Brevet FR2870392A1 — publié le 20051118

La présente invention a trait à un dispositif de suivi monté sur un corps mobile. Un corps mobile tel qu'un véhicule automobile, un bateau ou un avion, reçoit des influences de la part du monde extérieur comme par exemple des irrégularités de la route, des vagues de l'océan, des modifications de la pression atmosphérique et le vent et la pluie, et de ce fait vibre en permanence. La vibration et l'oscillation d'un tel corps mobile lui-même sont transmises à un dispositif de suivi tel qu'une antenne montée sur le corps mobile. Pour cette raison, il se pose un problème consistant en ce que lorsque le dispositif de suivi est une antenne, par exemple la précision de pointage de l'antenne pour l'émission et la réception d'un faisceau radio diminuent et, lorsque le dis- positif de suivi est une machine de captage d'images ou de prises de vue, l'axe visuel de l'appareil peut dévier. Pour qu'un dispositif de suivi soit pointé toujours dans une direction déterminée sur un corps mobile (une plate-forme), dont l'attitude varie en permanence sous l'effet de vibrations, d'oscillations et analogues, il est nécessaire de déplacer l'axe de pointage du dispositif de suivi dans la direction opposée à celle du déplacement de la plate-forme devant être annulé. C'est pourquoi il a été proposé une technologie qui symbolise la direction de pointage d'un dispositif (appareil) de suivi, qui prévoit un mécanisme tel qu'un moteur d'entraînement, qui peut déplacer le capteur et l'axe du capteur du dispositif de suivi dans les directions verticale et horizontale, et de ce fait déplacer l'axe dans la direction opposée à celle du déplacement de la plate-forme. Par exemple, JP-A-2002-135019 décrit un disposi- tif d'antenne classique pour un corps mobile, de telle sor- te qu'un capteur d'attitude servant à commander son antenne et la direction de pointage du faisceau de l'antenne est fixé sur sa structure d'antenne, et que la structure d'antenne est montée sur le corps mobile pour être isolée vis-à-vis des vibrations. En outre, un dispositif de suivi classique est agencé de telle sorte que la vitesse, à laquelle son axe 5 est entraîné, est accrue et la bande des fréquences de vibration devant être commandée est élargie, ce qui réduit la déviation de l'axe de pointage. Les oscillations et vibrations d'un corps mobile, qui est une plate-forme, incluent une variété de composan-10 tes de fréquences. Par ailleurs, étant donné qu'une structure composant un dispositif de suivi inclut un corps élastique présentant une rigidité, la structure possède au moins une fréquence naturelle. C'est pourquoi, lorsqu'une vibration de la fréquence naturelle est transmise au dispositif de suivi, la structure composant le dispositif de suivi reçoit la vibration pour produire un phénomène de résonance. Dans ce cas la dimension du dispositif de suivi est amplifiée et le dispositif vibre avec une amplitude qui est supérieure à celle de la vibration transmise par la plate-forme. D'une manière générale, la fréquence naturelle d'une structure composant un dispositif de suivi est fréquemment égale à environ 50-L00 Hz. Cependant, c'est la vibration d'environ 20-30 Hz ou moins, qui peut être corrigée grâce à l'utilisation d'un moteur usuel d'entraînement. C'est pourquoi, il est difficile de commander la vibration du dispositif de suivi au moment d'une résonance au moyen de l'utilisation d'un mécanisme d'entraînement. En résumé, il se pose un problème consistant en ce qu'il est nécessaire de supprimer la vibration d'un mécanisme de suivi au moment de la résonance en utilisant un procédé entre un système autre qu'un mécanisme d'entraînement. La présente invention a été mise au point pour résoudre le problème mentionné précédemment. Un but de la présente invention est d'empêcher la réduction de la précision de pointage d'un dispositif de suivi monté sur un corps mobile, en raison de sa vibration. Un dispositif de suivi devant être monté sur un corps mobile selon la présente invention comprend: un cadre de fixation fixé à un corps mobile, pour supporter un corps principal, un premier cadre pivotant supporté par le cadre de fixation et pouvant tourner dans un sens dans la position supportée en tant qu'axe de rotation, un second cadre pivotant raccordé à une extrémité du premier cadre pivotant et pouvant tourner dans une direction qui diffère de la direction du premier cadre pivotant, un capteur qui est monté sur le second cadre pivotant et dont la direction de pointage est déterminée par rapport à une cible sur la base d'angles de rotation des premier et second cadres pivotants, un premier contrepoids