Brevet FR2895496A1 — publié le 20070629

Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs permettant de mesurer la position angulaire d'une ailette ou d'une gouverne de projectile. Il est connu de mesurer la position angulaire d'un organe 5 et notamment d'une ailette ou gouverne en utilisant un capteur angulaire électronique. Les capteurs connus sont des composants monoblocs comprenant un corps portant un axe rotatif. Il suffit de relier l'axe du capteur à l'axe de l'ailette ou de la l0 gouverne pour mesurer les débattements dudit axe. On réalise le plus souvent une telle liaison par des organes annexes, tels des pignons intermédiaires. Un capteur classique est un capteur de type transformateur rotatif qui comprend un rotor en fer doux 15 feuilleté monté pivotant par rapport à un stator comprenant au moins deux bobinages, un bobinage inducteur et un bobinage induit. Cependant une telle solution présente des inconvénients lorsqu'elle est mise en œuvre dans un projectile et plus 20 particulièrement dans un projectile tiré par canon. En effet, les éléments intermédiaires tels que les pignons présentent des jeux fonctionnels qui conduisent à une erreur au niveau de la mesure du positionnement angulaire de l'ailette ou de la gouverne. 25 Par ailleurs le montage des capteurs est compliqué. Il impose la mise en place de pièces intermédiaires et nécessite un certain volume. Un tel montage résiste par ailleurs mal à l'accélération de tir d'un projectile. L'invention a pour but de proposer un dispositif de 30 mesure de la position angulaire d'une ailette ou d'une gouverne ne présentant pas de tels inconvénients. Le dispositif selon l'invention est ainsi de montage simple, il occupe un volume réduit et assure une mesure du positionnement angulaire de l'ailette ou de la gouverne, avec 35 un niveau d'erreur minimisé. Le dispositif selon l'invention est par ailleurs extrêmement robuste et résiste sans dommages au coup de canon. Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de mesure de la position angulaire d'une ailette ou gouverne de projectile montée pivotante par rapport à un support solidaire du corps du projectile, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un rotor solidaire d'un axe de l'ailette ou de la gouverne et un stator bobiné fixé au support et comportant au moins deux bobinages, un bobinage inducteur et un bobinage induit, le rotor coopérant avec le stator pour constituer un transformateur rotatif. Le stator sera disposé au fond d'un alésage porté par le support et destiné à recevoir l'axe de l'ailette ou de la gouverne. Avantageusement le stator sera rendu solidaire du support par un matériau de surmoulage. Le support pourra comporter au moins deux orifices permettant de relier l'alésage recevant le stator et l'extérieur. L'invention vise également un procédé de montage d'un tel dispositif. Suivant ce procédé le montage est facilité et il assure la robustesse au tir du dispositif. Par ailleurs le positionnement angulaire relatif du rotor et du stator est également parfaitement maîtrisé. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il 25 comporte les étapes suivantes: - on place le stator sur un outillage comportant une première portée cylindrique coopérant avec l'alésage du stator et une deuxième portée cylindrique de même diamètre qu'un alésage du support destiné à recevoir le stator, 30 - on introduit l'outillage portant le stator dans l'alésage du support, - on injecte un matériau de surmoulage entre le stator et le support au travers d'au moins un orifice reliant ledit alésage à l'extérieur. 35 On pourra réaliser l'outillage en polytetrafuoréthylène, on chauffera alors le support après mise en place de l'outillage de façon à dilater ce dernier. On refroidira le support après injection et séchage du matériau de surmoulage de façon à contracter l'outillage pour faciliter son extraction. L'outillage comportera un trou radial permettant le positionnement d'une tige au travers d'une lumière du support, la tige assurant un positionnement axial de l'outillage et du stator. On fixera par ailleurs le rotor à l'axe de l'ailette ou de la gouverne puis on positionnera celui ci dans le support et on mesurera la valeur angulaire donnée par le dispositif de mesure pour une position de l'ailette ou de la gouverne correspondant à un angle nul. On pourra ensuite corriger l'écart angulaire mesuré en faisant pivoter le rotor d'un angle inverse à la valeur ainsi mesurée, puis on immobilisera définitivement le