respectivement à la vi tes se angulaire de rotation du moteur électrique de la motorisation principale et à la press ion différentielle entre les chambres du vérin secondaire, cette dernière information correspondant directement au couple que la motorisation secondaire applique sur l'arme. REVENDICATIONS 1. Système de pointage en site d'une arme (1), caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen de positionnement (2, 3) de l'arme suivant un grand débattement en site par rapport à un premier axe de rotation (A1) décalé par rapport au centre de gravité de l' arme et un second moyen (4) de positionnement de l' arme (1) relié au premier moyen (2, 3) suivant un faible débattement en site par rapport à un second axe de rotation (A2) passant par le centre de gravité de l'arme. 2. Système de pointage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier axe de rotation (A1) est situé en arrière du centre de gravité de l'arme (1). 3. Système de pointage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier moyen (2, 3) de positionnement est articulé par rapport à un bâti (9) sur lequel l'arme (1) est montée autour du premier axe de rotation (A1). 4. Système de pointage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier moyen de positionnement comprend un flasque (2) supportant l'arme (1) et solidaire du bâti (5) et un moyen de rotation (3), le premier axe (A1) étant disposé entre ledit flasque et le bâti. 5. Système de pointage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de rotation (3) assure la rotation du flasque (2) par rapport au bâti (5). 6. Système de pointage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'arme (1) est montée rotative par rapport au flasque (2), le second moyen de positionnement (4) assurant la rotation de l'arme (1) par rapport au flasque (2) autour du second axe (A2). 7. Système de pointage selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le moyen de rotation est constitué par un vérin (3). 3s 8. Système de pointage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second moyen de positionnement est un moteur (4) en prise sur le second axe de rotation (A2). 9. Système de pointage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second moyen de positionnement comprend un moteur (4) ou un moto- réducteur solidaire du flasque (2) sui-vant le second axe de rotation. 1O. Système de pointage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second moyen de positionnement comprend un vérin (14) solidaire du flasque (2) et dont la tige est reliée à l'arme (1) 11. Système de pointage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second moyen de positionnement comprend un vérin (18) solidaire du flasque (2) et dont la tige est reliée au bâti (11). 12. Système de pointage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second moyen de positionnement comprend un parallélogramme déformable (20) reliant le flasque (2) au bâti (11) et un actionneur solidaire (26) d'une branche du parallélogramme