pivotant prévu sur l'extrémité du premier cadre pivotant à l'opposé du second cadre pivotant pour maintenir l'équilibre d'un axe de rotation du premier cadre pivotant, un second contrepoids pivotant prévu sur le second cadre pivotant pour maintenir l'équilibre d'un axe de rotation du second cadre pivotant, et un corps élastique qui est prévu entre le premier cadre pivotant et le premier contrepoids pivotant et dont l'élasticité est ajustée de telle sorte qu'une fréquence naturelle du côté du premier cadre pivotant y compris le capteur avec l'axe de rotation du premier cadre pivotant en tant que limite correspond à une fréquence naturelle du côté du premier cadre pivotant y compris le premier contrepoids pivotant, avec son axe de rotation en tant que limite. C'est pourquoi, conformément à la présente inven- tion, la rigidité du premier cadre pivotant est ajustée par interposition du corps élastique entre le premier cadre pivotant et le contrepoids pivotant, et de ce fait les fréquences naturelles sur les côtés avant et arrière du cadre pivotant sont conformes l'une à l'autre de telle sorte que, lorsqu'une vibration à la fréquence égale à la fréquence naturelle du cadre est transmise par le corps mobile devant être monté, le premier point d'équilibre pivotant et les capteurs peuvent vibrer dans la même direction, ce qui permet de réduire l'oscillation du premier cadre pivotant. C'est pourquoi la réduction de la précision de pointage du capteur peut être supprimée. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps élastique inclut l'un quelconque d'un ressort hélicoïdal, d'un amortisseur en caoutchouc, d'un ressort Belleville et d'un ressort à lame. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur les-quels. - les figures lA et 1B sont des vues montrant la configuration d'un dispositif de suivi conformément à une première forme de réalisation de la présente invention; - les figures 2A à 2C sont des schémas donnés à titre explicatif du fonctionnement du dispositif de suivi selon la première forme de réalisation de la présente invention, lors de l'apparition d'un phénomène de résonance lorsque les fréquences de résonance situées sur les côtés avant et arrière du cadre pivotant se correspondent; - les figures 3A à 3C sont des schémas explicatifs du fonctionnement du dispositif de suivi selon la première forme de réalisation de la présente invention, lors de l'apparition d'un phénomène de résonance lorsque les fréquences de résonance situées sur les côtés avant et arrière du cadre pivotant sont différentes l'une de l'autre; - la figure 4 est une vue de la partie formant 35 amortisseur d'un dispositif de suivi conformément à une seconde forme de réalisation de la présente invention; - la figure 5 est une vue de la partie formant amortisseur d'un dispositif de suivi conformément à une troisième forme de réalisation de la présente invention; - la figure 6 est une vue de la partie formant amortisseur d'un dispositif de suivi conformément à une quatrième forme de réalisation de la présente invention; et - les figures 7A et 7B sont des vues de la partie formant amortisseur d'un dispositif de suivi conformément à une quatrième forme de réalisation de la présente invention. On va décrire ci-après une forme de réalisation de la présente invention. PREMIERE FORME DE RÉALISATION Les figures lA et 1B sont des vues représentant la configuration d'un dispositif de suivi 10 conformément à une première forme de réalisation de la présente invention. Le dispositif de suivi 10 inclut un cadre de fixation 11, un cadre pivotant (premier cadre pivotant) 12, un contrepoids pivotant (premier contrepoids pivotant) 13, un cadre d'élévation (second cadre pivotan:) 14, un capteur 15, un contrepoids d'élévation (second contrepoids pivotant) 16 et un amortisseur (corps élastique) 17. Le dispositif de suivi 10 est monté sur la plate- forme20 d'un avion ou analogue, et le dispositif inclut le capteur 15 ayant pour rôle d'observer une cible, comme par exemple une antenne de communication ou une caméra par exemple. Un corps principal du dispositif de suivi 10 est fixé ou assujetti sur la plate-forme 20 au moyen du cadre de fixation 11. Le dispositif de suivi 10 est conçu pour déterminer une direction dans laquelle le capteur 15 est dirigé sur la base de rotations dans deux directions. Un premier sens de rotation est une direction qui est horizontale par rapport à la face fixe du cadre de fixation 11 (désignée ci-après comme étant la direction horizon-tale). La figure 1A est une vue du dispcsitif de suivi 10 tel qu'il est vu dans la direction horizontale et la figure 1B est une vue du dispositif de suivi 