FR2490845A1 - Procede et appareil pour stabiliser une plate-forme sur un corps en mouvement tournant autour de son axe longitudinal - Google Patents
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Abstract
PROCEDE ET APPAREIL POUR STABILISER UNE PLATE-FORME SUR UN CORPS EN MOUVEMENT TOURNANT AUTOUR DE SON AXE LONGITUDINAL. LE DISPOSITIF SELON LA PRESENTE INVENTION POUR STABILISER UN CORPS 2 TOURNANT AUTOUR DE SON AXE LONGITUDINAL ET SUPPORTANT UNE PLATE-FORME 1 COMPREND UN MOYEN RELIANT LA PLATE-FORME AU CORPS EN VUE D'UNE ROTATION AUTOUR D'UN AXE DE CORRECTION DE ROTATION, UN MOYEN D'ENTRAINEMENT 9, 10 SUPPORTE PAR LE CORPS ET COUPLE A LA PLATE-FORME POUR APPLIQUER UNE ROTATION RELATIVE ENTRE CETTE PLATE-FORME ET CE CORPS, UN MOYEN DE DETECTION 5 POUR MESURER LA ROTATION DU CORPS AUTOUR DE L'AXE DE CORRECTION DE ROTATION, UN MOYEN 11, 12 POUR DETECTER LA ROTATION RELATIVE ENTRE LE CORPS ET LA PLATE-FORME, ET UN MOYEN 7 POUR COMMANDER UN MOTEUR D'ENTRAINEMENT 8 A PARTIR DESDITS MOYENS DE DETECTION. APPLICATION: STABILISATION DES PLATE-FORMES SUR LES MISSILES BALISTIQUES, LES SATELLITES, LES NAVIRES DE RECHERCHE OCEANOGRAPHIQUE ET LES TOURELLES D'ARTILLERIE DES NAVIRES DE GUERRE.
Description
Procédé et appareil pour stabiliser une plateforme
sur un corps en mouvement tournant autour de son axe longitu-
dinal. La présente invention concerne un procédé et un moyen pour stabiliser une plateforme sur un corps en mouvement.
On sait déjà, d'après le brevet US no 3 437 288,réa-
liser un dispositif pour stabiliser un corps autour d'un axe qui n'est pas l'axe de symétrie en appliquant des impulsions de couple calculées et temporisées de manière à changer une rotation existante en une rotation autour d'un nouvel axe
décalé d'un angle pouvant atteindre 10 , ce dispositif com-
prenant un système de commande électronique compliqué pour
obtenir ce résultat.
!Uestconnu également,d'après le brevet US n0 3 442 468, de faire tourner en sens inverse un corps par rapport à un autre corps accouplé, l'un de ces corps étant un rotor rigide et l'autre étant une plateforme tournant en sens inverse, le
rotor supportant des éléments tels que des tuyères pour com-
mander la précession ou la vitesse, des réservoirs contenant un liquide, etc. La stabilité de nutation du dispositif est obtenue à l'aide du corps non rigide, de manière que le corps tournant en sens inverse oppose une nutation par dissipation d'énergie.
Il est connu,d'après le brevet US no 3 180 587, d'uti-
liser un moteur dans le corps d'un véhicule aérospatial de manière à entraîner un dispositif de recherche d'astres à des
fins d'orientation, cela en ayant recours à une bague collec-
trice entre le dispositif de recherche d'astres et le corps,
mais les bagues collectrices et les autres dispositifs méca-
niques ont tendance à ne pas être fiables.
L'objet de la présente invention est de réaliser un dispositif simple et efficace qui stabilise une plateforme
par rapport à un corps en mouvement.
La présente invention peut être appliquée à de nombreux dispositifs mais, dans une de ses applications, elle est utilisée pour faire tourner en sens inverse la section d'ogive d'un missile ballistique stabilisé par rotation autour
de son axe longitudinal et dans lequel l'ogive forme une plate-
forme contenant un dispositif de recherche de cible et une composante de mouvement de rotation indésirable est appliquée à l'ogive par rapport à la rotation du corps du missile autour
de son axe longitudinal.
