FR2545203A1 - Dispositif de reference pour bouche a feu - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE REFERENCE DESTINE A UNE BOUCHE A FEU. CE DISPOSITIF COMPORTE UN EMETTEUR-RECEPTEUR 72 QUI EMET UN FAISCEAU LASER DE FORME CARREE SUIVANT UN AXE OPTIQUE 78. LE FAISCEAU EST RENVOYE PAR UN MIROIR 74 VERS LE RECEPTEUR QUI MESURE L'ECART ENTRE L'AXE DU FAISCEAU REFLECHI ET L'AXE DE REFERENCE. LES SIGNAUX DE CORRECTION, PRODUITS PAR UN CIRCUIT 76 DE TRAITEMENT, A PARTIR DES ECARTS MESURES, SONT TRANSMIS A UN ORDINATEUR 30 DE REGLAGE DE TIR ET A UNE ELECTRONIQUE 62 DE POINTAGE AFIN DE DONNER AU TUBE 24 DU CANON L'ORIENTATION APPROPRIEE. DOMAINE D'APPLICATION : CHARS DE COMBAT ET AUTRES PIECES D'ARTILLERIE.

Description

L'invention concerne un dispositif de référence

destiné à une bouche à feu d'artillerie.

Ainsi qu'il est bien connu, la bouche d'un canon d'artillerie, par exemple d'un char d'assaut et autre, doit être décalée d'un angle approprié de la ligne de visée du pointeur pour que le projectile atteigne la cible vers laquelle la bouche à feu est dirigée L'angle

est une fonction d'un certain nombre de facteurs compre-

nant la distance à la cible et le mouvement de cette der-

nière, la vitesse initiale du projectile, les vents transversaux et autres La composante verticale de l'angle est connue sous le nom de "angle de hausse", tandis que la composante horizontale est connue sous le nom

de "angle d'avance".

Les dispositifs de réglage de tir modernes utilisent un ordinateur pour calculer l'angle de hausse et l'angle d'avance à partir de signaux produits par

un certain nombre de capteurs, puis pour aligner auto-

matiquement un appareil de pointage sur l'axe du tube du canon Malgré la sophistication des dispositifs de

réglage de tir, la précision du canon est réduite en rai-

son d'erreurs variées et inévitables qui résultent de l'inclinaison du canon, de la déformation thermique du tube du canon et d'autres facteurs Des dispositifs qui détectent, mesurent et compensent ces erreurs sont généralement connus sous le nom de "dispositifs de

référence de bouches à feu".

Un dispositif connu de référence de bouche à feu comporte une source de lumière diffuse montée sur le toit de la tourelle d'un char d'assaut, un miroir monté sur l'extrémité de la bouche à feu ou du tube du canon, un ensemble à prisme de déviation et lentille de focalisation incorporé dans le viseur du pointeur

et un cercle de référence superposé à une mire à réti-

cule de la lentille de visée du pointeur Pour compen-

ser une erreur, le pointeur donne au tube du canon une position ou un angle prédéterminé et il met en marche la source de lumière Le miroir réfléchit un faisceau de lumière polarisée produit par la source de lumière à travers le prisme et la lentille montés sur la lentille du pointeur L'amplitude et la direction du décalage du faisceau par rapport au cercle de référence de la lentille du pointeur donnent une mesure de l'erreur Le pointeur règle manuellement des boutons de visée par le

canon pour amener le faisceau dans le cercle de référence.

Bien que ce dispositif convienne à certaines confïgura-

tions de char d'assaut, il exige une ligne de visée entre la source de lumière et le miroir et entre le miroir et la lentille du pointeur, ce qui n'est pas disponible sur tous les types de char d'assaut De plus, la source de lumière diffuse peut révéler la position du char d'assaut lorsqu'elle est utilisée la nuit Un inconvénient

important de ce dispositif est que le processus de compen-

sation d'erreur est long, car le tube doit être immobile pendant l'étalonnage et des réglages doivent être

effectués manuellement.

Une modification apportée au dispositif antérieur décrit ci-dessus consiste à remplacer la source de lumière et le miroir par un collimateur placé à l'extrémité du tube et dirigé vers le prisme de déviation, dans une position de référence du tube Le fonctionnement de ce dispositif est essentiellement le même que celui du

dispositif de base et, par conséquent, le dispositif modi-

fié présente sensiblement les mêmes inconvénients Cepen-

dant et de plus, le collimateur est un instrument complexe

et fragile qui nécessite une conception mécanique sophis-

tiquée pour supporter l'accélération élevée produite

par un coup de canon.

Un autre dispositif de référence de bouche à feu comporte une source laser montée sur le char d'assaut, une lentille divergente montée sur l'axe optique du faisceau produit par la source laser, un diviseur optique placé sur l'axe optique, un rétroréflecteur monté sur l'extrémité du tube du canon et un détecteur optique

placé à proximité du diviseur optique La lentille diver-

gente fait diverger le faisceau laser sur une aire

compatible, à la bouche à feu, avec les erreurs prévues.

Pour compenser les erreurs, le pointeur donne au tube une position prédéterminée et il met en marche la source de lumière Le miroir réfléchit une partie du faisceau incident vers le diviseur optique aui, lui-même, réflé- chit le faisceau sur le détecteur Ce dernier produit un signal électrique représentatif de l'écart entre la bouche à feu et la position de référence Une équation de déformation peut être utilisée pour transformer

l'erreur de position en une erreur angulaire Ce dispo-

sitif est considéré comme étant supérieur aux dispositifs mentionnés précédemment par le fait qu'il ne comporte pas de gros composants optiques montés sur la bouche à feu, qu'il n'exige pas une ligne de visée allant du viseur du pointeur jusqu'à la bouche à feu, et que son mode de fonctionnement peut convenir à une automatisation complète Cependant, cette technique a pour inconvénient grave de nécessiter des équations complexes qui lient l'erreur angulaire souhaitée à l'erreur de position mesurée et qui doivent inclure une compensation due à

l'échauffement par le soleil, avec et sans refroidisse-

ment, et ainsi de suite.