rotor par rapport à l'axe de l'ailette ou de la gouverne par un moyen de solidarisation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une partie de projectile portant des gouvernes, - la figure 2 est une vue de l'axe de la gouverne, - les figures 3a et 3b sont deux vues partielles du support de gouverne, la figure 3a étant une coupe réalisée suivant le plan dont la trace AA est repérée à la figure 3b, - la figure 4 montre une première étape du procédé de montage selon l'invention, - la figure 5 montre une deuxième étape du procédé de montage selon l'invention, - la figure 6 est une vue frontale du rotor seul. - la figure 7 montre le dispositif assemblé. La figure 1 montre de façon schématique un projectile 1 35 portant quatre ailettes 2 qui sont ici des gouvernes canards déployables. Ces gouvernes sont solidaires d'un support 3 renfermant un moyen de pilotage ou servomécanisme qui assure leur entraînement en rotation pour réaliser le pilotage du projectile. Ce moyen n'est pas représenté en détails et il pourra comporter deux ou quatre moto réducteurs (un par canard ou bien un par plan de pilotage). Le projectile 1. est par exemple un projectile tiré par un canon en direction d'un objectif. Lorsque le projectile se trouve à l'intérieur du tube d'une arme (non représentée) les canards sont repliés le long du corps du projectile 1 ou bien ils se logent dans le corps du projectile. Ils se déploient à la sortie du tube pour assurer leurs fonctions de stabilisation ou de pilotage. Les mécanismes de déploiement d'ailettes ou de gouvernes ainsi que les moyens d'entraînement des gouvernes canards sont bien connus de l'Homme du Métier et ne font pas partie de la présente invention. On pourra se reporter aux brevets FR2846079, FR2846080 et FR2864613 ainsi qu'à la demande de brevet FR05-10164 qui décrivent de tels mécanismes. Chaque gouverne 2 est solidaire d'un axe 4 monté pivotant par rapport au support 3. La figure 2 montre plus particulièrement un axe 4. Ce dernier est globalement cylindrique et comporte une entaille 5 qui délimite deux branches 4a et 4b formant une chape sur laquelle se monte et s'articule la gouverne 2. L'axe 4 comporte à sa partie arrière un taraudage 6 qui est destiné à recevoir une tige (non représentée) qui est reliée par une rotule à un bras de manoeuvre (non représenté) reliant l'axe 4 à la motorisation de la gouverne. Le bras de manoeuvre permet de faire pivoter l'axe 7 autour de son axe géométrique 7. La figure 3a montre le support 3 seul et coupé au niveau d'un alésage 8 qui est destiné à recevoir l'axe 4 de la gouverne 2. Cet alésage a donc même axe géométrique 7 et même diamètre que l'axe 4 de la gouverne. Une lumière 9 est destinée à laisser passer la tige de manoeuvre de l'axe 4. Cette lumière est entourée par un lamage oblong 10. Le support 3 comporte par ailleurs des orifices 19a, 19b et 19c qui permettent de relier l'alésage 8 et l'extérieur. La fonction de ces orifices sera décrite ultérieurement. Comme cela est visible sur la figure 2, l'axe 4 comporte un prolongement cylindrique 11 sur lequel est fixé un rotor 13 d'un transformateur rotatif. Le rotor est plus particulièrement visible sur la figure 6. Il est constitué par un empilement de feuilles de fer doux (parallèles au plan de la figure 6) collées les unes aux autres et il présente deux encoches symétriques 14a et 14b sur sa périphérie. Io Le rotor 13 est en appui contre un épaulement 12 de l'axe 5 et il est rendu solidaire de l'axe par un moyen approprié par exemple par un montage 15 associant une vis et une rondelle, la vis étant engagée dans un taraudage porté par l'extrémité du prolongement 11. On complétera de préférence 15 le montage par un point de colle (le collage sera réalisé après le réglage comme cela sera décrit par la suite). On voit par ailleurs sur la figure 3a que l'alésage 8 renferme un stator bobiné 16 qui porte un alésage 17 destiné à recevoir le rotor. 13. 20 Le stator est représenté ici de façon schématique. Ce composant comporte lui aussi une armature en fer doux feuilleté autour de laquelle sont disposés au moins deux bobinages, un bobinage inducteur et un (ou deux) bobinage(s) induit(s). 25 Les bobinages ne sont pas représentés sur les figures mais un tel composant est bien connu de l'Homme du Métier du domaine des transformateurs rotatifs. Le rotor 13 associé au stator 16 constitue un transformateur rotatif permettant de mesurer un angle. 