Une autre application est la stabilisation d'une plate-
forme sur un corps de satellite stabilisé par rotation autour de son axe longitudinal et comportant une plateforme munie d'un compartiment d'essai à chute libre, la composante indésirable
étant ici encore la rotation du compartiment avec ce satellite.
Une autre application encore est la stabilisation d'une plateforme sur un navire de recherche océanographique o la
plateforme supporte un ensemble d'instruments suspendus au-
dessus du fond de l'océan, cet ensemble devant être stabilisé à l'encontre du mouvement de montée et de descente dû aux
vagues et à la houle.
Une autre application est la stabilisation d'une plate-
forme d'une tourelle d'artillerie d'un navire de guerre dans
lequel l'émetteur-récept7eur doit rester dirigé vers la supers-
tructure de manière à ne pas tourner avec la tourelle.
La présente invention comprend un corps qui forme d'une façon générale la structure principale se déplaçant autour
d'un axe connu par rapport à un repère et supportant une plate-
forme pouvant se déplacer sur le corps autour d'un axe de correction visà-vis duquel est effectuée la stabilisation, le mécanisme de stabilisation selon l présente invention étant monté sur ou dans le corps lui-même mais étant accouplé à la plateforme de manière à faire tourner la plateforme autour de l'axe de correction en éliminant ainsi le besoin de connexion de rotation tel que des bagues collectrices entre le corps et
la plateforme.
La présente invention comprend donc un procédé pour stabiliser une plateforme par rapport à un corps, cette plateforme et ce corps tournant l'un par rapport à l'autre autour d'un axe commun, par exemple une section d'ogive d'un missile ballistique stabilisé par rotation sur lui- même, ce procédé consistant à supporter de façon tournante la plateforme La à partir du corps autour d'un axe de correction de rotation, à détecter le mouvement du corps autour dudit axe, à entraîner la plateforme autour de l'axe de correction de rotation à l'aide d'un moyen d'entraînement placé sur le corps, à détecter la rotation relative de la plateforme et du corps, et à commander
le moyen d'entraînement en conséquence.
Dans une application spécifique, le procédé est appliqué
à un missile tournant autour de son axe longitudinal et compor-
tant un corps tournant ainsi qu'une tête relativement stable,
missile dans lequel le moyen de détection comprend un détec-
teur de vitesse de rotation dans le corps et un dispositif photoélectrique également dans ce corps, le procédé consistant à diriger le dispositif photo-électrique vers un réflecteur se trouvant dans la tête, et à effectuer la corrélation du signal du détecteur de vitesse de rotation avec le signal du dispositif photo-électrique pour commander le moyen d'entraînement de manière à régler la vitesse de rotation relative entre la tête
et le corps.
Le dispositif peut comprendre, de façon appropriée, un corps, une plateforme accouplée au corps en vue d'une rotation
autour d'un axe de correction de rotation, un moyen d'entraî-
nement supporté par le corps et couplé à la plateforme pour appliquer une rotation-relative entre la tete et la plateforme, un moyen de détection de vitesse de rotation disposé dans le
corps pour mesurer la rotation de ce corps, un moyen de détec-
tion de rotation relative entre le corps et la plateforme sup-
porté également par le corps, et un moyen pour commander le
moyen d'entraînement à partir des moyens de détection.
La présente invention permet donc d'obtenir un dispositif simplifié dans lequel un moyen d'entraînement est simplement nécessaire entre le corps et la plateforme et dans lequel aussi le moyen d'entirînement et. les détecteurs de stabilisation peuvent former un ensemble ou bloc net dans ou sur le corps, cet ensemble comprenant le moyen d'entraînement et le mécanisme qui commande ce moyen d'entraînement ainsi que le moyen qui transmet l'entraînement au moyen récepteur d'entraînement se
trouvant sur la plateforme.
On va maintenant décrire la présente invention en se 4 référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale centrale d'un missile, cette coupe montrant une partie seulement du corps ainsi que la tête et son mécanisme de support et de commande; la figure 2 est un schéma synoptique montrant la technique générale utilisée; et la figure 3 est un schéma synoptique montrant comment
les dispositions techniques peuvent être appliquées.