Un autre dispositif pouvant être compris dans cette catégorie générale a été développé notamment pour mesurer l'inclinaison du canon et il ne s'agit donc pas

d'un dispositif de référence complet pour bouche à feu.

En général, ce dispositif comporte un émetteur laser monté sur la tourelle, un miroir monté sur l'extrémité de la bouche à feu du canon et un récepteur comprenant

un capteur de position également monté sur la tourelle.

L'émetteur dirige un faisceau vers le miroir qui, dans une position prédéterminée de la bouche à feu, réfléchit le faisceau vers une ouverture ménagée dans le récepteur dans lequel le détecteur de position est disposé Le récepteur se présente sous la forme d'un appareil de prise de vues qui focalise le faisceau sur la position du

détecteur, dans le plan focal de l'objectif de l'appareil.

Lorsque la bouche à feu du canon fléchit, le mouvement angulaire du faisceau provoque une translaticn linéaire de la lumière focalisée sur le détecteur Ce disnositif est supérieur aux dispositifs mentionnés Precédemment zar il mesure le décalage anaulaire nécessaire à la bouche à feu plutôt qu'un décalage de position Cependant, ce dispositif n'assure qu'une compensation de la bouche à feu par rapport au miroir et des moyens supplémentaires sont nécessaires pour réaliser la compensation de l'erreur du miroir par rapport à la ligne de visée, nécessaire

à un dispositif complet de référence pour bouche à feu.

L'invention a pour objet un dispositif de référence pour bouche à feu qui produit rapidement et automatiquement des signaux de correction des angles de hausse et d'avance destinés à être ajoutés aux signaux

des angles de hausse et d'avance produits par l'ordi-

nateur du dispositif de réglage de tir d'une pièce d'ar-

tillerie.

L'invention concerne donc un dispositif de réfé-

rence pour bouche à feu destiné à corriger des erreurs

affectant des signaux de pointage produits par un dis-

positif de réglage de tir d'un canon d'artillerie compor-

tant une bouche à feu pouvant pivoter autour d'un premier

axe et mobile autour d'un second axe orienté perpendicu-

lairement au premier axe Le dispositif de référence pour bouche à feu comprend des moyens de transmission d'un faisceau laser conçus pour être montés sur le canon afin de se déplacer avec le tube autour du second axe et de diriger un faisceau laser le long d'un axe optique en réponse à un signal d'activation; des moyens conçus pour être montés sur l'extrémité distale du tube afin

de réfléchir à un faisceau laser reçu des moyens d'émis-

sion, le long de l'axe optique, sensiblement le long d'un axe optique de référence, dans une position angux laire prédéterminée du tube par rapport au premier axe des moyens de réception du faisceau laser conçus pour être montés sur le canon afin de recevoir le faisceau laser réfléchi sensiblement suivant l'axe optique de référence et de produire des signaux représentatifs de l'écart entre le faisceau réfléchi et l'axe optique prédéterminé; des moyens connectés aux moyens de réception et conçus pour être connectés au dispositif de

réglage de tir afin de convertir les signaux représen-

tatifs de l'écart en signaux de correction de pointage et d'additionner ces derniers aux signaux de pointage; et des moyens destinés à contrôler la position du tube par rapport au premier axe et à appliquer le signal d'activation aux moyens d'émission lorsque le tube est

dans sa position prédéterminée.

l'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique d'un, char de combat, illustrant les éléments fondamentaux du

dispositif de référence pour bouche à feu selon l'inven-

tion;

la figure 2 est:un schéma simplifié d'un dis-

positif typique de réglage de tir et d'un dispositif typique de pointage de char; la figure 3 est un schéma simplifié illustrant

les éléments principaux de l'invention et leur disposi-

tion par rapport aux dispositifs de réglage de tir et de pointage illustrés sur la figure 2; la figure 4 est une coupe longitudinale partielle d'un émetteur-récepteur qui renferme un certain nombre d'éléments optiques et électriques de l'invention;

la figure 5 est une vue en bout de l'émetteur-

récepteur représenté sur la figure 4; la figure 6 est une vue schématique du système optique de l'invention; les figures 7 et 8 sont une vue de face et une coupe axiale, respectivement, d'un diaphragme de mise en forme de faisceau laser; la figure 9 est une vue illustrant un faisceau laser de forme carrée, dans le plan de la lentille de focalisation du faisceau; la figure 10 est un schéma simplifié d'un calculateur de position; la figure 11 est un schéma simplifié d'un circuit de détection d'angle de la bouche à feu; et la figure 12 est un schéma simplifié d'un cir-

cuit d'interface et de mélange de signaux de correction.

La figure 1 représente schématiquement un char de combat comprenant une structure 12 de support qui comporte une embase 14, montée sur des chenilles 16, et 1 o une tourelle 18 montée sur l'embase 14 afin de pouvoir tourner sur un axe vertical 20 Une bouche à feu ou

tube 24 de canon est montée sur la tourelle afin de pou-

voir pivoter sur un axe horizontal 26 Le char 10 comporte en outre un ordinateur classique 30 de réglage de tir qui est programmé pour calculer l'angle de hausse et l'angle

d'avance d'après les signaux produits par un certain nom-

bre de capteurs (non représentés) L'ordinateur produit des signaux électriques analogiques représentatifs des

angles appropriés de hausse et d'avance et il les trans-

met par un câble 34 à un circuit électronique 32 de pointage mis à la disposition du pointeur Le circuit 32

applique des signaux appropriés à des éléments électro-

mécaniques (non représentés) qui asservissent l'appareil de pointage au mouvement du canon Le char comporte également un séparateur d'angle 48 de canon qui produit des signaux électriques représentatifs de la position

angulaire verticale de la bouche à feu 24.