10, lorsqu'on regarde vers le bas dans une direction perpendiculaire à la plate-forme 20. Une seconde direction de rotation est une direction qui est une direction "tournée vers le bas ou tournée vers le haut" (désignée ci-après comme la direction "d'élévation") par rapport au plan tournant dans la direction horizontale. Le cadre pivotant 12 est supporté par le cadre de fixation 11 et peut tourner horizontalement pour venir dans une position dans laquelle le cadre est supporté en tant qu'axe de rotation. La rotation du cadre pivotant 12 déter- mine la direction de pointage du capteur 15 dans sa direction horizontale. Le cadre d'élévation 14 est monté sur une extrémité du cadre pivotant 12 et peut tourner dans la direction d'élévation. Le cadre d'élévation 14 est équipé du contre- poids d'élévation 16 servant à maintenir l'équilibre de l'axe de rotation du cadre délévation 14. Le capteur 15 est fixé sur le cadre d'élévation 14. La rotation du cadre d'élévation 14 détermine la direction de pointage du capteur 15 dans la direction d'élévation. Sur l'autre extrémité du cadre pivotant 12, le contrepoids pivotant 13 est supporté au moyen de l'amortisseur 17 pour le maintien de l'équilibre de l'axe de rotation du cadre pivotant 12. L'amortisseur 17 est un corps élastique ayant une caractéristique d'amortissement. En outre, le dispositif de suivi 10 est équipé d'un dispositif d'entraînement (non représenté) qui commande la direction dans laquelle le capteur 15 est dirigé. On va maintenant décrire ci-après le fonctionnement. Lorsque la plate-forme 20 vibre avec un déplace- ment, la vibration est transmise au dispositif de suivi 10 par l'intermédiaire du cadre de fixation 11. Lorsque la vibration est transmise au dispositif de suivi 10, une déviation est provoquée dans la direction de pointage du -capteur 15. Le dispositif d'entraînement du dispositif de suivi 10 commande la direction du capteur 15 pour l'amener dans une direction dans laquelle la déviation peut être annulée. Il est maintenant proposé d'envisager le cas où une vibration à la fréquence qui est égale à la fréquence naturelle du cadre pivotant 12 est transmise au cadre. Le cadre pivotant 12 déclenche un phénomène de résonance et de ce fait vibre avec une amplitude qui est supérieure à celle de la vibration transmise par la plate-forme 20. Ci-après, on suppose que le côté du cadre pivotant 12, incluant le cadre d'élévation 14 et le capteur 15, du type visible à partir du pivot au niveau duquel le cadre pivotant 12 est fixé sur le cadre de fixation 11, est le côté avant du cadre pivotant 12 et on suppose que le côté de ce cadre incluant le contrepoids pivotant 13 est le côté arrière du cadre pivotant 12. Le côté avant du cadre pivotant 12 résonne à la fréquence naturelle déterminée par les rigidités et les poids du cadre pivotant 12 lui-même, du capteur 15 et du cadre d'élévation 14. Le côté arrière du cadre pivotant 12 résonne à la fréquence naturelle déterminée par les rigidités et les poids du cadre pivotant 12 lui-même, du contrepoids pivo:ant 13 et de l'amortisseur 17. A cet instant, si les fréquences naturelles sur les côtés avant et arrière du cadre pivotant 12 ne sont pas identiques, les deux côtés du cadre oscillent dans des modes respectifs indépendants. C'est pourquoi, étant donné que la structure oscille avec la phase qui est opposée à celle de la vibration d'entrée lors de l'apparition d'un phénomène de résonance sur un côté du cadre pivotant 12, l'autre côté du cadre pivotant 12 vibre dans la direction opposée. Dans la première forme de réalisation, l'amortisseur 17 est prévu entre le cadre pivotant 12 et le contre- poids opposé 13 devant être ajusté de telle sorte que les côtés avant et arrière du cadre pivotant 12 peuvent posséder la même fréquence de résonance. En d'autres termes, la rigidité du côté arrière du cadre pivotant 12 est ajustée au moyen de l'utilisation de l'amortisseur 17, de manière à provoquer de ce fait l'apparition d'un phénomène de résonance en même temps sur le côté avant et sur le côté arrière du cadre pivotant 12. Les figures 2A à 2C sont des schémas explicatifs du fonctionnement du dispositif de suivi 10 conformément à la première forme de réalisation lors de l'apparition d'un phénomène de résonance lorsque les fréquences de résonance sur les côtés avant et arrière du cadre pivotant 12 sont identiques. Les figures 3A à 3C sont des schémas explicatifs du fonctionnement du dispositif de suivi 10 lors de l'apparition d'un phénomène de résonance lorsque les fréquences de résonance sur les côtés avant et arrière du cadre pivotant 12 diffèrent l'une de l'autre. Comme cela est représenté