Dans le mode de réalisation représenté,la présente invention est appliquée à un missile muni d'une plateforme d'ogive commandée 1, montée de façon tournante sur le corps 2
que comporte le missile et qui tourne autour de son axe, un -
roulement à billes 3 monté sur le corps formant l'assemblage qui permet à la plateforme 1 de tourner en sens inverse du corps. Ce montage pourrait être remplacé par un arbre se trouvant sur la tête et engagé dans un palier disposé dans le -20 corps. La plateforme 1 contient des détecteurs 4 de recherche de cible. Une bobine 5 de magnétomètre tourne avec le corps 2 dans le champ magnétique terrestre de manière à engendrer une tension sinusoïdale à une fréquence synchronisée avec la vitesse de rotation du corps autour de son axe. Ce signal est amplifié par un amplificateur approprié 6 et est appliqué à un comparateur 7 qui engendre le signal destiné à commander le
moteur d'entraînement 8.
Le moteur 8 entraîne la plateforme par l'intermédiaire d'un pignon 9 engrenant avec une couronne dentée 10 se trouvant sur la plateforme 1, la plateforme étant entraînée dans le sens opposé au sens de rotation du corps autour de son axe. Un détecteur photo-électrique 11 disposé dans le corps 2 est dirigé vers un réflecteur 12 de la plateforme 1 pour engendrer un train d'impulsionsà une fréquence synchronisée avec la vitesse
de rotation de la plateforme par rapport au corps, et ce photo-
détecteur applique le signal au comparateur 7.
Le comparateur 7 est réglé de manière à fournir une puissance correcte au moteur 8 lorsque la vitesse de la tête par rapport au corps, laquelle vitesse est détectée par le photodétecteur Il et le miroir 12, concorde avec la vitesse du corps par rapport à la terre, laquelle vitesse est détectée par la bobine 5 du magnétomètre; et cela dans le sens plus si la vitesse plate-forme/corps diminue et dans le sens moins si cette
vitesse augmente.
Bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on utilise un magnétomètre pour détecter le roulisdu corps dans le champ magnétique de la terre, on pourrait utiliser d'autres dispositifs selon le milieu dans lequel le corps se déplace et selon le type de détection nécessaire; par exemple, dans un satellite utilisé dans le système solaire, on peut avoir recours à une cellule photo-électrique tournant de manière à venir dans la lumière solaire et à en sortir, tandis
que dans les navires de recherche océanographique, les accélé-
romètres forment un moyen de détection commode. Dans une ap-
plication à des tourelles d'artillerie, l'inclinaison du navire est détectée à l'aide de moyens synchros disposés entre le
navire et la tourelle.
D'après ce qui précède, on voit que la présente invention comprend, fondamentalement, un système pour commander la rotation d'une plateforme supportée par un corps autour d'un axe de commande, cela grâce à un moyen monté sur ou dans le corps qui effectue lui-même des mouvements commandés ou non commandés sous l'action de moyens qui coopèrent avec un moyen
récepteur de signal d'entraînement se trouvant dans la plate-
forme, le corps portant le dispositif détecteur de mouvement et le mécanisme de moteur d'entraînement ainsi que ce que l'on peut appeler un moyen de détection de rotation à distance entre les plateformes et le corps, comme par exemple la cellule photo-électrique et le moyen formant miroir décrits à propos du missileou tout autre moyen de projection ou de poursuite de faisceaux qui ne nécessitent aucune liaison
mécanique entre la plateforme et le corps.
Claims (7)
1. Procédé pour stabiliser une plateforme par rapport
à un corps, cette plateforme et ce corps tournant sur eux-
mîmes l'un par rapport à l'autre, comme par exemple la section d'ogive d'un missile ballistique stabilisé par rotation autour de son axe longitudinal, caractérisé par le fait qu'il consiste à supporter en rotation la plateforme à partir du corps autour d'un axe de correction de rotation, à détecter le mouvement du corps autour dudit axe, à entraîner la plateforme autour de l'axe de correction de rotation à l'aide d'un moyen d'entraînement situé sur le corps, à détecter la rotation relative de la plateforme et du corps et à commander le moyen
d'entraînement en conséquence.
