FR3140468A1 - Dispositif de transmission de signaux entre une partie fixe et une partie tournante - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif de transmission de signaux comprenant :
une partie fixe (1) ;une partie tournante (2) montée mobile en rotation sur la partie fixe (1) autour d’un axe (Z) ;un câble (10) de transmission de signaux ayant une première extrémité (10.1) raccordée à un premier circuit électrique porté par la partie fixe, et une deuxième extrémité (10.2) raccordée à un deuxième circuit électrique porté par la partie tournante.
Le câble (10) comporte une pluralité d’éléments de transmission de signal disposés parallèlement entre eux pour former une nappe de transmission de signaux, la nappe comportant un tronçon positionné pour avoir une largeur sensiblement parallèle à l’axe de rotation et pour s’enrouler autour de l’axe (Z) de rotation
FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 3B
Description
La présente invention concerne la transmission de signaux entre une partie fixe et une partie tournante.
ARRIERE PLAN DE L’INVENTION
Dans le domaine de la surveillance (civile ou militaire), il est connu d’utiliser des véhicules aériens sans pilote, plus couramment désignés sous l’appellation de drone.
A cet effet, un drone est généralement équipé d’une tourelle optronique comprenant une embase, un corps tournant monté pivotant sur l’embase autour d’un axe en gisement, et une boule optronique montée pivotante sur le corps tournant autour d’un axe en site. Le corps tournant est entraîné en rotation autour de l’axe en gisement par des premiers moyens d’entraînement, et la boule optronique est entraînée en rotation autour de l’axe en site par des deuxièmes moyens d’entraînement. La boule optronique comprend au moins une caméra destinée à la prise de vue aérienne.
La tourelle optronique comprend en outre une unité de contrôle comportant un module de commande configuré pour piloter les premiers et deuxièmes moyens d’entraînement, et un module de traitement configuré pour piloter la caméra.
L’unité de contrôle est agencée dans l’embase et est reliée, via des moyens de communication filaires, à la caméra et aux premiers et deuxièmes moyens d’entraînement. Les moyens de communication filaires comprennent un câble blindé ayant une première extrémité raccordée, via un premier connecteur solidaire de l’embase, à l’unité de contrôle, et une deuxième extrémité raccordée, via un deuxième connecteur solidaire du corps tournant, aux deuxièmes moyens d’entraînement et à la caméra.
Le câble comporte classiquement une pluralité de fils conducteurs isolés qui sont disposés parallèlement entre eux pour former un toron de fils conducteurs. Les fils conducteurs sont enveloppés dans une gaine de protection pourvue d’un revêtement interne de blindage.
Lors de la rotation du corps tournant par rapport l’embase, le câble subit des efforts de torsion pouvant entraîner une usure prématurée des isolants de chacun des fils conducteurs avec un effet d’orange, mais aussi de la gaine de protection dont les fils de blindage peuvent transpercer lesdits isolants et réaliser des courts-circuits indésirables.
Qui plus est, un drone de haute altitude est amené à évoluer dans un environnement particulièrement froid où la température peut atteindre -55 degrés Celsius. A cette température, le câble et ses isolants se durcissent, ce qui accélère la dégradation du câble soumis aux efforts de torsion et vient entraver la rotation du corps tournant.
Pour pallier ces inconvénients, une solution consiste à utiliser un collecteur tournant. Néanmoins, une telle solution s’avère particulièrement coûteuse et n’est ainsi utilisée que pour des rotations supérieures à 360 degrés.
OBJET DE L’INVENTION
L’invention a donc pour but de proposer un dispositif de transmission de signal entre une partie fixe et une partie tournante permettant d’obvier au moins en partie aux inconvénients précités.
A cet effet, l’invention propose un dispositif de transmission de signaux comprenant :
- une partie fixe portant un premier circuit ;
- une partie tournante montée mobile en rotation sur la partie fixe autour d’un axe, et portant un deuxième circuit ;
- un câble de transmission de signaux ayant une première extrémité raccordée au premier circuit et une deuxième extrémité raccordée au deuxième circuit.