sur les figures 3A à 3C, aucun amortisseur 17 n'est prévu entre le cadre pivotant 12 et le contrepoids pivotant 13, et les fréquences naturelles sur lei côtés avant et arrière du cadre pivotant 12 ne sont pas identiques. Dans ce cas, lorsque le côté avant et le côté arrière du cadre pivotant 12 produisent une résonance, et fléchissent dans une direction verticale, la partie de support du cadre pivotant 12 située au centre du cadre s'incline et le côté opposé du cadre pivotant 12 fléchit dans la direction opposée. C'est pourquoi l'ensemble du cadre pivotant 12 s'incline et l'inclinaison entraîne l'inclinaison de l'axe du capteur 15, qui conduit à la déviation de la direction de pointage de ce dernier. D'autre part, dans le cas représenté sur les figures 2A à 2C, étant donné que les fréquences de résonance sur les côtés avant et arrière du cadre pivotant 12 sont identiques, les côtés avant et arrière de ce cadre produisent une résonance simultanément, et ces deux côtés fléchissent dans la même direction. Pour cette raison, l'inclinaison du cadre pivotant 12 est faible, ce qui permet de réduire la déviation de la direction de pointage du capteur 15. Comme cela a été mentionné précédemment, conformément à la première forme de réalisation, l'amortisseur 17 est disposé entre le contrepoids pivotant 13 et le cadre pivotant 12 et de ce fait le dispositif de suivi est agencé de telle sorte que les côtés avant et arrière du cadre pivotant possèdent la même fréquence de résonance. C'est pourquoi, lorsque le cadre pivotant produit une résonance, le capteur 15 et le contrepoids pivotant 13 vibrent dans la même direction, ce qui permet de réduire l'inclinaison du cadre pivotant 12 à une valeur minimale. De cette manière, la direction de pointage du capteur 15 peut être maintenue de façon stable. En outre, étant donné que l'amortisseur 17 prévu entre le cadre pivotant 12 et le contrepoids pivotant 13 possède une caractéristique de tamponnage, l'amplitude lors d'une résonance peut être réduite à un faible niveau. En outre, le cadre pivotant 12 lui-même n'est pas formé d'un matériau élastique, et l'amortisseur 17, qui est un corps élastique, comporte en outre le cadre pivotant et le contrepoids pivotant 13. Par conséquent la solidité du cadre lui-même peut être conservée et la stabilité du dispositif de suivi 10 peut être maintenue. DEUXIEME FORME DE RÉALISATION La figure 4 est une vue de la partie formant 35 amortisseur d'un dispositif de suivi conformément à une seconde forme de réalisation de la présente invention, vue dans la même direction que sur celle de la figure 1A. Les mêmes chiffres de référence que sur les figures lA et 1B désignent les mêmes éléments constitutifs. Dans la seconde forme de réalisation, un ressort hélicoïdal est utilisé pour le corps élastique constituant l'amortisseur. Comme représenté sur la figure 4, la partie formant amortisseur conforme à la seconde forme de réalisation possède un ressort hélicoïdal 60 et un dispositif d'arrêt 61, qui fixe le ressort hélicoïdal 60 sur le cadre pivotant 12 et le contrepoids pivotant 13. Le raccordement du cadre pivotant et du contre- poids pivotant 13 moyennant l'utilisation du ressort héli-15 coïdal 60 présentant une élasticité exécute une fonction de la partie formant amortisseur. TROISIEME FORME DE RÉALISATION La figure 5 est une vue de la partie formant amortisseur dans le dispositif de suivi conformément à une troisième forme de réalisation de la présente invention, vue dans la même direction que celle de la figure 1A. Les mêmes chiffres de référence que sur les figures lA et 1B désignent les mêmes éléments constitutifs. Dans la troisième forme de réalisation, un tampon 25 de caoutchouc est utilisé pour le corps élastique constituant l'amortisseur. Comme représenté sur la figure 5, la partie formant amortisseur selon la troisième forme de réalisation possède un amortisseur en caoutchouc 70 et un écrou 71 qui fixe l'amortisseur en caoutchouc 70 sur le cadre pivotant 12 et sur le contrepoids pivotant 13. Le raccordement du cadre pivotant 12 et du contrepoids pivotant 13 moyennant l'utilisation de l'amortisseur en caoutchouc 70 présentant une élasticité 35 fournit une fonction de la partie formant amortisseur. QUATRIEME FORME DE RÉALISATION La figure 6 est une vue de la partie formant amortisseur d'un dispositif de suivi selon une quatrième forme de réalisation de la présente invention, vue dans la même direction que celle de la figure 1A. Les mêmes chiffres de référence que ceux des figures 1A et 1B désignent les mêmes éléments constitutifs. Dans la quatrième forme de réalisation, on utilise un ressort Belleville pour