2. Procédé suivant la revendication 1 appliqué à un missile tournant autour de son axe longitudinal et comportant un corps tournant ainsi qu'une tête relativement stable, le moyen de détection dudit missile comprenant un détecteur de vitesse de rotation ainsi qu'un dispositif photo-électrique dans le corps, caractérisé par le fait que l'on dirige le dispositif photo-électrique vers un réflecteur se trouvant dans la tête et on effectue la corrélation entre le signal du détecteur commandé par la gravité et le signal provenant
du dispositif photo-électrique pour commander le moyen d'en-
traînement de manière à régler la vitesse de rotation relative
entre la tete et le corps.
3. Procédé suivant les revendications 1-ou 2, carac-
térisé par le fait que l'entraînement communiqué audit moyen d'entraînement comprenant un moteur électrique est obtenu pargénération d'une onde sinusoïdale à partir de la rotation dudit corps, à rendre carré l'onde sinusoTdale, à appliquer
l'onde sinusoïdale rendue carrée à un convertisseur fréquence-
tension de manière à engendrer un signal d'entraînement prin-
cipal proportionnel à la rotation de la plateforme par rapport au corps à l'aide d'un moyen se trouvant dans ledit corps et dirigé de manière à détecter la rotation de ladite plateforme, à appliquer la sortie dudit signal pulsé à un comparateur de phase tout en appliquant l'onde carrée à ce dernier de manière i à obtenir un signal de correction pour un réglage fin de la
rotation de la plateforme, à appliquer le signal dudit conver-
tisseur fréquence-tension et dudit comparateur à un dispositif de sommation, et à entraîner ledit moteur à partir du dispositif de sommation précité par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance.
4. Dispositif pour stabiliser un corps tournant et dans lequel ledit corps supporte une plateforme, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen reliant de façon tournante la plateforme au corps autour d'un axe de correction de rotation, un moyen d'entraînement supporté par le corps et couplé à la plateforme de manière à appliquer une rotation relative entre ladite plateforme et ledit corps, un moyen de détection dans le
corps pour mesurer la rotation ducorps autour de l'axe de cor-
rection de rotation, un moyen de détection relative disposé entre le corps et la plateforme et supporté également par le corps de manière à détecter à distance ladite rotation relative, et un moyen pour commander un moteur d'entraînement à partir
desdits moyens de détection.
5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit moyen-de détection pour une correction
de rotation du corps est un magnétomètre couplé par l'inter-
médiaire d'un amplificateur à un comparateur qui commande
ledit moyen d'entraînement.
6. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé
par le fait que la rotation relative entre ledit corps et la-
dite plateforme est détectée par une cellule photo-électrique se trouvant dans ledit corps et dirigée vers un réflecteur se trouvant dans ladite plateforme, ladite cellule photo-électrique
étant couplée à un comparateur qui commande ledit moyen d'en-
traînement.
7. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé
par le fait que la rotation du corps autour de son axe longi-
tudinal est détectée à l'aide d'un moyen se trouvant dans le corps et produisant une onde sinusoïdale, la rotation entre la plateforme et le corps est détectée à l'aide d'un moyen se trouvant dans le corps et pulsé par la rotation de la plateforme, le circuit électrique comprenant un moyen pour rendre carréaladite onde sinusoïdale, un convertisseur de fréquence destiné à recevoir ledit signal carré, un comparateur de phase destiné à recevoir simultanément ledit signal carré,
et un moyen pour appliquer également ledit signal pulsé résul-
tant de la rotation relative entre la plateforme et le corps audit comparateur de phase, un circuit de sommation destiné à recevoir le signal dudit convertisseur fréquence-tension dudit comparateur, et un moyen pour amplifier le signal de sortie du
comparateur pour entraîner ledit moteur.
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