EP0275766B1 - Dispositif de freinage du déploiement d'une aile, et projectile guidé équipé d'un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de freinage du déploiement d'une aile, et projectile guidé équipé d'un tel dispositif Download PDF

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EP0275766B1
EP0275766B1 EP87402911A EP87402911A EP0275766B1 EP 0275766 B1 EP0275766 B1 EP 0275766B1 EP 87402911 A EP87402911 A EP 87402911A EP 87402911 A EP87402911 A EP 87402911A EP 0275766 B1 EP0275766 B1 EP 0275766B1
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EP
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trunnion
compression ring
wing
deformation member
axis
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Thomson Brandt Armements SA
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Thomson Brandt Armements SA
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/02—Stabilising arrangements
    • F42B10/14—Stabilising arrangements using fins spread or deployed after launch, e.g. after leaving the barrel

Definitions

  • the invention relates to deployable wings, such as those used on missiles, self-propelled rockets and the like, which will hereinafter be called guided projectiles. It relates in particular to a braking system for the deployment of these wings.
  • Deployable fins are known, which are articulated on the body of the projectile around longitudinal axes, parallel to the longitudinal axis of the body. These fins are tangential to this body in the folded position, and located in radial axial planes, in the active position.
  • This kind of empennage has a major drawback due to the brutality of the deployment of the fins. Indeed, this movement is caused mechanically either by pistons or by pyrotechnic devices which tend to spread the wings of the body of the projectile. Once these wings are spread, the increase in the speed of the projectile at the time of deployment, and the increase in the speed of rotation of the fins, due to the increase in the surface of the deploying wing, means that the latter arrives in the deployed position at a considerable speed, and therefore with sufficient energy to damage either the fin itself or the abutment elements which hold it in this deployed position.
  • the invention proposes to remedy this drawback by proposing a system for braking the deployment of the fin to avoid this sudden stop in the deployed position, and the deterioration of a fin set mounted on a guided projectile.
  • the French patent application published under No. 2448707 describes a fin assembly for a flying object, where a fin can rotate about an axis tangential to the body of the object, on a turntable, which can - even turn around an axis transverse to the machine.
  • This rotation is carried out by endless screws which transmit the rotational movement to the turntable, during the rotation of the fin about the tangential axis.
  • the fin is first applied against the surface of the flying object, its axis being directed tangentially and transversely to the longitudinal axis of the object. During the straightening, the fin rotates so that its axis is parallel to the longitudinal axis of the flying object.
  • a braking mechanism acting on the turntable to delay the rotational movement of the latter, and therefore, the deployment of the fin.
  • This device involves too many moving mechanical parts (turntable, worm, ).
  • the object of the invention is to propose another simpler braking device which acts directly on the fin, and a guided projectile equipped with such a device.
  • the invention consists in involving a thread and a deformation piece which by their combined effects allow regulation of the speed of deployment of the wing and the absorption of a maximum part of the kinetic energy due to this deployment, the remaining energy being calibrated so as not to alter the geometry of the airfoil or the supporting structure.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view along the axis A, A '
  • the deployment of a fin is done as follows.
  • the fin 20 is shown in the folded position against the body of the projectile 21. It is pivotally mounted relative to the body, about an axis A, A 'which is oblique to the longitudinal axis of the body, and this also well relative to the plane of the fin, that is to say according to the plane FIG. 1A, than with respect to the plane perpendicular to the plane of the fin, that is to say relative to the plane of the FIG. 1 B.
  • the rotation of the fin 20 around this axis brings the latter into its deployed position, that is to say that it is always pressed against the body of the missile 21, but its plane is perpendicular to the plan it occupied in the folded position.
  • the wing 6 is shown in the case of an oblique joint, such as that described in the previous paragraph, but provided with a braking device according to the invention.
  • This consists mainly of means of transformation of the kinetic energy of rotation into energy of translation which, by the effect of the thread and the deformation part, absorb a maximum part of the speed and give the wing a regular deployment.
  • the wing 6 is integral with a journal which allows the rotation of this wing, relative to the body of the projectile.
  • the pin 1 is mounted to rotate about its axis XX 'which is fixed relative to a body 2.
  • the means for converting the kinetic energy of rotation into translation energy further comprise means for locking in translation relative to the body 2 of the journal 1.
  • These energy transformation means also comprise a ring 4 which is called the compression ring and which is screwed onto a thread 10, formed on the outside diameter of the journal 1.
  • the means of transformation of the energy also include means for locking in rotation relative to the body 2 of this compression tank 4.
