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A. KUHLENKAMP, résidant à BRAUNSCHWEIG (Allemagne).
DISPOSITIF DE VISEE ADAPTE A UNE ARME POUR TIRER SUR DES BUTS MOBILES,
NOTAMMENT CONTRE DES AVIONS.
On connaît des dispositifs de visée munis de dispositifs desti- nés à déterminer l'angle d'avance pour tirer sur des buts mobiles, notamment sur des avions,et dans lesquels le repère constitué par un trait radial est la direction apparente du vol, sur laquelle le point d'écart suivant lequel le pointeur doit viser le but est représenté par le résultat de la. multipli- cation de la vitesse estimée ou mesurée du but par la durée du vol du pro- jectile d'une manière appropriée. La base géométrique de ces dispositifs de visée repose sur les conditions des lois valables pour le plan de vol.
Dans ces conditions on entend (voir la tige 1) par plan de vol F le plan qui pas- se par le trajet rectiligne M-4L du but et qui coupe le plan horizontal H par une droite passant par l'emplacement il de la pièce ou de l'observateur.
Le trajet vrai du vol se trouve dans le plan de vol, ce trajet étant carac- térisé par les deux points de mesure M et M1 et par leurs projections M' et M1' dans le plan horizontal.Le plan de vol coupe la sphère supposée entou- rant l'emplacement de la pièce ou de l'observateur dans un grand cercle KM0- M10 qui représente le trajet apparent de l'avion. C'est sur ce grand cercle que se trouvent les points de mesure M0 - M10 dont les projections sur l'é- quateur KM0'-M10, ont été désignés par Mo, et M10'.Le trajet apparent de l'avion apparaît dans le champ visuel de l'observateur sous l'angle # (fige 2)
qui varie constamment en fonction de l'angle de direction et de l'angle de hauteur [gamma] ou de l'angle de direction #' dans le plan de vol et de l'angle d'inclinaison # du plan de volo
Dans les dispositifs de visée connus de ce genre la direction apparente du vol est déterminée une fois par le mouvement du but pour s'écar- ter du centre, le dispositif de visée étant maintenu immobile, après quoi
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cette direction est transformée par des moyens mécaniques en direction de vol vraie représentée dans le plan horizontale On détermine ensuite sur celle-ci,en y portant la droite de déplacement calculée d'après la vites- se estimée ou mesurée du but et la durée du vol du projectile, le point d'écart,
qui est reporté sur la direction apparente du vol, représentée dans le champ visuel du dispositif de visée et rendu visible à l'observa- teur. Les inconvénients de ce dispositif consistent notamment en ce que l'opération de pointage est discontinue par suite de la nécessité de lais- ser le but s'écarter, ainsi qu'en ce que la dépense pour les organes de mouvement est grande, et qu'il est nécessaire d'occuper d'autres servants au dispositif de viséeo
L'idée de l'invention vise également un dispositif de visée adapté à une arme pour lutter contre des buts mobiles, par exemple des avions au moyen d'un dispositif servant à déterminer l'angle d'avance et constitué par une sphère tournante sur la surface de laquelle se meut un galet en - traîné, mais évitant les inconvénients du dispositif actuel,
tout en ayant encore en même temps des effets constituant un progrès notable.Ces avanta- ges consistent notamment en ce que le fonctionnement du dispositif est con- tinu et automatiqueOn obtient ce résultat d'une faon très générale, sui- vant l'invention, grâce au fait que les grandeurs de mouvement du but sont déterminées automatiquement sous forme de direction apparente du vol et de vitesse angulaire momentanée dans le plan de vol, le galet entraîné étant déplacé dans deux plans décalés de 90 et proportionnellement à l'angle de hauteur et à l'angle de direction ou respectivement une fonction de l'angle de direction relativement à la surface de la sphère,
ce galet se plaçant dans la direction apparente du vol et sa vitesse de rotation étant propor- tionnelle à la vitesse momentanée de la vitesse angulaire de direction dans le plan du volo
La direction apparente du vol est convenablement représentée dans le champ visuel de la lunette ou du viseur, d'une manière connue, sous forme de trait de repère radial, ce trait portant toutefois des caractéris- tiques valables pour les différentes vitesses du but et se plaçant automa- tiquement sur l'angle d'avance momentané sur la direction apparente du vol.