30 Conformément à la technologie de ces transformateurs (ou potentiomètres inductifs), lorsqu'on applique sur le bobinage inducteur une tension sinusoïdale on récupère sur le bobinage induit une tension sinusoïdale dont l'amplitude varie linéairement en fonction de l'angle de pivotement du rotor. 35 Avec une géométrie de rotor telle que représentée à la figure 6, on peut ainsi mesurer un pivotement angulaire compris entre +90 et -90 , ce qui est largement suffisant, les pivotements des gouvernes canards étant d'habitude compris entre -10 et +10 . Suivant une caractéristique de l'invention le rotor et le stator sont intégrés dans le dispositif de mesure, indépendamment l'un de l'autre et sans boîtier spécifique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le stator 16 est ainsi rendu solidaire du support 3 par un surmoulage 18 qui entoure complètement le stator 16. Le surmoulage est réalisé en une résine polymérisable. Une telle disposition permet de façon compacte d'assurer à la fois la solidarisation stator/support et la tenue aux chocs et aux accélérations. Ainsi grâce à invention le dispositif de mesure est disposé au plus près de la gouverne 2 et il mesure les angles de pivotement de celle ci, sans jeux de transfert de mesure, donc avec des erreurs minimisées. Par ailleurs, le dispositif est robuste. Sa partie mobile est solidaire de la gouverne et sa partie fixe est montée sans jeux et à l'aide d'un matériau amortisseur. Le procédé de montage d'un tel dispositif va maintenant être décrit en référence aux figures 4 et 5. Au cours d'une première étape qui est schématisée par la figure 4, on place le stator 16 sur un outillage 21 qui comporte une première portée cylindrique 22 coopérant avec l'alésage du stator 16. Cette portée 22 est délimitée par un épaulement 26. L'outillage 21 comporte par ailleurs une deuxième portée cylindrique 23 de même diamètre que l'alésage 8 du support 3 qui est destiné à recevoir le stator 16. L'outillage 21 comporte également un trou taraudé radial 24 qui est destiné à recevoir une tige 25 (figure 5) après mise en place de l'outillage dans le support 3. On introduit ensuite (deuxième étape) l'outillage 21 portant le stator 16 dans l'alésage 8 du support 3 (figure 5). Au cours de cette introduction on fait passer les fils 28 par l'orifice 19c du support 3. Pour assurer un montage correct du stator 16 il est nécessaire de le positionner d'une façon correcte dans son alésage 8, tant axialement qu'angulairement. Conformément à l'invention le positionnement axial est 5 assuré grâce à la tige 25 qui est fixée à l'outillage 21 au travers de la lumière 9 du support 3. L'Homme du Métier définira l'outillage 21 de telle sorte que lorsque la tige 25 est ainsi positionnée, le stator 16 se trouve également axialement disposé à la place souhaitée. 10 Le positionnement angulaire du stator est assuré d'une façon grossière par le positionnement du fil 28 dans l'orifice 19c. Une fois le stator 16 positionné, on injecte le matériau de surmoulage entre le stator 16 et le support 3 au travers 15 de l'orifice 19b. Les orifices 19a et 19c permettent l'évacuation de l'air et le contrôle du remplissage. L'orifice 19b est décalé axialement par rapport aux orifices 19a et 19c. Une telle disposition permet d'assurer un remplissage complet du logement du stator par la résine 20 avant que cette dernière ne ressorte par les orifices 19a et 19c Avant de procéder à l'injection on assurera l'étanchéité entre l'outillage 21 et le stator 16. On pourra par exemple réaliser l'outillage en 25 polytetrafuoréthylène, et on chauffera alors le support 3 après mise en place de l'outillage 21 de façon à dilater ce dernier. Il suffit de chauffer à une température de l'ordre de 60 C pour assurer l'étanchéité souhaitée (ainsi que le blocage de l'outillage 21 dans son alésage 8). 30 Pour compléter l'étanchéité on pourra disposer de la pâte de rebouchage au niveau de la lumière 9 (pâte à modeler par exemple). Après injection et séchage ou polymérisation de la résine 18 on refroidit le support 3 de façon à assurer la 35 contraction de l'outillage 21 ce qui permet son extraction. Par ailleurs on fixe le rotor 13 à l'axe 4 de l'ailette ou de la gouverne 2. On positionne ensuite l'axe 4 dans le support 3 (donc le rotor 13 dans le stator 16) et on mesure la valeur angulaire donnée par le dispositif de mesure pour une position de l'ailette ou de la gouverne correspondant à un angle qui doit être considéré comme nul. Ce montage du rotor dans le stator est représenté à la figure 7. La mesure est faite à l'aide d'un banc de mesure adapté au transformateur rotatif constitué par le rotor associé au 10 stator. Cette mesure permet de connaître le décalage angulaire réel lié au montage. Ce décalage peut ensuite être corrigé de deux façons différentes. 