GYROSCOPIE SYSTEM FOR DETECTING DEVIATIONS IN THE TRAJECTORY OF AN OBJECT ON AN AT LEAST APPROXIMATIVELY STRAIGHT COURSE

Abstract: 1. Gyroscopic system intended for detecting deviations in the trajectory of a moving object comprising means for correcting trajectory deviations and having at least approximately a linear movement and provided with a gyroscope comprising a top (1) rotatable about its axis (X-X) with respect to a primary frame (2), itself articulated upon a secondary frame (3) about an axis (Y-Y) orthogonal to said axis (X-X) of the top (1), which said secondary frame (3) is articulated with respect to said moving object about an axis (Z-Z) orthogonal to axes of the top (1) and the primary frame, said axis (X-X) of the top (1) being arranged to be parallel, if not identical, to the longitudinal axis (L-L) of the moving object, a sensor (5) fast with said moving object being provided for detecting the relative variations of position of said longitudinal axis (L-L) of the moving object with respect to said axis (X-X) of the top (1), said sensor (5) cooperating with the zone of the primary frame (2) in which passes the axis (X-X) of said top (1) for detecting the variations of position of said primary frame (2), characterized in that, said moving object turning about its axis (L-L), at each turn of rotation of said moving object, the sensor (5) generates a control impulse the appearing moment of which is such that it controls said trajectory deviation correcting means at the time when the latter can be efficient in order to reduce said deviation, and the duration of which depends on the magnitude of said deviation.

Description: Systeme gyroscopique pour la détection d'écarts de trajectoire d'un mobile se déplaçant de façon au moins approximativement rectiligne. La présente invention concerne un système gyroscopique destiné à la détection d'écarts de trajectoire d'un mobile, par exemple un missile, se déplaçant de façon au moins approximativement rectiligne. On sait que le guidage des engins met en oeuvre des systèmes gyroscopiques, montés à bord de ceux-ci. Généralement, ces systèmes sont complexes, encombrants et onéreux. La présente invention a -pour objet un système gyroscopique simple, de dimensions réduites et de faible coût, pouvant être utilisé pour la détection d'écart en site et en azimut d'un missile se déplaçant sur une trajectoire au moins approximativement rectiligne, ce missile pouvant ou non tourner autour de son axe longitudinal. Notamment dans le cas de missile anti-char, la trajectoire habituellement recherchée est une ligne droite passant par l'oeil du tireur et par la cible. Le missile est donc généralement asservi à s'aligner continuellement sur cette ligne théorique. Les corrections de trajectoire sont d'autant plus importantes que l'écart mesuré entre le missile et cette ligne est important. Le vol du missile est donc caractérisé par une ligne approximativement droite. Il est fréquent que l'axe de lancement du missile soit confondu avec cet axe oeil-cible. En conséquence, l'axe du missile est donc parallèle à cet axe oeil-cible. A cette fin, selon l'invention, le système gyroscopique destiné à la détection d'écarts de trajectoire d'un mobile se déplaçant de façon au moins approximativement rectiligne et pourvu d'un gyroscope comportant une toupie montée rotative autour de son axe par rapport à un cadre primaire, lui-même articulé sur un cadre secondai re autour d'un axe orthogonal audit axe de la toupie, alors que ledit cadre secondaire est articulé par rapport audit mobile autour d'un axe orthogonal aux axes de la toupie et du cadre primaire, est remarquable en ce que ledit axe de la toupie est disposé de façon à être parallèle, sinon confondu, avec l'axe longitudinal dudit mobile, en ce que ledit cadre primaire est monté de fa çon accessible de l'extérieur du cadre secondaire au moins au voisinage d'une région dans laquelle passe l'axe de ladite toupie et en ce qu'un détecteur de variation de position dudit cadre primaire est monté solidaire dudit mobile, en regard de ladite région accessible du cadre primaire. Ainsi, l'axe de la toupie du gyroscope est parallèle à l'axe oeil-cible et puisque après son lancement le mobile suit une trajectoire rectiligne, c'est-à-dire garde la même attitude, les écarts de celle-ci se transcrivent sur la position du cadre primaire. Les écarts d'attitude en site et en azimut du mobile sont donc