Selon l’invention, le câble comporte une pluralité d’éléments de transmission de signal disposés parallèlement entre eux pour former une nappe de transmission de signaux, la nappe comportant un tronçon positionné pour avoir une largeur sensiblement parallèle à l’axe de rotation et pour s’enrouler autour de l’axe (Z) de rotation
Ainsi, une rotation de la partie tournante entraîne un enroulement ou un déroulement de la nappe autour de l’axe de rotation suivant le sens de rotation de ladite partie tournante, c’est-à-dire que les éléments de transmission se courbent autour d’un axe perpendiculaire à leur longueur : ceci permet de limiter les efforts de torsion subis par les éléments de transmission lors de ladite rotation. En outre, l’effort nécessaire pour faire se courber les éléments de transmission est relativement faible de sorte que la nappe n’exerce pas de contraintes élevées au niveau de son raccordement aux circuits électriques.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, la première extrémité et/ou la deuxième extrémité de la nappe comprend une pliure formant un angle oblique avec un bord longitudinal de ladite nappe.
De manière particulière, l’angle est sensiblement égal à 45 degrés.
Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la nappe s’étend à l’intérieur de la partie fixe, entre un fond de la partie fixe et un fond de la partie tournante, le fond de la partie fixe et le fond de la partie tournante s’étendant perpendiculairement à l’axe de rotation.
De manière particulière, le fond de la partie fixe et le fond de la partie tournante sont espacés d’une distance légèrement supérieure à une largeur de la nappe de manière à assurer une circonscription axiale de ladite nappe.
Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le dispositif comporte une paroi périphérique s’étendant autour du tronçon enroulé de la nappe pour contenir celui-ci et assurer une circonscription radiale de la nappe.
De manière particulière, la paroi périphérique délimite une ouverture de passage de la nappe, la première extrémité de la nappe s’étendant à l’extérieur du volume tandis que la deuxième extrémité s’étend à l’intérieur dudit volume.
De manière particulière, l’ouverture comprend deux rampes de guidage sensiblement parallèles qui s’étendent chacune dans le prolongement d’une extrémité de la paroi périphérique et définissent un angle d’attaque de la nappe dans le volume.
L’invention concerne aussi une tourelle optronique comprenant un tel dispositif, la partie fixe formant une embase de la tourelle et la partie mobile formant un corps tournant de ladite tourelle.
L’invention concerne également un véhicule (D) comportant une telle tourelle optronique.
L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :
En référence à la , un drone D à voilure fixe, ayant un fuselage équipé en partie avant d’une tourelle optronique T destinée ici à la prise de vue aérienne.
La tourelle optronique T comporte, comme illustré à la , une embase 1, un corps tournant 2 et une boule optronique 3.
L’embase 1 est fixée sur le dessous de la partie avant du fuselage du drone D.
Le corps tournant 2 comprend une base tournante 2a et un support 2b fixé à la base tournante 2a.
La base tournante 2a est montée pivotante sur l’embase 1 autour d’un axe de gisement Z, et est entraînée en rotation autour de l’axe de gisement Z par des premiers moyens d’entraînement. Les premiers moyens d’entraînement comprennent un premier moteur M1 électrique qui est agencé à l’intérieur de l’embase 1 et qui permet une rotation du corps tournant 2 autour de l’axe en gisement Z, allant ici de 0 degré à 360 degrés.
Le support 2b comporte deux bras 2.1 s’étendant en regard l’un de l’autre. Chacun des bras 2.1 s’étend depuis une circonférence externe de la base tournante 2a, parallèlement à l’axe de gisement Z.
La boule optronique 3 est de forme sphérique et s’étend entre les deux bras 2.1 du corps tournant 2. La boule optronique 3 est montée pivotante autour d’un axe de site X qui est perpendiculaire à l’axe de gisement Z, et est entraînée en rotation autour de l’axe de site X par des deuxièmes moyens d’entraînement. Les deuxièmes moyens d’entraînement comprennent un deuxième moteur M2 électrique qui est agencé à l’intérieur du corps tournant 2 et qui permet une rotation de la boule optronique 3 autour de l’axe en site X, allant par exemple de +20 degrés à -180 degrés (de préférence de +20 degrés à -100 degrés) en élévation par rapport au plan perpendiculaire à l’axe en gisement Z et comprenant l’axe en site X.
La boule optronique 3 comprend une pluralité de composants optroniques comportant ici :
- une caméra 3.1 sensible à la lumière visible, comprenant un capteur de type CMOS (acronyme de l’anglais« Complementary Metal Oxide Semiconductor ») ; et
- une caméra 3.2 thermique infrarouge de type LWIR (acronyme de l’anglais« Long Wavelength InfraRed »), comprenant un capteur de type microbolomètre (sans système de refroidissement), ou une caméra thermique infrarouge de type MWIR (acronyme de l’anglais« Medium Wavelength InfraRed ») comprenant un capteur avec un système de refroidissement.