  • the energy transformation means comprise a stop in translation around the pin 1.
  • the deformation part 5 is placed between this translation stop and the compression ring 4.
  • the length of this ring is less than the distance separating the stop from a shoulder 14 of the compression ring 4, of m so that there is a clearance E in length when the wing is in the folded position.
  • Trunnion 1 is mounted rotating around its axis XX ′ by means of a bearing 3, integral with body 2.
  • the inside diameter of this trunnion actually has a recess corresponding to a shoulder 11 of the trunnion 1, so that the latter either blocked in translation relative to the body 2, so as not to move in the direction indicated by the arrow F.
  • a second bearing is produced using the compression ring 4 which is fixed in rotation relative to the body 2.
  • the rotation ring of this compression ring is made by two flats, not shown, and made on the outside diameter 12 of the compression ring 4.
  • This ring has a lateral face 14 against which the deformation piece comes to bear. 5.
  • this deformation part is shown in the form of a flattened U, but this form is not limiting.
  • the system works as follows.
  • the wing 6 When the wing 6 is caused to pivot about the axis X, X ′ it drives the pin 1 which is integral with it. Due to this rotation, and the fact that the compression ring 4 is mounted screwed about this axis and locked in rotation relative to the body 2, the latter moves in translation inside the hole 13.
  • the direction of thread screw 10 of the journal 1 and the internal thread of the compression ring 4 are chosen so that the compression ring moves towards the first bearing 3 so as to compress the deformation piece 5 between a surface radial 15 of the first bearing 3 and the radial surface 4 of the compression ring 4.
  • a minimum clearance is provided.
  • the internal thread and the thread may be with several threads, which allows better mechanical resistance of the system, and greater displacement in translation of the compression part.
  • Deployment of the wing at substantially constant speed is only possible, if an additional device gives it a sufficient incidence at the start, for the air current to make it deploy. To do this, it is necessary that the wing has a free rotation at the start of its deployment before the braking phase. Depending on the case, this rotation can vary from 20 to 60 degrees.
  • the deformation piece 5 must therefore have a length such that, in the folded position of the wing, there remains the clearance E between the end 7 opposite the compression ring 4 and the radial face 15 of the bearing 3. This clearance E corresponds to the translation of the compression ring 4 during this free rotation phase.
  • the additional incidence setting device can be produced by means of a piston actuated by the action of gases generated by a charge placed on board the projectile, and ignited by an electric igniter or a mechanical striker.
  • the deformation part 5 can absorb energy in several ways.
  • this compression part has a tubular shape reinforced at these ends, so as to represent a flattened U.
  • this part When this part is compressed, there is a buckling of its central part, the material of this central part partially filling the interior of the U.
  • the materials used can be copper, aluminum, or any relatively malleable alloy and ductile.
  • the compression ring 34 and the deformation part 35 have shapes different from those of the previous embodiment.
  • the compression ring 34 is always free in translation and fixed in rotation, so as to translate towards the deformation part 35.
  • the actual deformation does not occur in the same way, because the deformation part, although being still tubular, has a more compact shape, and its internal diameter is adjusted to that of the axis 31. It is always in abutment on the radial surface 15 of the first bearing 33.
  • the opposite end receives the action of the compression ring 34 which goes towards the deformation part 35. Longitudinal compression by buckling of the latter is no longer possible, due to the compactness of this part.
  • the deformation piece 35 may be made of a more or less viscous material, depending on whether an elastomer or a grease is used.

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Description

  • L'invention concerne les ailes déployables, telles que celles employées sur les missiles, les roquettes auto-propulsées et engins similaires, que l'on appellera par la suite projectiles guidés. Elle concerne en particulier un système de freinage du déploiement de ces ailes.
  • On connaît des ailettes déployables, qui sont articulées sur le corps du projectile autour d'axes longitudinaux, parallèles à l'axe longitudinal du corps. Ces ailettes sont tangentielles à ce corps en position rabattue, et situées dans des plans axiaux radiaux, en position active.
  • On connaît également par le brevet français publié sous le n01 485 580, un empennage perfectionné pour roquettes, dans lequel chaque ailette est articulée sur le corps de l'empennage, autour d'un axe oblique d'orientation. Ceci a pour effet que, au cours du déploiement des ailettes, chacune d'elles passe d'une position rabattue pour laquelle elle est appliquée tangentiellement sur le corps de l'empennage, à une position déployée, dans laquelle l'ailette est située dans un plan axial radial.