Ceci résulte du fait que les courbes d'avance calculées pour un trajet de vo rectiligne en fonction de la direction apparente mesurée du vol (angle et angle de hauteur mesuré [gamma]) et représentées sur une plaque de ver- re sont projetées également dans le champ visuel du viseur à un endroit dé- terminé par le trait de repère radial.
Ces caractéristiques représentent alors les points d'écart que le servant doi maintenir en coïncidence avec le but
Suivant l'idée générale de l'invention une autre solution con- siste en ce que la direction du vol, qui est représentée mécaniquement dans le dispositif de visée, et l'angle d'avance, qui est déterminé mécanique- ment par des moyens comprenant des organes de mouvement sous forme de pro- duit de la durée de vol du projectile par la vitesse angulaire du but dans le plan de vol, est utilisé pour imprimer à l'axe optique du dispositif de visée un mouvement angulaire égal à cet angle d'avance dans le sens de la direction apparente du vol.
On entend ici par angle d'avance l'angle de direction # # formé dans le plan de vol entre la direction du but (direction optique) et celle du point d'impact (direction de l'axe du canon de la pièce).Si l'on considère notamment dans la fig. 1 M comme étant le point de mesure et M1 le point d'impact,? la courbe M0M10 est égale à l'avance dans le plan de vol, angle que l'on peut décomposer, ainsi qu'on peut le voir facilement, en composantes d'avance dans le plan de visée vertical et dans le plan ho- rizontal.
Suivant l'invention d'autres formes de construction résultent encore de ce qu'un réglage préalable sur des valeurs estimées est effectué
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à la main pour accélérer la détermination automatique de la direction appa- rente du vol. Il existe en outre un dispositif permettant de faire varier la sensibilité avec laquelle la direction apparente du vol s'établit auto- matiquement. Ce résultat est obtenu notamment par une variation voulue de la longueur d'entraînement du galet, qui se place automatiquement dans la direction apparente du vol par le mouvement sur la surface de la sphère.
Les figures des dessins ci-joints représentent des exemples de réalisation de l'idée de l'invention et montrent d'autres caractéristiques de celle-ci.
Dans la figo 3 le dispositif de visée est muni d'un mécanisme re- produisant les conditions de mouvement du but sur une sphère de rayon "un", dont le centre correspond à l'emplacement de l'observateur. A cet effet on peut faire tourner une sphère ou une calotte sphérique 1 suivant l'angle de direction # mesuré dans le plan horizontal et déplacer sur cette sphère ou calotte un galet 2, dit galet entraîné, tournant et appliqué sous une pres- sion de ressort, galet dont le déplacement est effectué suivant l'angle de hauteur [gamma] dans la direction du méridien de la calotte sphériqueo Le galet 2 se place alors dans la direction apparente du vol en tournant autour de l'axe perpendiculaire au méridien.
Suivant la fig. 4 une autre possibilité consiste à reproduire au point de contact momentané du galet entraîné ,2 avec la calotte sphérique 1 les conditions de vitesse qui existent à cet endroit. Deux composantes de vitesse se coupent toujours au point de contact, la vitesse angulaire dans le plan circulaire horizontal et la vitesse angulaire dans le plan du méri- dien.
La première se calcule d'après la vitesse angulaire en direction w6 dans le plan horizontal et l'angle de hauteur [gamma]et elle est égale à W # cos y et la deuxième résulte directement de la mesure direc- te de l'angle de hauteur et de sa variation w [gamma] La direction du mouve- ment momentané et la vitesse de mouvement sont données par la résultante des deux composantes, La détermination de cette résultante peut tre effec- tuée par la solution, au moyen d'organes de mouvement, de l'équation mathé- matique ou par la reproduction géométrique des triangles de vecteurs.