intégralement détectés dans les écarts de position du cadre primaire du gyroscope. On remarquera que le système selon 1 'in- vention s'applique aussi bien aux mobiles fixes en rotation autour de leur axe longitudinal qu'aux mobiles tournant. En effet, la rotation d'un mobile autour de son axe n'a d'autre influence que d'ajouter ou de retrancher la vitesse de rotation à celle de la toupie, ce qui est généralement négligeable. Le détecteur de variation de position dudit cadre primaire peut être optique et/ou électrique, par exemple. Notamment dans le cas d'un mobile fixe en rotation autour de son axe et d'un détecteur optique, ce détecteur optique peut comporter une source lumineuse et des élé ments photosensibles répartis autour de ladite source lumineuse, de sorte qu'un faisceau émis par ladite source et réfléchi par ledit cadre primaire, ou un miroir solidaire de celui-ci, revienne à ladite source lumineuse s'il n'existe aucun écart de trajectoire ou atteigne au moins l'un desdits éléments photosensibles en cas d'écart de trajectoire. On remarquera que, par rapport à un repère orthogonal comportant un axe horizontal et un axe vertical se coupant sur le faisceau émis par ladite source et disposés dans un plan vertical dans lequel se trouvent lesdits éléments photosensibles, il est facile de connaître les coordonnées de l'élément photosensible recevant le faisceau réfléchi et donc les écarts en site et en azimut du mobile par rapport à sa trajectoire. La position de l'élément photosensible excité donne donc, par ses composantes, l'amplitude des corrections en site et en azimut à effectuer. Lorsque le mobile est en rotation autour de son axe, la spécificité des corrections en site et en azimut disparait pour faire place à une correction unique de trajectoire, de sorte que les missiles tournants comportent généralement des moyens de correction de trajectoire uniques, tels qu'une gouverne de pilotage (par exemple par déviation de jet de la tuyère). Bien entendu, pour corriger une erreur de trajectoire détectée, il est indispensable que cette gouverne unique intervienne à un instant précis de la rotation du mobile autour de son axe et avec une amplitude appropriée. Aussi, selon l'invention, dans le cas d'un mobile tournant autour de son axe, il est avantageux que, à chaque tour, le détecteur engendre, pour lesdits moyens de correction de trajectoire, une impulsion (électrique ou lumineuse) de commande dont l'instant d'apparition est tel quelle commande lesdits moyens de correction d'écarts de trajectoire au moment où ceux-ci peuvent être efficaces en vue d'une réduction dudit écart, et dont la durée est liée à l'amplitude de celui-ci. L'instant d'apparition de l'impulsion de commande peut correspondre au moment précis où lesdits moyens de correction d'écart peuvent être efficaces ; cependant, à cause de l'inévitable inertie de tels moyens de correction, il est préférable que l'instant d'apparition soit avance par rapport audit moment, afin que lesdits moyens de correction de trajectoire soient commandés légèrement en avance pour être pleinement efficaces au moment opportun. Dans un premier mode de réalisation optique, le détecteur comporte une source lumineuse et un élément photosensible et est associé à un secteur de miroir convexe sphérique aligné au moins approximativement avec la composante de correction de trajectoire engendrée par lesdits moyens de correction d'écart, de sorte que le faisceau émis par ladite source lumineuse ne puisse être réfléchi par ledit secteur en direction dudit élément photosensible, lorsque l'écart de trajectoire est nul, et que ledit secteur engendre, à chaque tour de la rotation du mobile, une impulsion lumineuse qu'il réfléchit en direction dudit élément photosensible, lorsqu'il existe un écart de trajectoire. Il va de soi que, à cause de la forme même du secteur réfléchissant, la durée de l'impulsion lumineuse est d'autant plus grande que l'amplitude de l'écart est plus important. Dans une variante de réalisation, de type électrique, le détecteur comporte une source électrique et.est associé à l'ensemble d'un secteur et d'un palpeur conducteurs de l'électricité, ledit secteur étant aligné au moins approximativement avec la composante de correction de trajectoire, de sorte qu'aucun courant ne passe entre ledit secteur et ledit palpeur, lorsque l'écart de trajectoire est nul et qu'une impulsion de courant soit engendrée, à chaque tour de la rotation du mobile, entre ledit secteur et ledit palpeur, lorsqu'il existe un écart de trajectoire. La source électrique peut être à basse ou haute tension. Dans le cas de la haute tension, particulièrement appropriée à l'utilisation en atmosphères polluées, le palpeur peut être constitué-par une pointe qui engendra un arc électrique en regard du secteur conducteur. Le secteur conducteur peut être convexe et solidaire du cadre primaire du gyroscope, alors que le palpeur ou la pointe est fixé au détecteur. Au contraire, le secteur conducteur peut être concave et solidaire du détecteur, alors que le palpeur ou la pointe est fixé au cadre primaire. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 illustre un exemple de système d'arme à missile auquel l'invention est applicable. La figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation du système gyroscopique de détection conforme à l'invention. Les figures 3a et 3b sont des vues schématiques du dessus, illustrant les positions relatives du cadre primaire et du détecteur, respectivement lorsque l'axe de la toupie du gyroscope est confondu avec celui d'un mobile ne tournant pas autour de son axe et lorsque l'axe de la toupie du gyroscope s'écarte de celui dudit mobile, par suite d'un écart d'attitude en azimut. Les figures 3c et 3d sont des vues schématiques latérales, illustrant les positions relatives du cadre primaire et du détecteur, respectivement lorsque l'axe de la toupie du gyroscope est confondu avec celui dudit mobile ne tournant pas autour de son axe et lorsque l'axe de la toupie du gyroscope s'écarte de celui dudit mobile, par suite d'un écart d'attitude en site. La figure 4 montre schématiquement la face sensible du détecteur utilisé dans les systèmes des figures 3a à 3d. Les figures 5a et 5b correspondent respectivement aux figures 3a et 3b dans le cas d'un mobile tournant autour de son axe. tes figures 5c et 5d correspondent respectivement aux figures 3c et 3d dans le cas d'un mobile tournant autour de son axe. La figure 6 est une vue de face du miroir utilisé dans le système des figures 5a à 5d. La figure 7 est une variante de réalisation préférée du miroir de la figure 6. La figure 8 illustre la façon dont on peut donner de l'avance à la commande des moyens de correction de trajectoire. Les figures 9 et 10 sont des variantes de réalisation du système gyroscopique selon l'invention, dans le cas d'un mobile tournant autour de son axe longitudinal. Le système d'arme montré par la figure 1 comporte un tube de lancement TL pourvu d'un viseur V pour l'oeil 0 d'un tireur et susceptible de viser une cible C en définissant une ligne de visée LV. Il peut lancer un missile M se déplaçant le long d'une trajectoire T asservie à la ligne de visée LV. Le système gyroscopique selon l'invention, montré par la figure 2 et destiné à la détection d'écarts en site et en azimut d'un mobile M se déplaçant sur une trajectoire T au moins approximativement rectiligne, comporte une toupie 1, un cadre primaire 2 et un cadre secondaire 3. La toupie 1 est montée sur le cadre primaire 2 pour pouvoir tourner autour de son axe X-X, ledit cadre primaire 2 étant lui-même articulé sur le cadre secondaire 3 autour d'un axe Y-Y orthogonal et coplanaire à l'axe X-X, tandis que le cadre secondaire 3, grâce à des paliers 4, est articulé sur le mobile autour d'un axe Z-Z orthogonal aux axes X-X et Y-Y, les trois axes X-X, Y-Y et Z-Z définissant un système d'axes orthogonaux, dont l'origine se trouve au centre de la toupie 1. Sur la figure 2, le mobile sur lequel est monté le système gyroscopique n'est représenté que par les paliers 4 et son axe longitudinal L-L, avec lequel est aligné l'axe X-X de la toupie 1 qui est donc confondu ou au moins parallèle avec la trajectoire rectiligne suivie par ledit mobile. Le système gyroscopique de la figure 2 comporte de plus un détecteur 5, solidaire du mobile, centré sur l'axe L-L et disposé en bout de l'axe X-X. Un miroir 6 est porté par le cadre primaire 2 et centré sur l'axe X-X. Dans le mode de réalisation représenté schématiquement sur les figures 3a, 3b, 3c, 3d et 4, et particulièrement réservé aux mobiles fixes en rotation autour de leur axe longitudinal, le détecteur 5 est de type optique et comporte une source lumineuse 7 et des éléments photosensibles 8 répartis en lignes et en colonnes autour de ladite source lumineuse 7, qui se trouve à l'origine desdites lignes et desdites