  • Ce genre d'empennage possède un inconvénient majeur du fait de la brutalité du déploiement des ailettes. En effet, ce déplacement est provoqué mécaniquement soit par des pistons soit par des dispositifs pyrotechniques qui tendent à écarter les ailes du corps du projectile. Une fois ces ailes écartées, l'accroissement de la vitesse du projectile au moment du déploiement, et l'accroissement de vitesse de la rotation des ailettes, dû à l'augmentation de la surface de l'aile se déployant, font que cette dernière arrive dans la position déployée à une vitesse considérable, et donc avec une énergie suffisante pour détériorer, soit l'ailette elle-même, soit les éléments de butée qui la maintiennent dans cette position déployée.
  • L'invention se propose de remédier à cet inconvénient en proposant un système de freinage du déploiement de l'ailette pour éviter cet arrêt brutal en position déployée, et la détérioration d'un jeu d'ailette monté sur un projectile guidé.
  • D'autre part, la demande de brevet français publiée sous le N° 2448707 décrit un ensemble à ailettes pour engin volant, où une ailette peut tourner autour d'un axe tangentiel au corps de l'engin, sur un plateau tournant, pouvant lui-même tourner autour d'un axe transversal à l'engin. Cette rotation est effectuée par des vis sans fin qui transmettent le mouvement de rotation au plateau tournant, pendant la rotation de l'ailette autour de l'axe tangentiel. L'ailette est d'abord appliquée contre la surface de l'engin volant, son axe étant dirigé tangentiellement et transversalement à l'axe longitudinal de l'engin. Pendant le redressement l'ailette tourne de façon à ce que son axe se trouve parallèle à l'axe longitudinal de l'engin volant. Dans cet ensemble il est prévu un mécanisme de freinage, agissant sur le plateau tournant pour retarder le mouvement de rotation de ce dernier, et par conséquent, le déploiement de l'ailette.
  • Ce dispositif fait intervenir trop de pièces mécaniques en mouvements (plateau tournant, vis sans fin,...).
  • Le but de l'invention est de proposer un autre dispositif de freinage plus simple et agissant directement sur l'ailette, et un projectile guidé équipé d'un tel dispositif.
  • L'objet de l'invention est un dispositif de freinage du déploiement, par rapport à un corps, d'une aile déployable, articulée autour d'un axe fixe par rapport audit corps, pour réaliser ledit déploiement par pivotement autour dudit axe, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transformation de l'énergie cinétique de rotation en énergie de translation comportant un filetage et une pièce de déformation permettant d'une part, le déploiement de l'aile à vitesse sensiblement constante et, d'autre part, l'absorption en grande partie de l'énergie cinétique de rotation du déploiement de l'aile. L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit, et qui est illustrée des figures suivantes :
    • - Figs.1 A et 1 B, une ailette selon l'art antérieur en position rabattue selon deux vues perpendiculaires ;
    • - Fig.2, un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention ;
    • - Fig.3A et 3B, un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
  • Au fur et à mesure qu'une aile déployable s'ouvre, la surface sollicitée par le courant d'air est de plus en plus importante, ceci explique l'accroissement, de la vitesse du déploiement et de l'énergie cinétique
  • L'invention consiste à faire intervenir un filetage et une pièce de déformation qui par leurs effets combinés permettent une régulation de la vitesse du déploiement de l'aile et l'absorption d'une partie maximale de l'énergie cinétique due à ce déploiement, l'énergie restante étant calibrée de façon à ne pas altérer la géométrie de la voilure ou la structure porteuse.
  • En référence aux figures 1A et 1B, 1 B étant une vue en coupe transversale selon l'axe A, A', le déploiement d'une ailette selon l'art antérieur se fait de la façon suivante. L'ailette 20 est représentée en position rabattue contre le corps du projectile 21. Elle est montée pivotante par rapport au corps, autour d'un axe A,A' qui est oblique par rapport à l'axe longitudinal du corps, et ceci aussi bien par rapport au plan de l'ailette, c'est-à-dire selon le plan la figure 1A, que par rapport au plan perpendiculaire au plan de l'ailette, c'est-à-dire par rapport au plan de la figure 1 B. La rotation de l'ailette 20 autour de cet axe amène cette dernière dans sa position déployée, c'est-à-dire qu'elle se trouve toujours appuyée contre le corps du missile 21, mais son plan est perpendiculaire au plan qu'elle occupait en position rabattue.
