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Perfectionnements aux appareils directeurs de tir pour canons anti-aériens.
Cette invention concerne les appareils servant à diriger le tir des canons ou armes anti-aériens ou de protec- tion contre les avions et du genre comportant un dispositif "calculateur" du genre dans lequel trois vecteurs observés de la route de l'objectif et de sa vitesse sont employés pour déterminer les données nécessaires pour les canons, par op- position à un "calculateur" du genre dans lequel ces données sont déterminées à l'aide des vitesses angulaires de la varia- tion des angles de hauteur et de direction de'l'objectif.
Les trois vecteurs en question sont, (1) la vitesse linéaire du mou- vement d'approche ou de recul de l'objectif suivant la ligne de visée elle-même ou suivant sa vue en plan, cette vitesse étant appelée ci-après V1, (2) la vitesse linéaire du mouvement
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de l'objectif à angle droit par rapport à la ligne de visée ou à sa vue en plan, cette vitesse étant appelée ci-après V et (3) la vitesse de hauteur linéaire, appelée ci-après V .
La relation entre ces trois vecteurs et le vecteur V de l'ob- jectif est représentée en Fig. 1 des,dessins annexés, qui est un diagramme vectoriel dans lequel V1 et V2 sont respective- ment des vues en plan des vecteurs des vitesses linéaires sui- vant la ligne de visée et perpendiculairement à cette ligne.
D'un point 0, on observe un objectif situé en P, la présente portée étant Rp et le présent angle de visée Sp. L'objet prin- cipal de cette invention est de munir un appareil du genre sus- mentionné d'un dispositif qui effectue les corrections qui peuvent être nécessaires dans le cas d'un objectif tel qu'un avion qui décrit une trajectoire sinueuse ou une autre tra- jectoire courbe.
Suivant l'invention, des moyens sont prévus pour déterminer les corrections qu'il est nécessaire d'apporter aux vecteurs observés V1, V2 et V3 pour prédire la future posi- tion de l'objectif sur une trajectoire courbe à l'expiration du temps de parcours du projectile. Ces moyens comprennent un mécanisme qui (1) mesure la vitesse de variation de la différence entre les valeurs observées de V1, V2 et V3 et les valeurs engendrées de V!, V2 et V3 en supposant que l'objectif décrit une ligne droite pendant le temps de parcours, (2) multi- plie cette vitesse de variation de la différence par! (t) étant le temps de parcours pour produire une variation moyenne des corrections nécessaires pendant le temps de parcours et (3) ajoute les dites corrections aux valeurs observées de v1,v2 et v3.
Les résultantes sont alors communiquées à un dispositif calculateur (ne faisant pas partie de cette in- vention) dans lequel elles sont multipliées par le temps de parcours en vue de déterminer la position future de l'objectif
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sur la trajectoire courbe.
Pour faire comprendre l'invention, on décrira main- tenant une construction d'appareil agencée pour corriger des vecteurs de "vue en plan" V1,V2 et un vecteur de vitesse de hauteur verticale V3, cette construction étant représentée schématiquement en Fig. 2, tandis que Fig. 3 représente des mécanismes servant à déterminer des vitesses de variation de vecteurs se rapportant à un objectif à trajectoire rectiligne et des prédictions de vecteurs se rapportant à un objectif à trajectoire courbe.
L'appareil comprend, en plus du calculateur pro- prement dit X (Fig. 2) et des mécanismes susmentionnés ren- fermés dans une botte Y, une boite Z contenant des disposi- tifs servant à engendrer la portée et les angles de direction et de hauteur. De ces trois dispositifs, l'un est manoeuvré à l'aide d'une manivelle 1 en conformité avec la valeur ini- tiale V1 et actionne un arbre 2 en conformité avec la portée engendrée, un autre est manoeuvré à l'aide d'une manivelle 3 en conformité avec la valeur initiale V2 et actionne un arbre 4 en conformité avec l'angle de direction engendré et le troisième est manoeuvré à l'aide d'une manivelle 5 en confor- mité avec la valeur initiale V3 et actionne un arbre 6 en conformité avec l'angle de hauteur engendré,
la génération de l'angle de hauteur étant effectuée conjointement avec la pré- sente portée et le présent angle de visée. L'arbre 2 de la portée engendrée, arbre sur lequel toute construction conve- nable de dispositif d'accord de portée 7 peut être intercalée, actionne à l'aide d'un engrenage à vis sans fin 8 une aiguille 9 se mouvant en regard d'un cadran de portée qui comporte une seconde aiguille 10 recevant un mouvement de rotation corres- pondant à la portée reçue d'une source extérieure 11, et l'on
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manoeuvre la manivelle 1 de façon à maintenir l'aiguille 9 animée d'un mouvement à la même vitesse que l'aiguille 10.