La figure 2 illustre les éléments fondamentaux d'un dispositif intégré typique de réglage de tir Un

dispositif 40 de pointage mis à la disposition du poin-

teur comporte un télescope de pointage (non représenté) dont le champ de visée est réglé au moyen d'un miroir à deux axes 42 commandé par des moteurs synchronisés 44 et 46 à courant continu agissant sur la hauteur et sur le gisement ou azimut Le séparateur 48 produit un signal analogique représentatif de l'angle vertical du tube tandis que, comme mentionné précédemment, et d'une façon bien connue, l'ordinateur de réglage de tir

produit des signaux électriques analogiques, à une fré-

quence de 500 Hz, représentatifs des angles souhaités de hausse et d'avance en fonction de signaux produits par des capteurs extérieurs 50 et un télémètre à laser 52 Les signaux de hausse et de hauteur du canon sont additionnés entre eux dans un additionneur 56 et la somme est transmise au moteur 44 par l'intermédiaire d'un circuit 58 à filtre et démodulateur synchrone qui

convertit le signal de 500 Hz en un courant continu.

De façon similaire, le signal de l'angle de direction de 500 Hz émis par l'ordinateur 30 est transmis au moteur

46 par l'intermédiaire d'un circuit à filtre et démodu-

lateur synchrone 60.

L'invention concerne un dispositif qui détecte les erreurs de hauteur et de gisement, qui produit des signaux de correction des angles de hausse et d'avance et qui additionne ces signaux de correction aux signaux respectifs d'angles de hausse et d'avance produits

par l'ordinateur 30.

En référence aux figures 1 et 3, le dispositif de référence pour bouche à feu selon l'invention

comprend trois éléments principaux, à savoir un émetteur-

récepteur laser 72 à infrarouge, un miroir 74 de bouche

à feu et un circuit électronique 76 de traitement.

L'émetteur-récepteur est constitué d'un émetteur et

d'un récepteur intégrés à optique commune.

D'une façon générale, l'émetteur est conçu pour produire un faisceau laser suivant un axe optique 78

en direction du miroir 74, dans une position de réfé-

rence verticale angulaire prédéterminée du tube du canon.

Dans cette position, le miroir réfléchit le faisceau le long ou sensiblement le long (suivant le degré

d'erreur) de l'axe optique 78, vers l'émetteur-récepteur.

Le récepteur, en recevant le faisceau réfléchi, produit

des signaux électriques représentatifs de l'écart angu-

laire du tube du canon par rapport à la position de

référence et il transmet ces signaux à un circuit 76.

Le circuit 76 contrôle en continu la nosition du tube du canon et il actionne l'émetteur lorsque le tube du canon est placé dans ou dépas Se pa Position

de référence angulaire verticale prëca er:-inée Le cir-

cuit 76 dérive également des sianaux de correction des

angles de hausse et d'avance d'après les signaux de sor-

tie du récepteur et il les additionne aux signaux de sortie de l'ordinateur 30 comme décrit plus en détail ci-après. Il est important de noter *tout d'abord que le dispositif est totalement automatique et qu'il produit les signaux de correction pratiquement instantanément dès la mise en marche de l'émetteur-récepteur L'angle de référence du tube du canon est de préférence un angle qui risque d'être souvent parcouru pendant l'évolution normale du char, de manière que les signaux de correction soient maintenus aussi à jour que possible Cependant,

l'angle de référence peut être de toute valeur souhaitée.

La partie électronique de l'émetteur comprend une diode à laser 80 commandée par un générateur 82 d'impulsions qui reçoit un signal de validation du circuit 76, par une ligne 84 La partie électronique du récepteur comprend un détecteur 86 à quadrants comportant quatre canaux électriques de sortie A, B, C et D connectés chacun à un pré-amplicateur associé faisant partie d'un

circuit 88 de pré-amplification, ce circuit de pré-

amplification constituant un étage intermédiaire par

lequel les signaux passent avant d'être transmis au cir-

cuit électronique 76 de traitement.

Comme décrit plus en détail ci-après, le calcu-

lateur 90 de position du circuit électronique 76 reçoit et traite les quatre signaux de sortie du détecteur 86, dérive des signaux de correction en hauteur et en azimut et les enregistre dans une mémoire Un circuit 92 de détecteur d'angle de référence est connecté à la sortie du séparateur 48 et du calculateur 90 de signaux qui lui-même, actionne le générateur 82 d'impulsions par l'intermédiaire d'une source 94 d'alimentation en énergie

lorsque le tube du canon passe par l'angle de référence.

Un circuit 96 d'interface et de mélange de signaux de correcti Dnadditionne les signaux de correction produits par le calculateur 90 de position aux signaux d'angles de hausse et d'avance produits par l'ordinateur 30 de réglage de tir et transmet la somme au circuit électronique

32 de pointage.

Les figures 4 et 5 représentent une forme pré-

férée de réalisation des moyens mécaniques et optiques de l'émetteurrécepteur Ce dernier comprend un boîtier tubulaire 100 qui est monté de façon à pouvoir pivoter sur un support 102 à fourche boulonné ou autrement fixé au toit 104 de la tourelle Le boîtier comporte, à une première extrémité éloignée du tube du canon, une partie parallélépipédique 106 de section carrée et, à proximité du tube du canon, une partie cylindrique 108, et il définit une chambre optique 110 qui, elle-même, définit un axe optique 78 Ce dernier est de préférence disposé

dans un plan vertical contenant l'axe du tube du canon.