Dans ce cas on imprime par exemple à une calotte sphérique 4, fige 5 au moyen de !SI axe 2. un mouvement angulaire égal à l'angle de hauteur et l'on fait tourner cette calotte en mime temps dans le plan horizontal, au moyen de roues coniques 6, suivant l'angle de direction #. On obtient ainsi au point de contact de la calotte sphérique ;
avec la sphère .1 une vitesse d'entraînement W6cos [gamma]Un deuxième galet 8 appliqué sous une pression de ressort est décalé de 90 par rapport au plan d'entraînement et il en- traîne la sphère 7 suivant l'angle de hauteur [gamma] La vitesse résultante est prise par le galet entraîné % dont le mouvement angulaire autour de l'axe 10 indique la direction, angle et dont la rotation autour de l'a- xe 11 du galet indique la vitesse angulaire # 6
La direction apparente du vol et la vitesse angulaire dans le plan du vol sont toutefois les bases de la détermination du point où le but doit se trouver à l'expiration de la durée de vol du projectile.
Lorsque la lunette de pointage 12 est montée de la manière re- présentée dans la fige 6, cette lunette peut effectuer un mouvement angu- laire autour d'un axe perpendiculaire au plan de l'image. Cet axe 45 peut être amené, par rotation de la pièce de support 13, à une position quelcon- que dans le plan perpendiculaire au plan du dessins et parallèle au plan du support.Il ne peut donc que se trouver dans un plan perpendiculaire à la ligne de visée et non pas être dirigé vers l'avion. Si l'on fait tourner la vis sans fin 14 suivant l'angle # à partir d'une position de départ déterminée l'axe de rotation partielle de la lunette 12 se place perpendicu- lairement a la direction apparente du vol.
En faisant tourner la lunette 12 autour de cet axe on peut alors déterminer l'angle d'avance, qui est le pro- duit de la vitesse angulaire mesurée # (3 et de la durée # du vol du projectile. A cet effet, on déplace la plaque 15 axialement proportionnel-
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lement au produit G La Le tâteur 169 qui est solidaire de la lunette de pointage 12. est appliqué sur la plaque 15 par une pression de ressort.
Le déplacement de la plaque 15 est ainsi transformé en rotation proportion- nelle de la lunette de pointage.
Pour cela il faut d'abord déterminer le produit de la durée du vol du projectile par la vitesse angulaire mesuréeo A cet effet on utilise, par exemple un dispositif représenté dans la figo 7. Un cône à friction 17 est animé d'un mouvement de rotation à une vitesse constante par un moteur à ressort 18. qui est remonté continuellement par le mouvement des volants de pointage.
Le galet 12'dont l'axe est relié au disque à friction 21 par
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l'intermédiaire d'un différentiel 20 s'applique sur le cône à friction 17? Le galet frotteur 22 s'applique sur le disque 21; l'axe 2 de ce galet est entraîné par le galet entraîné 2. du mécanisme àsphère de la figo 5, de ma- nière que sa vitesse de rotation soit proportionnelle à la vitesse angulai-
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re G61l;: Le galet 22 est déplace radialement sur le disque z par la rota- tion du volant 24. Il en résulte pour le disque 21 une vitesse de rotation déterminée qui passe dans le différentiel 20.
D'autre part, le différentiel 20 reçoit aussi la vitesse de rotation du galet frotteur 19, vitesse qui ré- sulte de la position momentanée du galet frotteur 19 sur la surface exté-
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rieure du cône 1T. Si les deux vitesses de rotation ne coïncident pas, le galet frotteur 1; se déplace le long de la surface extérieure du cône jus- qu'à ce que l'égalité soit obtenue. On fait en sorte que la position du ga- let frotteur 19. soit proportionnelle à la valeur inverse de la durée de vol du projectile.A cet effet l'échelle graduée 25 porte des inscriptions cor- respondant à la distance, qui est mesurée continuellement et par conséquent connue, mais elle est graduée suivant la valeur inverse de la durée du vol du projectile.