Des dispositifs analogues sont associés aux arbres 4 et 6 qui reçoivent les angles engendrés de direction et de hau- teur, les éléments primaires, tels que les cadrans 12 et 13, étant actionnés par les engrenages de direction et de hauteur d'une lunette d'observation 14,tandis que les éléments se- condaires ou répétiteurs, tels que les aiguilles 15 et 16, sont actionnés par les susdits arbres de génération.
Les va- leurs ainsi déterminées des vecteurs principaux V1, V2 et V3 sont, de la manière qu'on verra plus loin, aussi introduites dans le calculateur X dans lequel, conjointement avec les pré- sentes valeurs de portée, direction et hauteur, les valeurs correspondantes du temps de parcours, de la fusée de l'angle de pointage en direction et de l'angle de pointage en hauteur sont déterminées, ces trois dernières étant destinées à être transmises aux canons.
Les valeurs ainsi déterminées (temps de parcours, fusée et angles de pointage en direction et hau- teur) produisent le même point dans l'espace, que l'objectif se meuve suivant une courbe ou qu'il se meuve suivant une li- gne droite et, dans le cas de l'objectif à trajectoire recti- ligne, ce point est la position de l'objectif à la fin du temps de parcours, tandis que, dans le cas d'une trajectoire courbe, ce point est situé sur la tangente à la trajectoire courbe de l'objectif au moment de l'observation.
Alors que les valeurs de V1, V2 et V3 sont identi- ques, que l'objectif parcoures une trajectoire droite ou qu'il parcoures une trajectoire courbe, les vitesses de variation ou accélérations de ces valeurs V!, V2, V3 sont différentessuivant que l'objectif parcourt une trajectoire droite ou qu'il par- court une trajectoire courbe. Ainsi, si l'on mesure les vites- ses des manivelles 1, 3 et 5 les valeurs des accélérations de
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V1, V2 et V3 se trouvent respectivement déterminées, et si l'objectif est sur une trajectoire courbe, ces valeurs sont les accélérations de V1, V2 et V3 pour la trajectoire courbe.
Les valeurs des accélérations de V!, V2 et V3 pour un objectif décrivant une tangente à une courbe au moment de l'observation sont respectivement proportionnelles à:
EMI5.1
d V1 V2 d V2 v1 v2 d V3 = 1 d Rp cos Sn d t R12. cos Sp ' d
On voit que d V1 et d V2 sont des fonctions des d t dt vecteurs instantanés observés V1 et V2 et qu'en outre, si ces accélérations sont déterminées et intégrées dans des mécanis- mes à vitesse variable puis introduites différentiellement dans les réglages de V1 et V2, les manivelles correspondantes seront réduites au repos dans le cas d'un objectif à trajec- toire droite, tandis que, si l'objectif est situé sur une tra- jectoire courbe,
la vitesse de rotation de chaque manivelle sera une mesure de la différence entre les accélérations de
V1 et V2 pour la trajectoire courbe et pour une trajectoire droite tangentielle à la trajectoire courbe au point dobser- vation, respectivement.
Si l'on détermine les différences d'accélération de
V1, V2 et V3 et multiplie chacune par un "temps de parcours moyen t", on obtient des corrections moyennes afférentes à V1'
V2 et v3 pendant le temps de parcours et ces valeurs, ajoutées différentiellement à V1' V2 et v3 et introduites dans le cal- culateur X, produisent un point futur de l'espace en termes de fusée et d'angles de pointage en direction et en hauteur du canon, lequel point est situé approximativement sur la tra- jectoire courbe de l'objectif au point que celui-ci atteindra à la fin du temps de parcours.
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Les mécanismes nécessaires à cet effet sont dispo- sés dans la boite Y et comprennent deux arbres de mise en po- sition 17 et 18 (Fig. 2 et 3) actionnés respectivement par les manivelles 1 et 3 de V1 et V2, les mouvements de ces arbres déterminant, conjointement avec la portée et le présent angle de visée, les valeurs de d V1 et de d v2 A cet effet, l'ar- d t d t bre 18, agissant par l'intermédiaire de pignons d'angle 19 et
20, sert à effectuer la mise en position d'un organe porte- bille 21 faisant partie d'une transmission double à vitesse variable, de sorte que la distance séparant le porte-bille du centre du plateau 22 est proportionnelle à V2, la bille actionnant un rouleau 23 relié mécaniquement à un arbre 24 provenant de la boîte Y.