colonnes (voir la figure 4). Lorsque les axes X-X de la toupie et L-L du mobile sont confondus (voir les figures 3a et 3c), la source 7 émet un faisceau lumineux 9 qui est réfléchi par le miroir 6 vers ladite source 7, de sorte qu'aucun élément photosensible 8 n'est excité par le faisceau réfléchi 10. En revanche, lorsque le mobile présente une erreur en azimut (voir la figure 3b) et/ou en site (voir la figure 3d), le faisceau lumineux 9 émis par la source 7 donne naissance, à partir du miroir 6, à un faisceau réfléchi 11, qui frappe au moins un élément photosensible 8' de la pluralité d'éléments 8. ta position de l'élément photosensible 8' excité est caractéristique de l'écart en site et en azimut et le détecteur 5 peut donc élaborer un signal de correction approprié qu'il adresse aux moyens de correction de trajectoire (non représentés) prévus sur ledit mobile. Dans la variante de réalisation représentée schématiquement sur les figures Sa, 5b, 5c et 5d et particulièrement réservé aux mobiles tournant autour de leur axe longitudinal L-L, le détecteur 5 comporte une source lumineuse 7 èt un élément photosensible 12. Le miroir 6 est du type sphérique convexe, centré sur l'intersection des axes X-X et L-L. Comme le montre la figure 6, le miroir sphérique 6 comporte une large partie non réfléchissante 6a et un secteur réfléchissant 6b. Le secteur réfléchissant 6b est disposé symétriquement par rapport à la composante de correction de trajectoire 13 engendrée par les moyens de correction de trajectoire (non représentés) portés par le mobile. Lorsque les axes X-X de la toupie et L-L du mobile sont confondus (voir les figures 5a et 5c), la source 7 émet un faisceau lumineux 9, qui tombe dans a zone centrale 15 de la partie non réfléchissante 6a du miroir 6, de sorte qu'aucun faisceau n'est réfléchi en direction de l'élément photosensible 12. En revanche, lorsqu'une erreur en azimut (voir la figure 5b) et/ou en site (voir la figure 5d) apparat le faisceau lumineux 9 frappe le miroir 6 à l'extérieur de la zone centrale 15. Par suite, de la rotation du mobile Autour de son axe L-L, le point d'impact 16 du faisceau lumineux 9 sur ledit miroir 6 décrit un cercle 17 sur celui-ci. En conséquence, à chaque tour, lorsque le point d'impact 16 passe dans le secteur réfléchissant 6b, celui-ci adresse un rayon réfléchi 14 à l'élément photosensible 12. Ce dernier reçoit donc une impulsion de lumière à chaque tour. La durée de cette impulsion de lumière dépend du rayon de la trajectoire 17 et donc de l'amplitude des écarts en site et en azimut. L'élément photosensible 12 transforme cette impulsion de lumière en impulsion électrique, susceptible de commander en conséquence les moyens de correction de trajectoire. La figure 7 illustre un mode de réalisation préféré pour un miroir 6, permettant une bonne définition des durées d'impulsions lumineuses en fonction de l'amplitude des écarts. Sur la figure 8, on a illustré que, pour tenir compte de l'inertie de réponse desdits moyens de correction de trajectoire, on pouvait décaler l'axe 18 du secteur réfléchissant 6b d'un angle a par rapport à la composante de correction 13, de façon à donner de l'avance à la commande desdits moyens de correction. Dans les variantes de réalisation montrées par les figures 9 et 10, le détecteur 5 comporte une source électrique 19 à haute tension et est associé à l'ensemble d'un secteur conducteur 20 (ou 21) et d'une pointe conductrice 22 (ou 23). Dans ces modes de réalisation les secteurs conducteurs 20 et 21 remplacent les secteurs réfléchissants 6b des figures 6, 7 et 8, tandis que les points conducteurs 22 et 23 jouent le rôle du faisceau incident 9 des figures 5a à 5d. Dans le dispositif de la figure 9, le secteur conducteur 20 est convexe et solidaire du cadre primaire 2, tandis que la pointe 22 est solidaire du détecteur 5. Dans le dispositif de la figure 10, la pointe 23 est solidaire du cadre primaire 2, tandis que le secteur conducteur 21 est concave et solidaire du détecteur 5. Sur la base des explications précédentes, on comprend aisément qu'en cas d'écart de trajectoire,à chaque tour de la rotation du mobile, une impulsion électrique sera engendrée par l'ensemble 20-22 ou 21-23, la durée ce cette impulsion étant représentative de l'amplitude de l'écart. Le détecteur 5 pourra donc utiliser cette impulsion pour adresser des ordres de correction appropriés aux moyens de correction de trajectoire.