Un support 112 de forme en Y descend de la partie 108 pour être articulé sur le support 102 afin de permettre un réglage de la position de référence du tube du canon

d'une manière décrite ci-après.

La diode 80 à laser est montée à l'extrémité

d'un radiateur thermique cylindrique 104 situé à l'ex-

trémité éloignée de la partie carrée 106 du boîtier, le long ae l'axe optique 78 Un dispositif micrométrique 116 permet un réglage axial incrémentiel de la diode à laser afin qu'il soit possible de focaliser le faisceau laser sur le miroir de la bouche à feu Le circuit électronique de la diode à laser est connecté au circuit électronique du dispositif de référence au moyen d'un

câble ou d'une ligne 84 Un support 121, monté à l'in-

térieur de la partie carrée du boîtier, est destiné à un diaphragme 120 en forme de disque présentant une ouverture carrée 122, et à un diviseur optique 124, ce

dernier et le diaphragme étant centrés sur l'axe optique.

Un boîtier 126 de détecteur est monté sur un côté extérieur de la partie 106 du boîtier et il contient

un filtre à infrarouge 128 et un détecteur 86 Le cir-

cuit électronique du détecteur est connecté au circuit électronique 76 du dispositif de référence de la bouche à feu au moyen d'un câble 130 Une lentille 132 est montée coaxialement dans l'extrémité proximale du boîtier 100 et est destinée à focaliser le faisceau de forme carrée, qui sort de l'ouverture carrée du diaphragme, sur le

miroir de la bouche à feu.

La figure 6 représente schématiquement les carac-

téristiques optiques de l'émetteur-récepteur Lorsqu'elle

est validée, la diode à laser émet un faisceau laser sui-

vant l'axe optique 78 Le faisceau est délimité géomé-

triquement par l'ouverture carrée 122 du diaphragme 120, passe à travers le diviseur optique 124 et est focalisé

par la lentille 132 sur le miroir 74 de la bouche à feu.

Le miroir réfléchit le faisceau sensiblement suivant l'axe

optique, à travers la lentille et vers le diviseur opti-

que qui, lui-même, réfléchit le faisceau à travers le filtre à infrarouge sur le détecteur à quadrants En l'absence d'erreurs dans le dispositif, le faisceau de forme carrée, réfléchi par le miroir de la bouche à feu, s'étend axialement le long de l'axe optique 78 Par contre, une erreur est représentée par un écart du faisceau réfléchi par rapport à l'axe 78 La fonction du dispositif de référence de la bouche à feu est de

compenser ces erreurs.

Toute diode à laser convenable peut être utilisée,

par exemple du type RCA 30130, qui s'est révélée appro-

priée aux fins de la présente invention Ce composant est un laser à injection Al Ga As à hétérojonction double

passivée, capable de fonctionner en continu ou par im-

pulsion à coefficient d'utilisation élevé et à des tempé-

ratures de bottier pouvant atteindre 5 OC La diode est montée de façon à être modulée à une fréquence de k Hz, avec un coefficient d'utilisation de 50 % Tout

circuit approprié de commande de laser peut convenir.

Par exemple, le circuit peut comprendre deux horloges, une première destinée à produire un train d'ir puisior s à une fréquence d'environ 5 k Hz et une seconde destinée à régler le coefficient d'utilisation à _C % Le train d'impulsions peut commander un transistor qui, lui-même, peut rendre conductrice et bloquer la diode à laser à un courant approprié Les horloges sont déclenchées

par un signal de validation émis par le circuit électro-

nique du dispositif de référence de la bouche à feu.

Ainsi qu'on peut mieux le voir sur les figures 7 et 8, le diaphragme 120 est plan et présente la forme d'un disque dans le centre duquel l'ouverture carrée 122 est ménagée Cette ouverture présente des arêtes vives 123 afin que la résolution soit améliorée Le diaphragme est placé le long de l'axe optique par rapport à la fois à la diode à laser et à la lentille de manière que la longueur des côtés de la partie du faisceau carré se

trouvant dans le plan de la lentillle soit égale à envi-

ron la moitié du diamètre de la lentille comme montré sur la figure 9 Cette géométrie détermine la plage d'écarts angulaires mesurables du tube du canon par

rapport à sa position de référence, car le faisceau ré-

fléchi peut être reçu par la lentille même s'il est

dévié de la moitié du diamètre de la lentille.

Une ouverture de diaphragme de forme carrée est préférée car elle assure, dans certaines limites, une relation linéaire entre l'écart du faisceau et le

signal de sortie du détecteur à quadrants Cette pro-

priété facilite considérablement le calcul des signaux de correction Pour des écarts en-deçà d'une limite particulière par rapport à l'axe optique, le signal électrique de sortie du détecteur en fonction de l'écart tend à être beaucoup plus linéaire que celui obtenu avec une ouverture circulaire Il convient cependant de noter que la plage d'écarts, avant que le point carré sur le détecteur commence à sortir de l'aire du détecteur est quelque peu inférieure dans le cas d'une ouverture carrée, par rapport à celle obtenue avec une ouverture circulaire correspondante De plus, si au lieu d'être centré sur Lé détec-*_,ur le:;o 1 r z S 2 sa:Zé e Un L azimut et avec le même écart en hauteur, la plage d'écarts est réduite Cependant, il est prévu que les écarts en hauteur aient une amplitude supérieure à celle des écarts en azimut et, par conséquent, on préfère une ouverture

de forme carrée pour les avantages indiqués précédemment.

L'exigence selon laquelle la longueur des côtés du faisceau carré, dans le plan de la lentille, soit

égale à la moitié du diamètre de la lentille est un com-

promis entre la faible linéarité et la grande plage linéaire qu'il est possible d'obtenir avec une longueur de côté importante, d'une part, et la haute linéarité et la plage linéaire étroite qui résulte d'une longueur de côté plus faible, d'autre part Malgré ce qui précède, il convient de noter que l'invention peut être mise

en pratique avec succès avec une longueur de côté d'ou-

verture différente et une ouverture circulaire.