Le disque 22 reçoit son mouvement d'une seconde transmission à vitesse variable 25 dont le porte- bille est aussi mis en position à l'aide de l'arbre 18 en con- formité avec V, tandis que le plateau de cette transmission est actionné par le rouleau d'une troisième transmission à vitesse variable 26 dont le plateau reçoit un mouvement de ro- tation d'un moteur à vitesse constante. Le porte-bille de la transmission à vitesse variable 26 est mis en position par l'élément de produit d'un mécanisme multiplicateur 27, qui peut être de l'un quelconque des types bien connus, dont les deux autres éléments reçoivent des mouvements proportionnels à 1 et 1 de cames animées de mouvements angulaires
Rp cos Sp correspondant respectivement aux quantités Rp et Sp.
Ces cames sont actionnées par des arbres 28 et 29 entraînés respective- ment par l'arbre à portée engendrée 2 et le mécanisme de hau- teur de la lunette d'observation 14. Le dit élément de produit se meut par conséquent proportionnellement à 1 et le Rp cos Sp
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rouleau 23 de la transmission à vitesse variable mentionnée en premier lieu et l'arbre 24 reçoivent par conséquent un mou- vement proportionnel à v2 d v1, qui est l'accéléra-
Rp cos Sp d t tion de V1. L'arbre 24 actionne un des éléments d'un engrenage différentiel 30 dont un autre élément reçoit son mouvement de la manivelle 1,tandis que, par l'intermédiaire d'un arbre 31, le troisième élément actionne le dispositif générateur de por- tée Z.
Par suite, dans le cas d'une route droite de l'objectif, le mouvement reçu de l'arbre 24 permet à la manivelle 1 de res- ter immobile, tandis que, dans le cas d'une route courbe, il faut communiquer un mouvement supplémentaire à cette manivelle pour que les aiguilles 9 et 10 continuent à tourner ensemble à la même vitesse. La manivelle 1 actionne aussi une aiguille
32 dont la vitesse de rotation est ainsi une mesure de la dif- férence entre les accélérations de V1 comme on l'a dit précé- demment. Une poignée 33 montée dans la bofte Y permet d'effec- tuer la mise en position du porte-bille d'une quatrième trans- mission à vitesse variable 54 dont l'élément moteur reçoit sa commande d'une cinquième transmission à vitesse variable 35.
Le plateau de cette transmission 35 est actionné par un moteur à vitesse constante, et le porte-bille est déplacé dans une mesure correspondant à 2 par une came 36 tournant en conformité t avec le temps de parcours t. La came 36 reçoit sa commande d'un arbre 37 auquel le calculateur X communique un mouvement de rotation représentant t.
Le rouleau de la transmission à vites- se variable 34 fait tourner un cadran 38 en regard duquel se meut l'aiguille 32, de sorte que, si le porte-bille de cette transmission est mis en position de façon que le cadran tourne à même vitesse que l'aiguille, il faut que la manivelle 33, ser- vant à effectuer la mise en position du porte-bille de la trans- mission 34, reçoive un mouvement de rotation proportionnel au
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produit de la différence des accélérations se rapport à V1 par t , ce qui constitue un vecteur secondaire donnant la correc-
2 tion requise au vecteur V1 A l'aide d'un arbre 39, on intro- duit le mouvement de la manivelle 33 dans un engrenage diffé- rentiel 40 dont un des éléments est actionné par le troisième élément de l'engrenage différentiel 30.
L'élément de résultat de l'engrenage différentiel 40 actionne un arbre 41 qui re- présente un vecteur composite et est introduit dans le calcu- lateur X.
L'arbre 17,également actionné par le troisième élé- ment de l'engrenage différentiel 30, effectue la mise en po- sition du porte-bille 42 de la seconde partie de la transmis- sion à vitesse variable double ou mentionnée en premier lieu et, par conséquent, le second rouleau commandé de cette trans- mission tourne en conformité avec V1 v2 d v2, qui est
Rp cos Sp dt l'accélération de V2, et, à l'aide d'un engrenage, ce rouleau actionne un arbre 43 qui actionne un des éléments d'un troi- sième engrenage différentiel 44 dont un autre élément est ac- tionné par la manivelle 3, tandis que, par l'intermédiaire d'un arbre 45, le troisième élément actionne le dispositif 'générateur d'angle de direction Z.