le corps élastique consti-10 tuant l'amortisseur. Comme représenté sur la figure 6, la partie formant amortisseur conformément à la quatrième forme de réalisation comporte un ressort Belleville ou un ressort en forme de disque 80 et un boulon 81 qui fixe le ressort Belleville 80 sur le cadre pivotant 12 et sur le contrepoids pivotant 13. Le raccordement du cadre pivotant et du contre-poids pivotant 13 moyennant l'utilisation du ressort Belle-ville 80 présentant une élasticité peut exécuter une fonc- tion de la partie formant amortisseur. En outre, la constante d'élasticité des ressorts peut être ajustée par modification du nombre de ressorts Belleville 80 devant être empilés. Lorsque les ressorts Belleville 80 sont empilés, un frottement de glissement est produit entre les ressorts Belleville empilés 80. Le frottement peut produire une force d'amortissement servant à réduire le taux d'amplification au moment d'une résonance. CINQUIEME FORME DE RÉALISATION Les figures 7A et 7:B sont des vues de la partie formant amortisseur d'un dispositif de suivi selon une cin- quième forme de réalisation de la présente invention. La figure 7A est une vue de la partie formant amortisseur, telle qu'elle est vue dans la même direction que celle de la figure 1A, et la figure 7B est une vue de la partie formant amortisseur, telle qu'elle est vue dans une direction A. Les mêmes chiffres de référence que ceux des figures lA et 1B désignent les mêmes éléments constitutifs. Dans la cinquième forme de réalisation, un ressort en forme de plaque est utilisé pour le corps 5 élastique constituant l'amortisseur. Comme cela est représenté sur les figures 7A et 7B, la partie formant amortisseur conforme à la cinquième forme de réalisation comporte un ressort en forme de plaque ou de lame 90 et des vis de serrage 91 qui fixent le res- sort à lame 90 sur le cadre pivotant 12 et sur le contre-poids pivotant 13. Le raccordement du cadre pivotant 12 et du contrepoids pivotant 13 moyennant l'utilisation du ressort à lame 90 présentant une élasticité exécute une fonction de la partie formant amortisseur. En outre, la constante d'élasticité du ressort peut être ajustée par multiplication du nombre des ressorts à lame 90 devant être empilé. De même lorsque les ressorts à lame 90 sont empilés, un frottement de glissement est produit entre les ressorts à lame empilés 90. La friction est produite par une force d'amortissement pour réduire le taux d'amplification lors d'une résonance. En outre, la fixation des ressorts à lame 90 comme représenté sur les figures 7A et 7B permet le déve- loppement de l'effet de l'amortisseur précisément dans la direction verticale. Par conséquent, tout en maintenant la fréquence horizontale naturelle du dispositif, seule sa fréquence naturelle verticale peut être ajustée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de suivi, caractérisé en ce qu'il comprend: un cadre de fixation (11) fixé à un corps mobile, 5 pour supporter un corps principal, un premier cadre pivotant (12) supporté par le cadre de fixation (11) et pouvant tourner dans un sens dans la position supportée en tant qu'axe de rotation, un second cadre pivotant (14) raccordé à une extrémité du premier cadre pivotant (12) et pouvant tourner dans une direction qui diffère de la direction du premier cadre pivotant (12), un capteur (15) qui est monté sur le second cadre pivotant (14) et dont la direction de pointage est détermi- née par rapport à une cible sur la base d'angles de rotation des premier et second cadres pivotants (12,14), un premier contrepoids pivotant (13) prévu sur l'extrémité du premier cadre pivotant (12) à l'opposé du second cadre pivotant (14) pour maintenir l'équilibre d'un axe de rotation du premier cadre pivotant (12), un second contrepoids pivotant (16) prévu sur le second cadre pivotant (14) pour maintenir l'équilibre d'un axe de rotation du second cadre pivotant (14), et un corps élastique (17) qui est prévu entre le premier cadre pivotant (12) et le premier contrepoids pivotant (13) et dont l'élas-:icité est ajustée de telle sorte qu'une fréquence naturelle du côté du premier cadre pivotant (12) y compris le capteur (15) avec l'axe de rotation du premier cadre pivotant en tant que limite cor- respond à une fréquence naturelle du côté du premier cadre pivotant (12) y compris le premier contrepoids pivotant (13), avec son axe de rotation en tant que limite. 2. Dispositif de suivi selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps élastique (17) inclut l'un quelconque d'un ressort hélicoïdal (60), d'un amortisseur en caoutchouc (70), d'un ressort Belleville (80) et d'un ressort à lame (90).