Le diviseur optique se présente sous la forme

d'un cube de verre monté sur le support, entre le dia-

phragme et la lentille Un diviseur optique produit par la firme Melles Griot sous le numéro de référence 03 BSC 001 s'est révélé convenir aux fins de la présente

invention Toute lentille convenable peut être prévue.

Une lentille "Aero Aktar" produite par la firme Xodak ayant une distance focale de 305 mm et une ouverture

de f/2,5, s'est révélée convenable.

Le détecteur est une photodiode plane à quadrants en silicium diffusé, du type "YAG 444-4 " produit par la firme EG&G Ce dispositif est conçu particulièrement

pour une utilisation en tant que capteur dans des appli-

cations de guidage, de poursuite et d'alignement Le détecteur comporte une borne électrique de sortie associée à chaque quadrant et l'amplitude du signal électrique

appliqué à la borne de chaque quadrant est proportion-

nelle à l'énergie que le quadrant associé reçoit.

Un filtre optique est monté entre le diviseur optique et le détecteur afin de réduire l'énergie solaire ambiante arrivant au détecteur Le filtre prévu présente un coefficient de transmission de 0,69 à la longueur d'onde ( 820 nm) de la diode à laser La plage de blocage du filtre (coefficient de transmission de 10-3 ou moins) s'étend de 700 nm à une longueur d'onde inférieure à 400 nm Sur le côté de la grande longueur d'onde (supé- rieure à 1000 nm), le détecteur lui-même sert également

de filtre.

Avant d'être dirigés vers le circuit électronique 76 du dispositif de référence de la bouche à feu, par l'intermédiaire du câble 130, les quatre signaux de sortie du détecteur sont préalablement amplifiés au moyen de quatre amplificateurs à pentes réciproques, ayant un

gain de 68 k Les amplificateurs et les composants élec-

triques associés sont montés sur une plaquette 138 à circuit logée dans le boîtier 126 qui est fixé à la

partie carrée 106 de l'émetteur-récepteur.

Comme mentionné précédemment, le circuit élec-

tronique 76 comprend trois circuits principaux, à savoir un calculateur 90 de position, un circuit 92 de détection de l'angle de référence de la bouche à feu du canon et un circuit 96 d'interface et de mélange de signaux

de correction, comme montré sur les figures 10 à 12.

Le calculateur de position sert à amplifier les quatre signaux provenant de l'étage de pré-amplification du détecteur, à calculer les signaux d'azimut et de hauteur, à effectuer la somme des signaux de sortie des quatre canaux des pré-amplificateurs, à normaliser les signaux de correction d'azimut et de hauteur en les divisant par le signal de somme afin d'éliminer l'effet des variations d'intensité du faisceau atteignant le détecteur et à convertir les signaux de correction

d'azimut et de hauteur en une forme numérique pour l'en-

registrer dans une mémoire jusqu'à ce qu'elle soit demandée.

La figure 10 est un schéma simplifié représen-

tant le circuit 90 de calcul de position Les quatre signaux A, B, C et D correspondant aux quatre canaux du détecteurs sont transmis par couplage croisé aux quatre amplificateurs 150, 152, 154 et 156 ayant chacun un gain de 150, afin de produire les sommes A+B, A+C,

C+D et B+D Les signaux de sortie des quatre amplifica-

teurs sont appliqués à trois additionneurs 158, 160 et 162 afin de Produire un signal de hauteur qui est égal à la différence entre la somme des canaux A et B et la somme des canaux C et D, un signal d'azimut qui est égal à la différence entre la somme des canaux B et D et la somme des canaux A et C, et un signal de somme qui est égal à la somme des quatre canaux Les signaux de sortie des additionneurs sont appliqués à troisamplificateurs 164, 166 et 168 qui sont accordés à la fréquence de répétition du laser ( 5 k Hz) afin de permettre une détection synchrone et un rejet de toute interférence lumineuse parasite Les ondes sinusoïdales résultantes, d'une fréquence de 5 k Hz, provenant des amplificateurs 164, 166 et 168 sont introduites dans des amplificateurs

, 172 et 174 d'échantillonnage et de blocage res-

pectivement, qui échantillonnent les ondes sinusoïdales à leurs crêtes La synchronisation de l'échantillon est assurée par un circuit intégré 176 qui, lui-même, reçoit un signal de synchronisation provenant des impulsions

de la diode à laser.

Les signaux de sortie des amplificateurs échan-

tillonneurs-bloqueurs 170 et 174, représentant les

signaux de correction de hauteur et d'azimut, respecti-

vement, sont normalisés par division du signal de sortie de l'amplificateur 172 dans deux diviseurs analogiques et 182, respectivement Les signaux normalisés de correction de hauteur et d'azimut sont ensuite appliqués à des convertisseurs analogiques/numériques 184 et 186 respectivement, dont les signaux numériques de sortie sont enregistrés dans deux paires de registres 188, 190 et 192, 194 La conversion analogique/numérique a lieu

seulement après la réception d'un signal de synchroni-

sation à une entrée 198, ce signal provenant du circuit 92 de détection de l'angle de référence qui ne produit le signal que lorsque le tube du canon passe par l'angle de référence pr 6 citë de la bouche à feu du canon Un

circuit intégré 200 retarde les signaux de fin de conver-

sion jusqu'à ce que les signaux de sortie des convertis-

seurs analogiques/numériques se soient stabilisés Les signaux de sortie des registres sont transmis au circuit

d'interface et de mélange de signaux de correction, illus-

tré sur la figure 12.