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De cette manière, le produit W G .4sur le volant 2 4 est exact lorsque l'aiguille 26 se trouve, devant l'échelle 2J? sur la valeur connue de la distance. Il faut faire tourner le volant de manoeuvre 24 en consé-
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quenceo La valeur CO6 du volant sert alors directement à faire tourner la lunette 12 (fig. 6) hors de la position zéro, d'une valeur égale à l'an- gle d'avance.
On obtient une solution plus simple, relativement à la construc- tion, lorsque le poiht d'écart peut être représenté à l'intérieur du champ visuel 12 de la lunette, c'est-à-dire lorsque les angles d'avance sont plus petits que le champ visuel de la lunette.
Dans ce cas on peut renoncer au calcul mécanique des valeurs d'a- vance et les points d'écart peuvent *être représentés en fonction de la vites- se du but pour le vol horizontal rectiligne, de sorte que le servant peut choisir le point d'écart valable pour la vitesse du buta A cet effet, un dis-
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que opaque 2 (fige 8) portant les courbes transparentes 28 des valeurs d'a- vance pour des vitesses de 50 m/sec, 100 rn/sec., 200 m/sec, et 300 m/sec. par exemple pour le but est disposé par exemple dans le trajet des rayons de la source lumineuse d'un viseur à réflexion. Au-dessus du disque 27 il y a un disque 29. pourvu d'un évidement radial 30 qui représente la direction du vol dans le champ visuel du viseur sous la forme d'un trait lumineux radial.
Un mouvement de rotation est imprimé à la roue dentée 31 par l'intermédiaire de roues dentées 32, suivant la direction du vol, par le galet entraîné ,9. du mécanisme à sphère, fige 5, et le disque 29 est alors entraîné par l'axe
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3 qui est fixe dans le disque 31.
La position du disque 27 qui porte les courbes d'avance 28 se calcule, sur la base des relations angulaires sphériques, d'après l'angle de hauteur [gamma] et l'angle de direction apparente de vol suivant l'équa- tion.
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ctg <:5 1 t = ctg y e cos Il est donc nécessaire de former le produit ctg . cos au moyen d'or-
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ganes de mouvement et de représenter les courbes d'avance 28 en fonction de
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ctg f1 't Pour former le produit ctg . cos b on déplace le guide à anneau circulaire 3; par l'intermédiaire du plateau-came 3 dans le sens de la glissière à saignée l2 d'après la valeur ctg . Le guide â anneau circulaire 2A est exploré par le galet 33. qui tourne autour de l'axe 6.
En outre, comme le châssis 7 et l'axe 12. tournent proportionnellement à l'angle avec la roue dentée âl .9 il en résulte une rotation du châssis 37 avec le plateau à courbes 2± autour de l'axe deune man3.ére correspon- dant approximativement à la valeur de fonction ctg V -cosy , comme ce- la doit être suivant l'équation ci-dessus.
La direction du vol apparaît alors au servant dans le champ vi- suel du viseur sous forme de trait lumineux sur lequel on peut reconnaître les quatre points d'intersection avec les courbes d'avance. Le servant choi- sit un de ces points suivant la vitesse estimée du but et il pointe conti- nuellement sur l'avion au moyen de ce point. L'axe optique de la hausse, axe qui est parallèle à celui du tube du canon, est alors dirigé vers le point d'impact..
La fig. 5 représente l'ensemble du dispositif. Le mécanisme à sphère représenté à gauche et déjà mentionné plus haut est suivi du mécanis- me d'avance, qui est constitué par les éléments décrits relativement à la
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fig. 8. La source lumineuse 0 et le miroir .1 sont disposés au-dessous de ces éléments. Dans le mécanisme d'avance le plateau annulaire 34 est animé d'un mouvement angulaire suivant la cotangente de l'angle de hauteur, par
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l'intermédiaire du plateau-came 3J|o Un mouvement angulaire est imprimé au plateau réflecteur 42 autour de l'axe !il pour tenir compte approximative- ment de l'angle de hausse., au moyen d'un plateau-came 44tournant suivant l'angle de hauteur.