Chacun des capteurs des caméras 3.1, 3.2 est disposé derrière un groupe de lentilles optiques et de filtres pour gérer la dynamique de la scène analysée.
Optionnellement, les composants optroniques comportent en outre une caméra thermique de type SWIR (acronyme de l’anglais« Short Wavelength InfraRed »).
La boule optronique 3 comprend également un dispositif de stabilisation associé à chacun des capteurs des caméras 3.1, 3.2, et optionnellement un projecteur à diodes électroluminescentes.
La tourelle optronique T comprend également une unité de contrôle UC comportant un module de commande configuré pour piloter les premiers et deuxièmes moyens d’entraînement, et un module de traitement configuré pour piloter les composants optroniques. L’unité de contrôle UC est agencée à l’intérieur de l’embase 1 et comprend une ou plusieurs cartes électroniques sur laquelle ou lesquelles sont montés des composants électroniques tels qu’un microcontrôleur, un processeur, un FPGA (acronyme de l’anglais« Field Programmable Gate Array »), un ASIC (acronyme de l’anglais« Application Specific Integrated Circuit »), un DSP (acronyme de l’anglais« Digital signal processor »)…
L’unité de contrôle UC est reliée, via des moyens de communication sans fil, à une interface homme-machine (non représentée) qui comprend ici un écran et un ordinateur positionnés au sol. Le module de commande est agencé pour recevoir de l’interface homme-machine, via les moyens de communication sans fil, des signaux de commande des premier et deuxième moteurs M1, M2 permettant d’orienter la boule optronique 3 selon l’axe de site X et l’axe de gisement Z. Le module de traitement est agencé pour envoyer à l’interface homme-machine, via les moyens de communication sans fil, des données représentatives des signaux délivrés par les capteurs des caméras 3.1, 3.2. L’interface homme-machine permet ainsi d’interagir avec la tourelle optronique T.
L’unité de contrôle UC est reliée, via des moyens de communication filaires, aux premier et deuxième moteurs M1, M2 ainsi qu’aux caméras 3.1, 3.2.
En référence aux figures 3A-3C, les moyens de communication filaires comprennent un câble 10 plat permettant de transmettre des signaux électriques entre un premier circuit électrique porté par l’embase 1 et relié l’unité de contrôle UC, et un deuxième circuit électrique porté par le corps tournant 2 et relié au deuxième moteur M2 et aux caméras 3.1, 3.2, de manière à relier l’unité de contrôle UC au deuxième moteur M2 et aux caméras 3.1, 3.2. Le câble 10 s’étend à l’intérieur de l’embase 1 et comporte une pluralité de fils conducteurs (par exemple en cuivre) qui sont disposés parallèlement entre eux et enrobés de matière isolante pour former une nappe de fils conducteurs isolés. La nappe 10 a une largeur sensiblement constante et comprend un tronçon dont la largeur s’étend parallèlement à l’axe en gisement Z et qui et qui est courbé autour de l’axe en gisement Z pour pouvoir s’enrouler sensiblement en spirale autour dudit axe, entre un fond de l’embase 1 et un fond de la base tournante 2a, ces fonds s’étendant orthogonalement audit axe en gisement Z. Le fond de l’embase 1 et le fond de la base tournante 2a sont espacés d’une distance légèrement supérieure à la largeur de la nappe 10, de sorte qu’ils forment des butées axiales à l’enroulement de la nappe 10 autour de l’axe en gisement Z. Le fond de l’embase 1 et le fond de la base tournante 2a assurent ainsi une circonscription axiale de la nappe dans l’embase 1.
Une première extrémité 10.1 de la nappe 10 s’étend selon une première direction D1 sensiblement orthogonale à l’axe en gisement Z pour se raccorder à l’unité de contrôle UC via un premier connecteur du premier circuit. La première extrémité 10.1 de la nappe 10 est ainsi immobile vis-à-vis de l’unité de contrôle UC, et donc de l’embase 1.
Une deuxième extrémité 10.2 de la nappe 10, opposée à la première extrémité 10.1, s’étend selon une deuxième direction D2 sensiblement parallèle à l’axe en gisement Z pour se raccorder, via un deuxième connecteur du deuxième circuit du corps tournant 2. A cet effet, la deuxième extrémité 10.2 se raccorde au tronçon courbé de la nappe 10 par une pliure 10.3 ( ) formant un angle sensiblement égal à 45 degrés avec un bord longitudinal de ladite nappe 10, une telle pliure 10.3 permettant d’éviter une torsion de la nappe 10 lors de la rotation de la base tournante 2a par rapport à l’embase 1. La deuxième extrémité 10.2 de la nappe 10 est immobile vis-à-vis de la base tournante 2.