  • En référence à la figure 2, l'aile 6 est représentée dans le cas d'une articulation oblique, telle que celle décrite dans le précédent paragraphe, mais dotée d'un dispositif de freinage selon l'invention. Celui-ci est constitué principalement de moyens de transformation de l'énergie cinétique de rotation en énergie de translation qui, par l'effet du filetage et de la pièce de déformation, absorbent une partie maximale de la vitesse et donnent à l'aile un déploiement régulier. Dans ce but l'aile 6 est solidaire d'un tourillonl qui permet la rotation de cette aile, par rapport au corps du projectile. Le tourillon 1 est monté tournant autour de son axe X X' qui est fixe par rapport à un corps 2. Les moyens de transformation de l'énergie cinétique de rotation en énergie de translation comprennent en outre, des moyens de blocage en translation par rapport au corps 2 du tourillon 1. Ces moyens de transformation de l'énergie comprennent également une bague 4 qui est appelée bague de compression et qui est vissée sur un filetage 10, pratiqué sur le diamètre extérieur du tourillon 1. Les moyens de transformation de l'énergie comprennent également des moyens de blocage en rotation par rapport au corps 2 de cette baque de compression 4. Enfin, les moyens de transformation de l'énergie comprennent une butée en translation autour du tourillon 1. La pièce de déformation 5 est placée entre cette butée en translation et la bague de compression 4. La longueur de cette bague est inférieure à la distance séparant la butée d'un épaulement 14 de la bague de compression 4, de manière à ce qu'il reste un jeu E en longueur lorsque l'aile est en position rabattue.
  • Pour faire référence de manière plus précise à une réalisation concrète telle que celle représentée sur la figure 2, les moyens de transformation de l'énergie cinétique en énergie de translation sont réalisés sous forme suivante. Le tourillon 1 est monté tournant autour de son axe X X' grâce à un palier 3, solidaire du corps 2. Le diamètre intérieur de ce tourillon possède en fait un décrochement correspondant à un épaulement 11 du tourillon 1, de façon à ce que ce dernier soit bloqué en translation par rapport au corps 2, de manière à ne pas se déplacer dans le sens indiqué par la flèche F. Un deuxième palier est réalisé à l'aide de la bague 4 de compression qui est fixe en rotation par rapport au corps 2. Le blocage en rotation de cette bague de compression est réalisé par deux méplats non représentés, et effectués sur le diamètre extérieur 12 de la bague de compression 4. Cette bague possède une face latérale 14 contre laquelle vient s'appuyer la pièce de déformation 5. Sur la figure 2, cette pièce de déformation est représentée en forme de U aplati, mais cette forme n'est pas limitative.
  • Le fonctionnement du système est le suivant. Lorsque l'aile 6 est amenée à pivoter autour de l'axe X,X' elle entraîne le tourillon 1 qui lui est solidaire. Du fait de cette rotation, et du fait que la bague de compression 4 est montée vissée autour de cet axe et bloquée en rotation par rapport au corps 2, celle-ci se déplace en translation à l'intérieur du trou 13. Le sens du pas de vis du filetage 10 du tourillon 1 et du taraudage intérieur de la bague de compression 4 sont choisis de manière à ce que la bague de compression se déplace vers le premier palier 3 de façon, à comprimer la pièce de déformation 5 entre une surface radiale 15 du premier palier 3 et la surface radialel4 de la bague de compression 4. Pour que cette translation ait lieu, il faut également, qu'entre le filetage 10 et le taraudage intérieur de la bague de compression, soit prévu un jeu minimal. Suivant l'angle de rotation de l'aile, le taraudage et le filetage pourront être à plusieurs filets, ce qui permet une meilleure résistance mécanique du système, et un plus grand déplacement en translation de la pièce de compression.
  • Le déploiement de l'aile à vitesse sensiblement constante n'est possible, que si un dispositif annexe lui donne une incidence suffisante au départ, pour que le courant d'air la fasse se déployer. Pour ce faire, il est nécessaire que l'aile ait une rotation libre au début de son déploiement avant la phase de freinage. Suivant le cas, cette rotation peut varier de 20 à 60 degrés. La pièce de déformation 5 doit donc avoir une longueur telle que, à la position rabattue de l'aile, il subsiste le jeu E entre l'extrémité 7 opposée à la bague de compression 4 et la face radiale 15 du palier 3. Ce jeu E correspond à la translation de la bague de compression 4 pendant cette phase de rotation libre.
  • Le dispositif annexe de mise en incidence peut être réalisé grâce à un piston actionné sous l'action des gaz générés par une charge placée à bord du projectile, et mise à feu par un inflammateur électrique ou un percuteur mécanique.