La fonction du circuit 92 de détection de l'angle de référence de la bouche à feu du canon est de contrôler le signal de sortie du séparateur du canon afin de détecter avec précision le moment o le tube du canon parcourt un angle de référence prédéterminé et pouvant être choisi à l'avance La figure 11 illustre un circuit 92 d'angle de référence Un amplificateur 204 constitue un étage tampon pour le signal sinusoïdal de 500 Hz

émis par l'ordinateur de réglage de tir du char et pro-

venant du séparateur 48 du canon Le signal de sortie de l'étage intermédiaire est relié, d'une façon laissant passer le courant alternatif, à un amplificateur 206 o il est amplifié et filtré afin que la composante de courant continu et le bruit présents dans le signal soient éliminés La sortie de l'amplificateur 206 est reliée à un convertisseur analogique/numérique 208 à 12 bits dont les signaux de sortie sont comparés dans trois comparateurs numériques 210, 212 et 214 à l'état des commutateurs de trois groupes 216, 218 et 220 de commutateurs, respectivement Les groupes ou rangées de commutateurs sont les moyens par lesquels on prescrit l'angle de référence de la bouche à feu Il convient de noter que l'émetteur-récepteur et le miroir de la bouche à feu doivent être alignés pour la position de référence choisie La conversion analogique/numérique a lieu sur la crête de l'onde sinusoïdale d'entrée, la synchronisation nécessaire étant établie d'après une onde carrée de référence en phase avec le signal du séparateur du canon obtenu à partir de l'ordinateur

de commande de tir du char par l'intermédiaire de l'am-

plificateur 222 et d'un circuit intégré 224 Un signal de synchronisation d 2 fin de conversion est produit par un circuit intégré 226 afin de valider le signal de sortie du comparateur numérique Enfin, le circuit intégré 226 transmet un signal de synchronisation aux convertisseurs analogiques/numériques 184 et 186 du calculateur 90 de position par l'intermédiaire d'une ligne 198 afin de déclencher une conversion lorsqu'il est détecté une égalité entre les signaux de sortie des groupes de commutateurs et du convertisseur analogique/

numérique 208.

La figure 12 illustre le circuit 96 d'interface et de mélange de signaux de correction Ce circuit convertit, en tensions analogiques continues, les signaux de correction de hauteur et d'azimut enregistrés dans les registres 188, 190, 192 et 194 du calculateur de position Les tensions continues sont alors converties en ondes sinusoïdales de 500 Hz compatibles avec les deux signaux de correction balistique produits par

l'ordinateur de commande de tir du char.

Deux convertisseurs numériques/analogiques 230 et 232 à 12 bits convertissent les signaux numériques

de correction de hauteur et d'azimut en signaux analo-

giques Les signaux de courant continu résultants à la sortie des convertisseurs 230 et 232 sont multipliés

dans des multiplicateurs 234 et 236, par une onde sinu-

soldale de référence de 500 Hz provenant de l'ordinateur

de commande de tir par une ligne 238 afin d'être compa-

tibles avec les signaux de hausse et d'angle d'avance, produits par l'ordinateur de commande de tir et reçus

sur des lignes 240 et 242 par le circuit d'interface 96.

Les signaux de correction de hauteur et d'azimut qui en résultent à la sortie des multiplicateurs 234 et 236, respectivement, sont additionnés, dans des additionneurs 244 et 246, aux signaux de hausse et d'angle d'avance provenant respectivement des lignes 240 et 242 Les signaux de sortie-résultants sont ensuite appliqués à deux commutateurs successifs 248 et 250 qui permettent de court-circuiter le circuit électronique du dispositif de référence de la bouche à feu, de bloquer à zéro les signaux d'angles de hausse et d'avance dirigés vers le bottier électronique latéral lorsqu'une référence est effectuée à l'aide du dispositif de référence de la bouche à feu ou bien, évidemment, d'appliquer les signaux de sortie du dispositif de référence de la bouche à feu à une électronique de pointage Le but du blocage des signaux à zéro est de permettre une correction indépendamment des réglages de pointage ou des types de munition dont

on dispose au moment o a lieu la référence.

Avant que le dispositif de référence de la bouche à feu puisse être utilisé, il est nécessaire d'établir la position de référence de la bouche à feu Ceci est réalisé lorsque l'émetteur-récepteur et le miroir sont montés initialement sur le canon d'artillerie, mais cette opération peut être effectuée à tout moment Après que l'émetteur-récepteur et le miroir ont été montés librement dans leurs positions respectives, la bouche à feu est élevée d'un certain angle jusqu'à la position de référence souhaitée La bouche à feu étant fixe et la diode étant validée, l'émetteur-récepteur et le miroir

sont réglés de façon que le détecteur à quadrants enre-

gistre un écart nul; à ce moment, l'émetteur-récepteur et le miroir sont bloqués en position De plus, les groupes de commutateurs 216, 218 et 220 sont placés dans les positions correspondantes Dans ces positions, de l'émetteur-récepteur, du miroir et de la bouche à feu, le faisceau laser réfléchi est centré sur l'axe

optique 74.

Lorsque le pointeur souhaite compenser une erreur qui a pu apparaître par cumul dans le dispositif de réglage de tir, il incline simplement le canon en hauteur sur l'angle choisi Lorsque le signal de sortie du

transducteur d'angles du canon est égal à cet angle pré-

déterminé, le circuit 76 valide la diode 80 et un faisceau est produit le long de l'axe optique 78 comme indiqué précédemment. Il Ressort i C l dasc ri pisp rlc-;dente que le dispositif de référence de bouche à feu selon l'invention

est totalement automatique et extrêmement rapide L'utili-

sation d'un diaphragme carré avec un détecteur à quadrants a pour résultat une excellente linéarité dans le transfert des signaux entre les paires de quadrants lorsque la

* bouche à feu du canon est déplacée d'un certain angle.