15 On pourra ainsi, à l'aide d'un outillage spécifique, faire pivoter le rotor 13 par rapport à l'axe 4 d'un angle inverse à la valeur mesurée préalablement. Après cette correction angulaire on immobilisera le rotor 13 par rapport à l'axe 4 de l'ailette ou de la gouverne par 20 un moyen de solidarisation, par exemple une goutte de colle appliquée au niveau de l'extrémité 11 portant la vis 15. On peut d'une façon plus simple programmer au niveau de l'électronique de commande la correction angulaire souhaitée pour les valeurs qui seront mesurées par le dispositif. 25 Par sécurité, cette correction à l'aide de moyens logiciels sera de toute façon apportée systématiquement en intégration finale du projectile pour corriger une erreur résiduelle éventuelle au niveau des dispositifs de mesure (même si une correction mécanique plus grossière a été 30 apportée au préalable). L'invention a été décrite en référence à la mesure du débattement angulaire de gouvernes canard. Il est bien entendu possible de la mettre en œuvre pour des mesures de débattements angulaires d'autres types d'ailettes. 35 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la position angulaire d'une ailette ou gouverne (2) de projectile montée pivotante par rapport à un support (3) solidaire du corps du projectile, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un rotor (13) solidaire d'un axe (4) de l'ailette ou de la gouverne (2) et un stator (16) bobiné fixé au support (3) et comportant au moins deux bobinages, un bobinage inducteur et un bobinage induit, le rotor (13) coopérant avec le stator (16) pour constituer un transformateur rotatif. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le stator (16) est disposé au fond d'un alésage (8) porté par le support (3) et destiné à recevoir l'axe (4) de l'ailette ou de la gouverne (2). 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que le stator (16) est rendu solidaire du support (3) par un matériau de surmoulage (18). 4. Dispositif de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que le support (3) comporte au moins deux orifices (19a,19b,19c) permettant de relier l'alésage (8) recevant le stator (16) et l'extérieur. 5. Procédé de montage d'un dispositif selon la revendication 4, procédé caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - on place le stator (16) sur un outillage (21) comportant une première portée cylindrique (22) coopérant avec l'alésage du stator (16) et une deuxième portée cylindrique (23) de même diamètre qu'un alésage (8) du support (3) destiné à recevoir le stator (16), - on introduit l'outillage (21) portant le stator (16) dans l'alésage (8) du support (3), - on injecte un matériau de surmoulage (18) entre le stator (16) et le support (3) au travers d'au moins un orifice (19b) reliant ledit alésage (8) à l'extérieur. 6. Procédé de montage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'outillage (21) est réalisé en polytetrafuoréthylène, et en ce que l'on chauffe le support(3) après mise en place de l'outillage (21) de façon à dilater ce dernier. 7. Procédé de montage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on refroidit le support (3) après injection et séchage du matériau de surmoulage (18) de façon à contracter l'outillage (21) pour faciliter son extraction. 8. Procédé de montage selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'outillage (21) comporte un trou radial (24) permettant le positionnement d'une tige (25) au travers d'une lumière (9) du support (3), la tige (25) assurant un positionnement axial de l'outillage (21) et du stator (16). 9. Procédé de montage selon une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'on fixe le rotor (13) à l'axe (4) de l'ailette ou de la gouverne puis on positionne celui ci dans le support (3) et on mesure la valeur angulaire donnée par le dispositif de mesure pour une position de l'ailette ou de la gouverne (2) correspondant à un angle nul. 10. Procédé de montage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on corrige l'écart angulaire mesuré en faisant pivoter le rotor (13) d'un angle inverse à la valeur ainsi mesurée, puis on immobilise le rotor (13) par rapport à l'axe (4) de l'ailette ou de la gouverne (2) par un moyen de solidarisation (15).