Claims: REVENDICATIONS 1 - Système gyroscopique destiné à la détection d'écarts de trajectoire d'un mobile se déplaçant de façon au moins approximativement rectiligne et pourvu d'un gyroscope comportant une toupie (1) montée rotative autour de son axe (X-X) par rapport à un cadre primaire (2), lui-même articulé sur un cadre secondaire (3) autour d'un axe (Y-Y) orthogonal audit axe (X-X) de la toupie, alors que ledit cadre secondaire (3) est articulé par rapport audit mobile autour d'un axe (Z-Z) orthogonal aux axes de la toupie et du cadre primaire, ledit axe (X-X) de la toupie (1) étant disposé de façon à être parallèle, sinon confondu, avec l'axe longitudinal (L-L) du mobile, et un détecteur (5) solidaire dudit mobile étant prévu pour détecter les variations relatives de positions dudit axe lôngitudinal (L-L) du mobile par rapport audit axe (X-X) de la toupie (1), caractérisé en ce que ledit cadre primaire (2) est monté de façon accessible de l'extérieur du cadre secondaire (3) au moins au voisinage d'une région dans laquelle passe l'axe (X-X) de ladite toupie et en ce que ledit détecteur (5) coopère avec ladite région accessible du cadre primaire (2) pour détecter les variations de position dudit cadre primaire (2). 2 - Système gyroscopique selon la revendication 1, caractériséen ce que le détecteur (5) de variation de position du cadre primaire (2) est optique et/ou électrique. 3 - Système gyroscopique selon la revendication 1, plus spécialement destiné à un mobile fixe en rotation autour de son axe longitudinal (L-L), caractérisé en ce que ledit détecteur (5) comporte une source lumineuse (7) et des éléments photosensibles (8) répartis autour de ladite source lumineuse, de sorte qu'un faisceau émis par ladite source et réfléchi par ledit cadre primaire revienne sur lui-même, s'il n'existe aucun écart d'attitude, on atteigne au moins l'un desdits éléments photosensibles (8'), en cas d'écart de trajectoire. 4.- Système gyroscopique selon la revendication 1, pour un mobile en rotation autour de son axe L-L et comportant des moyens de correction de trajectoire, caractérisé en ce que, à chaque tour, le détecteur (5) engendre, pour ledits moyens de correction de trajectoire, une impulsion de commande dont l'instant d'apparition est tel qu'elle commande lesdits moyens de correction d'écart de trajectoire au moment où ceux-ci peuvent être efficaces en vue d'une réduction dudit écart, et dont la durée est liée à l'amplitude dudit écart. 5.- Système gyroscopique selon la revendication 4, dans lequel lesdits moyens de correction de trajectoire présentent une inertie de fonctionnement, caractérisé en ce que l'instant d'apparition de ladite impulsion de commande est avancé par rapport audit moment où les moyens de correction d'écart de trajectoire peuvent être efficaces, afin que lesdits moyens soient commandés en avance pour être pleinement efficaces au moment opportun. 6.- Système gyroscopique selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel lesdits moyens de correction d'écart de trajectoire engendrent une composante (13) de correction de trajectoire transversale audit mobile, caractérisé en ce que ledit détecteur (5) comporte une source lumineuse (7) et un élément photosensible (12) et est associé à un secteur (6b) de miroir convexe sphéri que aligné au moins approximativement avec ladite composante (13) de correction de trajectoire, de sorte que le faisceau (9) émis par ladite source lumineuse (7) ne puisse être réfléchi par ledit secteur en direction dudit élément photosensible, lorsque l'écart de trajectoire est nul, et que ledit secteur (6b) engendre, à chaque tour de la rotation du mobile, une impulsion lumineuse qu'il réfléchit en direction dudit élément photosensible (12), lorsqu'il existe un écart de trajectoire. 7.- Système gyroscopique selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel lesdits moyens de correction d'écart de trajectoire engendrent une composante (13) de correction de trajectoire transversale audit mobile, caractérisé en ce que ledit détecteur (5) comporte une source électrique (19) et est associé à l'ensemble d'un secteur (20 ou 21) et d'un palpeur (22 ou 23) conducteurs de l'électricité, ledit secteur étant aligné au moins approximativement avec ladite composante de correction de trajectoire, de sorte qu'aucun courant ne passe entre ledit secteur et ledit palpeur, lorsque l'écart de trajectoire est nul, et qu'une impulsion de courant soit engendrée, à chaque tour de la rotation du mobile, entre ledit secteur et ledit palpeur, lorsqu'il existe un écart de trajectoire. 8.- Système gyroscopique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source électrique est à haute tension et en ce que ledit palpeur (22,23) est une pointe.

Inventors: DUBERNET, ROBERT, LE GOFF, JEAN-FRANCOIS, Le Goff, Jean-François
Applicants: AEROSPATIALE SOCIETE NATIONALE INDUSTRIELLE
Application year: 1985
Main classification: G01C19
IPC codes: G01C19