Il convient en outre de noter que l'introduction de signaux de correction dans le dispositif classique de réglage de tir, par interception des signaux de réglage de tir dans un câble adaptateur, permet d'équiper les appareils

de réglage de tir existants sans modification du calcu-

lateur, de l'instrument de pointage du pointeur ou du harnais de câblage En outre, il apparaît que la correction réalisée couvre la totalité du spectre d'erreurs qui

apparaissent entre la bouche à feu du canon et l'instru-

ment de pointage Enfin, le dispositif selon l'invention peut être utilisé même dans les cas o il n'existe aucune ligne de visée entre la bouche à feu et l'instrument de pointage Par conséquent, le dispositif ne dépend

pas de la disponibilité d'une cible appropriée.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (21)

REVEND I CATICONS

1 Dispositif de référence pour bouche à feu, destiné à corriger des erreurs affectant des signaux de pointage produits par un dispositif ( 30) de réglage de tir d'un canon d'artillerie comportant une bouche à feu ( 24) qui peut pivoter sur un premier axe ( 26) et se

déplacer autour d'un second axe ( 20) orienté perpendi-

culairement au premier axe, le dispositif de référence étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 72) émettant un faisceau laser, conçus pour être montés sur le canon afin de se déplacer avec le tube de ce canon autour du second axe et pour diriger un faisceau laser le long d'un axe optique ( 78) sous l'action d'un signal d'activation, des moyens ( 74) conçus pour être montés sur l'extrémité distale du tube du canon afin de réfléchir un faisceau laser reçu des moyens d'émission, le long dudit axe optique, sensiblement suivant un axe optique de référence, dans une position angulaire prédéterminée du tube par rapport audit premier axe, des moyens ( 72) de réception du faisceau laser conçus pour être montés sur le canon afin de recevoir un faisceau laser réfléchi sensiblement suivant ledit axe optique de référence et pour produire des signaux représentatifs de l'écart entre le faisceau réfléchi et l'axe optique prédéterminé, des moyens ( 76) connectés aux moyens de réception et conçus pour être reliés au dispositif de réglage de tir afin de convertir les signaux représentatifs de l'écart en signaux de correction-de pointage et d'additionner ces derniers auxdits signaux de pointage, et des moyens ( 76) destinés à contrôler la position du tube par rapport au premier axe et à appliquer ledit signal d'activation aux moyens d'émission lorsque le tube est dans ladite

position prédéterminée.

2 Dispositif de référence selon la revendication

1, caractérisé-en ce que les moyens d'émission compren-

nent un élément ( 132) destiné à focaliser le faisceau laser sur les moyens de réflexion dans ladite position

de référence du tube.

3 Disnositi: c_ re:arence selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de localisation est une lentille ( 132) disposée axialement le long dudit

axe optique.

4 Dispositif de référence selon la revendication

2, caractérisé en ce que les moyens d'émission compren-

nent un élément ( 80) destiné à produire un faisceau laser et pouvant être déplacé de façon réglable le long dudit axe optique pour focaliser le faisceau sur lesdits

1 o moyens de réflexion.

Dispositif de référence selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'émission comprennent un élément ( 120) destiné à donner à la section du faisceau

une forme carrée.

6 Dispositif de référence selon la revendication , caractérisé en ce que les moyens d'émission comprennent en outre une lentille ( 132) disposée axialement entre l'élément de mise en forme du faisceau et les moyens de réflexion afin de focaliser le faisceau de forme carrée

sur lesdits moyens de réflexion.

7 Dispositif de référence selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite lentille est espacée axialement de l'élément mettant en forme le faisceau afin que la longueur d'un côté du faisceau de forme carrée dans le plan de ladite lentille, soit approximativement

égale à la moitié du diamètre de la lentille.

8 Dispositif de référence selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'axe optique et l'axe optique

de référence coïncident.

9 Dispositif de référence selon la revendication

1, caractérisé en ce que les moyens de réception compren-

nent un transducteur opto-électrique ( 86) présentant plusieurs surfaces de détection produisant chacune un

signal électrique représentatif de l'amplitude de l'éner-

gie lumineuse arrivant sur cette surface.

Dispositif de référence selon la revendication

9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un filtre -

( 128) destiné à éliminer la lumière ambiante de la lumière

arrivant sur lesdites surfaces du transducteur.

11 Dispositif de référence selon la revendication

, caractérisé en ce que les moyens de réception compren-

nent en outre des moyens ( 88) d'amplification associés à chaque sortie électrique afin de produire plusieurs

signaux électriques de sortie amplifiés.

12 Dispositif de référence selon la revendication

1, caractérisé en ce que les moyens de réception compren-

nent un photodétecteur ( 86) à quadrants comportant une borne de sortie associée à chaque quadrant et produisant, à chaque borne, un signal électrique représentatif de

l'amplitude de la partie du faisceau laser réfléchi arri-

vant sur le quadrant associé à chaque borne.