Il s'ensuit que, dans le cas d'un objectif à route ou trajectoire droite, le mouvement reçu de l'arbre 43 réduit la manivelle 3 au repos, mais que, dans le cas d'un objectif à route courbe, un mouvement supplé- mentaire doit être communiqué à.l'aide de la manivelle 3 pour contraindre l'aiguille répétitrice 15 actionnée par le dispo- sitif générateur d'angle de direction Z à se mouvoir à la même vitesse que le cadran 12 actionné par le mécanisme de direc- tion de la lunette d'observation 14, En outre, une manivelle 46 montée sur la boite Y effectue la mise en position d'une sixième transmission à vitesse variable 47 dont l'élément mo- -
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teur reçoit aussi sa commande du rouleau de la transmission à vitesse variable 35.
Le rouleau de la transmission à vitesse variable 47 fait tourner un cadran 48 en regard duquel se meut une aiguille 49 qu'on fait tourner à l'aide de la manivelle 3, ce qui a comme résultat que, lorsque la vitesse du cadran 48 est égale à celle de l'aiguille 49, la rotation de la manivelle 3 est une mesure du produit de la différence des accélérations se rapportant à V2 par t , ce qui constitue un vecteur secondai- re donnant la correction requise au vecteur V2.
A l'aide d'un arbre 50, le mouvement de la manivelle 46 actionne un des élé- ments d'un quatrième engrenage différentiel 51 dont un autre élément est actionné par le troisième élément de l'engrenage différentiel 44, tandis que le troisième élément de l'engrenage différentiel 51 actionne un arbre 52 qui représente un vecteur composite et est introduit dans le calculateur X.
Comme d V3=1 pour une route droite de l'objectif, d t la manivelle 5 reste au repos après sa mise en position initia- le à moins que l'objectif ne décrive une route courbe, auquel cas il est nécessaire de faire tourner cette manivelle de façon que, en agissant par l'intermédiaire d'un arbre 53, elle fasse mouvoir l'aiguille répétitrice 16 actionnée par le générateur d'angle de hauteur Z à la même vitesse que le cadran 13 ac- tionné par le mécanisme de hauteur de la lunette d'observation 14, la vitesse de rotation de la manivelle 5 étant indiquée par une aiguille 54 actionnée par elle.
Une troisième manivelle 55, montée sur la botte Y, effectue la mise en position du porte-bille d'une septième transmission à vitesse variable 56 dont l'élément moteur est actionné par le rouleau de la trans- mission à vitesse variable 35. L e rouleau de la transmission à vitesse variable 56 fait tourner un cadran 57 associé à l'ai- guille 54, et lorsque la vitesse de ce cadran est égale à la vitesse de l'aiguille la rotation de la manivelle 55 est une
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mesure du produit de la différence des accélérations afférentes à V par t, ce qui constitue un vecteur secondaire donnant la
2 correction requise au vecteur V3.
A l'aide d'un arbre 58, le mouvement de la manivelle 55 est communiqué à l'un des élé- ments d'un cinquième engrenage différentiel 59 dont un second élément reçoit sa commande de la manivelle 5, tandis que le troisième élément, ou élément de résultat actionne un arbre 60 qui représente un vecteur composite et est introduit dans le calculateur X.
On voit que les trois arbres mentionnés ci-dessus 41, 52 et 60, comme pénétrant dans le calculateur, sont actionnés en conformité avec les vecteurs corrigés v1, V2 et v3, les dispositifs usuels que renferme ce calculateur servant à mul- tiplier les vecteurs corrigés par le temps de parcours afin de fournir les renseignements nécessaires ainsi qu'on l'a dit précédemment.
L'invention est aussi applicable au cas où les vec- teurs principaux V, V1, V2 et V3 sont rapportés à la ligne de visée, le diagramme vectoriel étant dans ce cas celui repré- senté par Fig. 4. Les modifications qu'il est nécessaire d'ap- porter à l'appareil sont visibles,en Fig. 5 où l'on voit que les mécanismes servant à produire des prédictions de vecteurs pour des trajectoires courbes de l'objectif, savoir les ma- nivelles 33, 46 et 55, les arbres 39, 50 et 58, les transmis- sions à vitesse variable 34, 35, 47 et 56, les aiguilles 32, 49 et 54 et les cadrans 38, 48 et 57, conjointement avec les arbres etc.. qui leur sont immédiatement associés sont analo- gues à ceux précédemment décrits.
D'une façon correspondant aux quantités représentant respectivement des accélérations se rapportant à v1 et v2, savoir v2 et v1 V2 déterminées par le mécanisme de Fig.3, R cos S R cos S p p p p
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il est nécessaire que le mécanisme servant à déterminer des vitesses de variation de vecteurs en ce qui concerne un ob- jectif à route droite selon Fig.