L'observateur qui regarde de droite a gauche aperçoit
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sur le plateau réflecteur it2:. le trait lumineux qui indique la direction du vol, ainsi que les points d'écart et l'avion qu'il doit maintenir en concor- dance avec le point d'écart choisie La manière dont le dispositif se com- porte est influencée par les propriétés dynamiques qui se manifestent en ce que les valeurs d'avance sont instables par suite d'une trop grande sensi- bilité et rendent plus difficile une visée régulière,ou présentent des dé- fauts de retardement d'une grandeur inadmissible à cause d'une trop grande inertie. C'est pourquoi il faut prendre des mesures permettant de détermi- ner la sensibilité voulue du dispositif terminé, d'après des essais.
A cet
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effet, on peut faire en sorte que la longueur d'entraînement ,a du galet en- traîné 9, fig. 5,soit réglable, ou bien on peut faire varier les rapports de transmission dans le dispositif d'entraînement de la sphère 7, c'est-à- dire les vitesses de rotation du galet 8 et de la calotte 4.
En outre., pour accélérer le premier réglage du galet entraîné 9, pour l'amener dans la direction apparente du vol, direction qu'il s'a-
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git de mesurer., une "poignée de direction du vol"? poignée qui aboutit à l'extérieur, peut être reliée par exemple à l'axe 10 du galet entraîné 9, fig 5, et le servant peut établir la direction duvol sur cette poignée d'après son estimation. Dans ce cas le dispositif de mesure n'a plus besoin de régler le galet entraîné ± sur la valeur exacte que par la rotation de correction indispensable.
Enfin il est encore possible de rendre la variation continue de la direction apparente du vol plus stable et plus uniforme en utilisant la condition de loi géométrique suivante. Comme le montre la fige 1, la va-
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riation9 dans le temps, de l'angle q de la direction de vol apparente est reliée à la variation de l'angle de hauteur par une fonction ma- thématique pour un plan de vol donné (angle d'inclinaison 1:')e On peut donc, après avoir déterminé l'angle # une première fois à l'aide des mo- yens que l'on a décrits, déterminer l'angle d'inclinaison # du plan de vol d'après la relation
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puis l'angle de la direction de vol apparente, pour un angle fixé et pour un angle de hauteur [gamma]déterminé en outre continuellement par la poursuite du but.
Les fluctuations de l'angle # ne dépendent alors plus que des fluctuations résultant de l'angle de hauteur.
Il est naturellement possible aussi d'utiliser l'idée générale de l'invention, qui permet de déterminer la direction apparente du vol et la vitesse angulaire dans le plan de vol,non pas pour représenter les points d'écart dans le champ visuel du viseur ou pour déplacer l'axe optique d'une lunette, mais pour servir de valeurs de calcul dans un appareil de comman- dement et de base pour le calcul des coordonnées du point d'impact, ces coordonnées étant ensuite transmises aux pièces d'artillerie sous forme d'an- gle de direction, d'inclinaison du canon en hauteur ou de point de déboucha- ge de la fusée.
REVENDICATIONS. le ) Dispositif de visée adapté à une arme pour tirer sur des buts mobilesnotamment des avions, au moyen d'un dispositif servantà déter- miner l'angle d'avance, constitué par une sphère tournante sur la surface de laquelle se déplace un galet entraînée caractérisé en ce que les grandeurs de mouvement du but sont déterminées automatiquement sous forme de direction apparente du vol et de vitesse angulaire momentanée dans le plan de vol, par le fait que le galet entraîné est déplacé, dans deux plans décalés de 90 , proportionnellement à l'angle de hauteur et à l'angle de direction ou à une fonction de l'angle de direction relativement à la surface de la sphère, le galet se plaçant dans la direction apparente de vol, et sa vitesse de rota- tion étant proportionnelle à la vitesse angulaire en direction dans le plan de vol.