On notera que la distance séparant la première extrémité 10.1 de l’axe en gisement Z est supérieure à celle séparant la deuxième extrémité 10.2 dudit axe en gisement Z.
La tourelle optronique T comporte en outre une bride 20 délimitant, avec le fond de l’embase 1 et le fond de la base tournante 2a, un volume V dans lequel est enroulée la nappe 10 autour de l’axe en gisement Z. Pour se faire, la bride 20 comprend un manchon 21 sensiblement tubulaire centré sur l’axe en gisement Z et solidaire, par une extrémité, d’une collerette 22 fixée à l’embase 1.
Le manchon 21 s’étend entre le fond de l’embase 1 et le fond de la base tournante 2a et comprend une paroi périphérique 21.1 sensiblement centrée sur l’axe en gisement Z de manière à former une butée radiale au déroulement de la nappe 10 autour dudit axe en gisement Z. Le manchon 21 assure ainsi une circonscription radiale de la nappe 10 dans le volume V.
La paroi périphérique 21.1 est fendue de manière à délimiter une ouverture 21.2 de passage de la nappe 10, la première extrémité 10.1 de la nappe 10 s’étendant à l’extérieur du volume V tandis que la deuxième extrémité 10.2 de la nappe 10 s’étend à l’intérieur dudit volume V. L’ouverture 21.2 comprend deux rampes 21.3 de guidage s’étendant chacune dans le prolongement d’une extrémité de la paroi périphérique 21.1, à l’extérieur du volume V. Les rampes 21.3 sont sensiblement parallèles et définissent un angle d’attaque de la nappe 10 dans le volume V. Cet angle d’attaque est choisi de manière à limiter les contraintes à l’intérieur de la nappe 10 et à favoriser l’enroulement et le déroulement de la nappe 10 à l’intérieur du volume V suivant le sens de rotation du corps tournant 2. L’embase 1 comprend de préférence un élément d’immobilisation de la nappe 10 au voisinage de l’ouverture d’entrée de la nappe 10 dans le volume V. L’élément d’immobilisation comprend par exemple un pion sur lequel une barrette de serrage est fixée, la nappe 10 étant pincée entre le pion et la barrette de serrage.
Les figures 3A-3C illustre l’enroulement/déroulement de la nappe 10.
La illustre un premier état d’enroulement de la nappe 10 correspondant à une première position angulaire du corps tournant 2 par rapport à l’embase 1. La nappe 10 est partiellement en appui contre la paroi périphérique 21.1 de la bride 20 et présente un premier diamètre d’enroulement d1.
La illustre un deuxième état d’enroulement de la nappe 10 correspondant à une deuxième position angulaire du corps tournant 2 par rapport à l’embase 1. La nappe 10 est légèrement en appui contre la paroi périphérique 21.1 de la bride 20 et présente un diamètre d’enroulement d2 qui est inférieur au premier diamètre d’enroulement d1. Ainsi, le passage du corps tournant 2 de la première position angulaire à la deuxième position angulaire entraîne un premier enroulement de la nappe 10 et une diminution de l’appui de ladite nappe 10 contre la paroi périphérique 21.1 de la bride 20. A l’inverse, le passage du corps tournant 2 de la deuxième position angulaire à la première position angulaire entraîne un déroulement de la nappe 10 et une augmentation de l’appui de ladite nappe 10 contre la paroi périphérique 21.1 de la bride 20.
La illustre un troisième état d’enroulement de la nappe 10 correspondant à une troisième position angulaire du corps tournant 2 par rapport à l’embase 1. La nappe 10 n’est que très légèrement en appui contre la paroi périphérique 21.1 de la bride 20 et présente un troisième diamètre d’enroulement d3 qui est inférieur au deuxième diamètre d’enroulement d2. Ainsi, le passage du corps tournant 2 de la deuxième position angulaire à la troisième position angulaire entraîne un troisième enroulement de la nappe 10 et une diminution de l’appui de ladite nappe 10 contre la paroi périphérique 21.1 de la bride 20. A l’inverse, le passage du corps tournant 2 de la troisième position angulaire à la deuxième position angulaire entraîne un déroulement de la nappe 10 et une augmentation de l’appui de ladite nappe 10 contre la paroi périphérique 21.1 de la bride 20.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications.