5 détermine des mouvements proportionnels aux quantités d V1 V2 + v2 dt Rp d v2 v2 (v1 cos S + V3 sin S ) 2 2 1 p 3 p dt Rp cos Sp
Dans ce cas, le mouvement est proportionnel à la vitesse de variation de V3, savoir
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d V3 y 1 3 - V2 tu bzz d t Rp et il faut déterminer en outre la valeur de cette quantité, un autre engrenage différentiel étant prévu pour communiquer le mouvement correspondant à l'arbre de la manivelle 5 de V3.
En vue de déterminer la quantité de d V1, il est d t prévu, en plus des arbres 17 et 18 qui tournent respectivement lorsqu'on manoeuvre les manivelles 1 et 3, un arbre 61 associé similairement à la manivelle 5. L es arbres 18 et 61 actionnent respectivement des mécanismes d'élévation au carré 62 et 63 actionnant des arbres de résultat 64 et 65, qui actionnent eux-mêmes deux des éléments d'un engrenage différentiel 66 dont le troisième ou élément de résultat effectue la mise en position du porte-bille d'une transmission à vitesse variable
67.
Le plateau de cette dernière transmission reçoit sa rota- tion d'un arbre 68 ayant un mouvement proportionnel à la quan- tité 1 , d'où il résulte que le rouleau de la transmission 67,
Rp auquel est assujetti un arbre 69 tourne proportionnellement à la quantité v2 + v2.L'arbre 69 actionne un des éléments de
Rp
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l'engrenage différentiel associé à la manivelle 1.
Pour déterminer la quantité d V2 , un arbre 70 dont d t la rotation est proportionnelle au facteur V2 actionne
Rp cos Sp le plateau d'une transmission à vitesse variable 71 dont le porte-bille est mis en position par l'élément de résultat d'un engrenage différentiel 72 actionné par les arbres 17 et 61, qui représentent respectivement V1 et V2; par des engrenages diffé- rentiels 73 et 74, les mouvements de ces arbres sont combinés avec ceux de l'arbre 29 représentant l'angle S , et les mouve- ments combinés sont transmis par des mécanismes de cosinus 75 et de sinus 76 à l'engrenage différentiel 72.
Ainsi, la rota- tion de l'arbre 77, assujetti au rouleau de la transmission à vitesse variable 71 et faisant tourner un des éléments de l'en- grenage différentiel 44 est proportionnelle à:
V2 (Vl cos Sp+ V3 sin S)p
Rp cos Sp
En ce qui concerne la quantité d V3, l'arbre 29, re- d t présentant Sp, actionne un mécanisme des tangentes 78 dont le mouvement, après qu'il a été combiné avec celui de l'arbre 64 représentant V2, est transmis à l'un des éléments d'un engre- nage différentiel 79 dont un autre élément est actionné par un mécanisme multiplicateur 80 lui-même actionné par les arbre 17 et 61 représentant respectivement V1 et V3.
L'élément de pro- duit de l'engrenage différentiel 79 effectue la mise en posi- tion du porte-bille d'une transmission à vitesse variable 81 dont le platequ reçoit sa rotation de l'arbre 68 représentant
1 , de sorte que l'arbre 82 du rouleau de l'engrenage diffé- Rp rentiel 81 tourne dans une mesure correspondant à
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v1 v3 v2 tg Sp. Cet arbre actionne un des éléments d'un
Rp engrenage différentiel 83 dont un autre élément est actionné par la,manivelle 5 de v3 et dont le troisième actionne l'en- grenage différentiel 59 et l'arbre 53 actionnant le générateur de hauteur Z.
REVENDICATIONS
1) Appareil à régler le tir des canons de protec- tion contre les aéronefs, cet appareil comprenant un disposi- tif servant à déterminer les corrections qu'il est nécessai- re d'apporter aux vecteurs observés v1, v2 et v3 pour prédire la position future de l'objectif sur une route courbe à l'ex- piration du temps de parcours du projectile et des moyens servant à appliquer ces corrections aux vecteurs correspon- dants.
2) Appareil à régler le tir des canons de protec- tion contre les aéronefs, cet appareil comprenant un disposi- tif servant à déterminer les corrections qu'il est nécessaire d'apporter aux vecteurs observés v1, v2 et v3 pour prédire la position future de l'objectif sur une route courbe à l'expira- tion du temps de parcours du projectile, un dispositif permet- tant de combiner des mouvements représentant ces corrections avec d'autres mouvements représentant les vecteurs observés et des moyens servant à transmettre ces mouvements combinés à un calculateur agencé pour déterminer le temps de parcours, la fusée et les angles de pointage en direction et en hauteur du canon.
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