13 Dispositif de référence selon la revendication

12, caractérisé en ce que les moyens de conversion com-

prennent un premier circuit électrique destiné à convertir les signaux électriques de sortie du photodétecteur pour

former lesdits signaux de correction des signaux de poin-

tage. 14 Dispositif de référence selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un second circuit électrique destiné à additionner lesdits signaux de correction et les signaux de pointage et à appliquer la somme de ces signaux à un circuit électronique ( 32)

de pointage du canon.

e Dispositif de référence pour bouche à feu destiné à produire des signaux de correction d'angles de hausse et d'avance pour les additionner à des signaux d'angles de hausse et d'avance, respectivement, produits par un ordinateur ( 30) de réglage de tir d'un canon d'artillerie, ce canon comportant une structure ( 12) de support, une tourelle ( 18) montée sur la structure de

support afin de pouvoir se déplacer autour d'un axe ver-

tical ( 20), un tube ( 24) de canon monté sur la tourelle afin de pouvoir effectuer un mouvement dans un plan vertical autour d'un axe horizontal ( 26), un dispositif de pointage relié à l'ordinateur de réglage de tir et réagissant auxdits signaux d'angles de hausse et d'avance en positionnant un télescope de poinzage csnformém eent auxdits signaux, et des moyens destinés à produire en

continu des signaux représentatifs de la position angu-

laire du tube dans ledit plan, ledit dispositif de réfé-

rence pour bouche à feu étant caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur-récepteur ( 72) conçu pour être monté sur la tourelle et comportant un émetteur ( 80) de faisceau laser destiné à produire un faisceau laser le long d'un axe optique ( 78) contenu dans ledit plan, et dans la plage des mouvements de la bouche à feu dans ce plan, sous l'action d'un signal de validation, et un récepteur qui, en réponse au faisceau laser réfléchi sensiblement suivant ledit axe, produit des signaux électriques d'erreurs représentatifs de l'écart en hauteur et en azimut dudit faisceau réfléchi par rapport à l'axe optique, un réflecteur ( 74) conçu pour être monté sur l'extrémité distale de la bouche à feu afin de réfléchir

un faisceau laser, produit par l'émetteur, sensible-

ment suivant ledit axe optique, dans ladite position prédéterminée de référence de la bouche à feu, des moyens

( 90) destinés à convertir les signaux d'erreurs de hau-

teur et d'azimut en signaux de correction d'angles de hausse et d'avance et-à additionner lesdits signaux de correction aux signaux respectifs d'angles de hausse et d'avance produits par l'ordinateur de réglage de tir, et des moyens ( 76) destinés à contrôler la sortie des moyens de production de signaux en continu et à produire ledit signal de validation lorsque la bouche à feu est

placée dans ladite position de référence.

16 Dispositif de référence selon la revendica-

tion 15, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur comprend un élément ( 120) destiné à donner à la section

du faisceau laser une forme carrée.

17 Dispositif de référence selon la revendica-

tion 16, caractérisé en ce que l'émetteur comporte une lentille ( 132) destinée à focaliser le faisceau laser

de forme carrée sur ledit réflecteur.

18 Dispositif de référence selon la reve-dica-

tion 17, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur est agencé de manière que la longueur d'un cdté du faisceau dans le plan de ladite lentille soit à Peu près égale à la moitié du diamètre de la lentille.

19 Dispositif de référence selon la revendica-

tion 17, caractérisé en ce que le récepteur comprend

un détecteur ( 86) à quadrants en forme de disque, compor-

tant quatre quadrants ayant chacun une borne électrique

de sortie afin de produire à cette borne un signal élec-

trique proportionnel à l'amplitude de 1 'énergie optique

arrivant sur ce quadrant.

Dispositif de référence selon la revendica-

tion 19, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur est disposé de manière que la longueur d'un côté du

faisceau laser de forme carrée, arrivant sur ledit dé-

tecteur, soit à peu près égale à la moitié du diamètre

du détecteur.

21 Dispositif de référence selon la revendica-

tion 17, caractérisé en ce que l'élément de mise en forme du faisceau est un diaphragme ( 120) présentant

une ouverture carrée ( 122) centrée sur ledit axe optique.

22 Dispositif de référence selon la revendi-

cation 21, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur comprend un diviseur optique ( 124) disposé entre la lentille et le diaphragme, le long dudit axe optique, afin de réfléchir sur ledit détecteur le faisceau laser réfléchi.

23 Dispositif de référence selon la revendica-

tion 22, caractérisé en ce que le récepteur comprend un filtre à infrarouge ( 128) interposé entre le détecteur

et le diviseur optique afin d'éliminer la lumière am-

biante du faisceau réfléchi.

24 Dispositif de référence selon la revendica-

tion 23, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur comprend un boîtier '100) destiné à l'émetteur et au récepteur et conçu pour être monté sur la tourelle et pour être réglé angulairement par rapport à un axe

para Llèée audit axe horizontal.

Dispositif de référence selon la revendica-

tion 15, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur comprend un boîtier tubulaire ( 100) qui présente une chambre optique ( 110) définissant ledit axe optique, un élément ( 80) de production d'un faisceau laser, monté de façon à pouvoir être réglé axialement, à une première extrémité de la chambre éloignée du tube, une lentille ( 132) montée à l'autre extrémité de la chambre afin de focaliser le faisceau sur lesdits moyens de réflexion, un élément ( 120) disposé axialement à l'intérieur de la chambre, entre l'élément de production et ladite lentille, afin de donner à la section du faisceau laser de sortie une forme carrée, cet élément de mise en forme étant espacé de la lentille afin que la longueur d'un côté du faisceau de sortie, dans le plan de ladite lentille,

soit à peu près égale à la moitié du diamètre de la len-

tille, un photodétecteur ( 86) à quadrants fixé au boîtier,

chaque quadrant de ce photodétecteur présentant une sur-

face de détection destinée à recevoir au moins une partie

du faisceau laser réfléchi, et une borne de sortie des-

tinée à produire un signal électrique représentatif de

l'amplitude de l'énergie lumineuse arrivant sur la sur-

face associée à cette borne, et un diviseur optique ( 124) interposé axialement entre la lentille et l'élément de mise en forme afin de réfléchir ledit faisceau réfléchi sensiblement suivant ledit axe optique, vers lesdites

surfaces du détecteur.

26 Dispositif de référence selon la revendica-

tion 25, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur est disposé de manière que la longueur d'un côté du

faisceau réfléchi, de forme carrée, soit à peu près égale.

à la moitié du diamètre des surfaces du détecteur.