Bien que la nappe 10 comporte ici une pluralité de fils conducteurs permettant la transmission de signaux électriques, elle peut aussi comporter une pluralité d’éléments permettant la transmission de signaux d’autre nature : optiques (par exemple des fibres optiques), fluidiques (par des exemples des conduits fluidiques)…
La bride 20 est optionnelle.
La première extrémité 10.1 de la nappe 10 peut comprendre une pliure sensiblement identique à la pliure 10.3 de la deuxième extrémité 10.2. La première extrémité 10.1 de la nappe 10 devra alors être raccordée à l’embase 1 selon une direction sensiblement parallèle à l’axe en gisement Z. A l’inverse, la deuxième extrémité 10.2 de la nappe 10 peut ne pas comprendre de pliure 10.3. La deuxième extrémité 10.2 de la nappe 10 devra alors être raccordée à la base tournante 2a selon une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe en gisement Z.
La boule optronique 3 peut comprendre une caméra multispectrale.
La tourelle optronique T de l’invention est utilisable sur des véhicules de tout type tels que des véhicules terrestres, aquatiques de surface ou submersibles, aériens à voilure fixe ou tournante… pilotés ou non.
Claims (10)
- Dispositif de transmission de signaux comprenant :
- une partie fixe (1) portant un premier circuit ;
- une partie tournante (2) montée mobile en rotation sur la partie fixe (1) autour d’un axe (Z) de rotation, et portant un deuxième circuit ;
- un câble (10) de transmission de signaux ayant une première extrémité (10.1) raccordée au premier circuit, et une deuxième extrémité (10.2) raccordée au deuxième circuit ;
- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la première extrémité (10.1) et/ou la deuxième extrémité (10.2) de la nappe (10) comprend une pliure (10.3) formant un angle oblique avec un bord longitudinal de ladite nappe.
- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l’angle est sensiblement égal à 45 degrés.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la nappe (10) s’étend à l’intérieur de la partie fixe (1), entre un fond de la partie fixe (1) et un fond de la partie tournante (2), le fond de la partie fixe et le fond de la partie tournante s’étendant perpendiculairement à l’axe (Z) de rotation.
- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le fond de la partie fixe (1) et le fond de la partie tournante (2) sont espacés d’une distance légèrement supérieure à une largeur de la nappe (10) de manière à assurer une circonscription axiale de ladite nappe (10).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une paroi périphérique (21.1) s’étendant autour du tronçon enroulé de la nappe (10) pour contenir celui-ci et assurer une circonscription radiale de la nappe (10) dans un volume (V).
- Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la paroi périphérique (21.1) délimite une ouverture (21.2) de passage de la nappe (10), la première extrémité (10.1) de la nappe s’étendant à l’extérieur du volume (V) tandis que la deuxième extrémité (10.2) s’étend à l’intérieur dudit volume (V).
- Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'ouverture (21.2) comprend deux rampes (21.3) de guidage sensiblement parallèles qui s’étendent chacune dans le prolongement d’une extrémité de la paroi périphérique (21.1) et définissent un angle d’attaque de la nappe (10) dans le volume (V).
- Tourelle optronique (T) comprenant un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, la partie fixe (1) formant une embase de la tourelle et la partie mobile (2) formant un corps tournant de ladite tourelle.
- Véhicule (D) comportant une tourelle optronique (T) selon la revendication 9.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2210160A FR3140468B1 (fr) | 2022-10-04 | 2022-10-04 | Dispositif de transmission de signaux entre une partie fixe et une partie tournante |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2210160A FR3140468B1 (fr) | 2022-10-04 | 2022-10-04 | Dispositif de transmission de signaux entre une partie fixe et une partie tournante |
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Publications (2)
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| FR3140468A1 true FR3140468A1 (fr) | 2024-04-05 |
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ID=85381126
Family Applications (1)
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| FR2210160A Active FR3140468B1 (fr) | 2022-10-04 | 2022-10-04 | Dispositif de transmission de signaux entre une partie fixe et une partie tournante |
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| FR (1) | FR3140468B1 (fr) |
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| US20130051782A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-02-28 | Aerovironment, Inc. | Roll-tilt ball turret camera having coiled data transmission cable |
| US20150314739A1 (en) * | 2014-05-01 | 2015-11-05 | Alps Electric Co., Ltd. | Rotary connector |
| WO2017052720A1 (fr) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | Raytheon Company | Gestion de câble de transmission de suspension à cardan |
-
2022
- 2022-10-04 FR FR2210160A patent/FR3140468B1/fr active Active
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| FR3140468B1 (fr) | 2025-04-04 |
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