  • La pièce de déformation 5 peut absorber l'énergie de plusieurs façons. La première correspond à celle de la réalisation représentée figure 2. Dans ce cas, cette pièce de compression a une forme tubulaire renforcée à ces extrémités, de manière à représenter un U aplati. Lorsque cette pièce est comprimée, il se produit un flambement de sa partie centrale, la matière de cette partie centrale venant combler partiellement l'intérieur du U. Les matériaux utilisés, peuvent être du cuivre de l'aluminium, ou tout alliage relativement malléable et ductile.
  • En référence aux figures 3A et 3B, la bague de compression 34 et la pièce de déformation 35 ont des formes différentes de celles de la réalisation précédente. La bague de compression 34 est toujours libre en translation et fixe en rotation, de manière à se translater vers la pièce de déformation 35. La déformation proprement dite ne se produit pas de la même manière, car la pièce de déformation, bien qu'étant toujours tubulaire, a une forme plus compacte, et son diamètre intérieur est ajusté à celui de l'axe 31. Elle est toujours en appui sur la surface radiale 15 du premier pallier 33. Par contre, l'extrémité opposée reçoit l'action de la bague de compression 34 qui se dirige vers la pièce de déformation 35. La compression longitudinale par flambement de cette dernière n'est plus possible, du fait de la compacité de cette pièce. Comme un espace 36 est aménagé entre le diamètre extérieur de la bague de compression et le diamètre intérieur du corps 32, la pièce de déformation a tendance à combler cet espace, par refoulement de la matière. La pièce de déformation 35 peut être dans un matériau plus ou moins visqueux, selon que l'on emploie un élastomère ou une graisse.
  • Ces modes de réalisations sont adaptés à une application sur un projectile guidé, le corps 2 étant le corps du projectile.

Claims (9)

1. Dispositif de freinage du déploiement, par rapport à un corps (2) d'une aile déployable (6), articulée autour d'un axe (X,X') pour réaliser le déploiement par pivotement autour dudit axe, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transformation de l'énergie cinétique de rotation en énergie de translation comportant un filetage 10 et une pièce de déformation 5 permettant d'une part, le déploiement de l'aile à vitesse sensiblement constante et, d'autre part, l'absorption en grande partie de l'énergie cinétique de rotation du déploiement de l'aile.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission de l'énergie comportent, un tourillon (1) coaxial avec l'axe (X,X') autour duquel pivote l'aile (6), solidaire de l'aile, et en ce que la pièce de déformation (5), étant annulaire et placée autour du tourillon, est déformée par compression le long dudit axe.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tourillon (1) possède un filetage (10), et en ce que les moyens de transmission de l'énergie comportent une bague de compression (4) vissée sur ledit filetage, libre en translation par rapport au corps (2), la pièce de déformation étant placée autour du tourillon, de moyens de blocage en translation dudit tourillon (1) par rapport au corps (2), des moyens de blocage en rotation de ladite bague de compression (4) par rapport au corps, et une butée en translation de la pièce de déformation (5) placée entre cette dite butée et la bague de compression, de sorte à être comprimée lorsque ladite bague se trouve translatée sous l'effet de la rotation du tourillon.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de blocage en translation du tourillon (1) par rapport au corps (2) et la butée sont constitués d'un palier (3) solidaire du corps et ayant un épaulement sur lequel vient s'appuyer un épaulement (11) du tourillon (1), et en ce que les moyens de blocage en rotation de ladite bague de compression (4) sont constitués de méplats pratiqués sur le diamètre extérieur 12 de la bague de compression (4).
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la pièce de déformation 5 a une forme tubulaire renforcée à ses extrémités, en forme de U aplati, de façon à se déformer par flambement sous l'action de la bague de compression (4).
6. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la pièce de déformation (35) a une forme tubulaire compacte, la bague de compression (34) ayant une telle forme qu'il subsiste un espace (36) pour permettre la déformation de la pièce de déformation par déplacement vers ledit espace du matériau dont elle est constituée.
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce de déformation (5) est en alliage malléable.
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pièce de déformation (35) est en élastomère.
9. Projectile guidé comportant au moins une paire d'ailes déployables caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de freinage des dites ailes selon l'une quelconque des revendications précédentes.
EP87402911A 1986-12-23 1987-12-18 Dispositif de freinage du déploiement d'une aile, et projectile guidé équipé d'un tel dispositif Expired - Lifetime EP0275766B1 (fr)

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EP0275766A1 EP0275766A1 (fr) 1988-07-27
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