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"Perfectionnements aux commandes gyroscopiques pour appa- reils dirigeables"
La présente invention est relative aux commandes automatiques pour avions et autres appareils dirigeables, du type comprenant un gyroscope azimutal disposé de ma- nière à corriger les déviations de direction à l'aide d'un servomoteur actionnant le gouvernail, et un mécanisme d'asservissement coopérant avec le gyroscope et le servo- moteur de manière à imprimer au gouvernail un mouvement angulaire proportionnel ou sensiblement proportionnel à la déviation azimutale de l'avion. Lorsqu'on utilise des dispositifs de ce genre, le mouvement latéral de l'avion prend généralement la forme d'une oscillation dont le degré d'amortissement possible est d'importance et peut être
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accru dans certaines limites par la manoeuvre d'ailerons.
L'invention a pour but de rendre possible, sans l'intervention.des ailerons, l'amortissement du mouvement latéral que cause la transmission d'un mouvement angulaire au gouvernail par un gyroscope azimutal coopérant avec un mécanisme d'asservissement.
Une caractéristique de l'invention, appliquée à une commande gyroscopique dans laquelle un gyroscope azimutal coopère avec un servomoteur et un mécanisme d'asservisse- ment du genre en question, consiste à améliorer l'amortis- sement du'mouvement latéral en imprimant au gouvernail un déplacement angulaire dont l'amplitude est déterminée par le roulis de l'avion par rapport à un axe de rotor du gyroscope libre. L'angle du gouvernail constitue la somme de deux composantes dont l'une est déterminée par l'angle dont l'avion a dévié de sa direction et l'autre par son angle d'inclinaison latérale.
Les figures 1 et 2 représentent respectivement une élévation et une vue en plan d'un gyroscope monté à car- dan, destiné à corriger à la fois la direction et le tan- gage d'un avion.
Le gyroscope comprend un rotor 1 dont l'axe de ro- tation 2-2 s'étend d'avant en arrière de l'avion 3, mais est incliné par rapport à l'axe longitudinal X-X de celui- ci, qui coïncide avec la ligne de vol. Ce rotor est monté dans un cercle de suspension intérieure ou cercle d'incli- naison 4 dont l'axe d'inclinaison 5-5 s'étend horizontale- ment et transversalement à l'avion, et qui est à son tour monté dans un : cercle de suspension extérieur ou cercle azimutal 6. L'axe d'orientation 7-7 de ce cercle azimutal 6, mont,é dans un cadre 8, est vertical.
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On actionne le rotor à l'aide de tuyères à air comprimé (non représentées) auxquelles le fluide moteur est amené à travers le tourillon inférieur supportant le cercle azimutal 6, ou bien on le commande de toute autre manière convenable..
Le gyroscope est destiné à commander le gouvernail de l'avion par l'accouplement du cercle azimutal, à l'aide d'une transmission 9, avec un piston-valve très sensible 10 commandant à son tour une lumière d'admis- sion d'air comprimé 11 et des lumières d'échappement 12, 13 ménagées dans un boîtier 14 fixé sur le cadre 8.
Des tubes flexibles 15, 16 mettent les lumières d'admis- sion et d'échappement en communication avec les extrémi- tés respectives d'un cylindre de servomoteur 17 contenant un piston à double effet et fixé à l'avion. La tige de piston 18 du servomoteur est reliée aux câbles de comman- de 19, 20 du gouvernail, destinés à actionner ce dernier.
21 désigne des galets de guidage. Lorsque le dispositif est en action, un mouvement azimutal relatif entre le cercle azimutal et le cadre a pour effet de faire ouvrir par le piston 10 l'une des extrémités de son cylindre ser- vomoteur de manière à y admettre de l'air sous pression, et de mettre l'autre extrémité de ce cylindre en communica- tion avec l'échappement, afin d'imprimer un mouvement angulaire au gouvernail. Afin d'obtenir un effet d'asser- vissement, tel que le déplacement du gouvernail soit pro- portionnel à celui du cercle azimutal, on monte sur l'avion de manière pivotante le cadre 8 portant le boîtier, et on le relie à la tige de piston 18 à l'aide d'une biellette 22.
On utilise le gyroscope en vue d'actionner les vo- lets de profondeur en accouplant le cercle d'inclinaison,
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par l'intermédiaire d'une biellette 24, à un piston-valve très sensible 25 commandant une lumière d'admission d'air comprimé 26 et des lumières d'échappement 27, 28 ménagées dans un bottier 29, monté à coulisse sur le cadre 8. Des tubes flexibles 30, 31 mettent les lumières d'échappement en communication avec les extrémités respectives d'un cy- lindre de servomoteur 32, contenant un piston à double effet et fixé à l'avion 3. La tige de piston 33 de ce ser- vomoteur est reliée aux câbles de commande 34,35 destinés à actionner les volets de profondeur. 36 désigne des ga- lets de guidage.
Lorsque le dispositif est en action, tout mouvement du cercle d'inclinaison par rapport au cadre a pour effet de faire ouvrir par le piston 25 l'une des extrémités du cylindre servomoteur 32, de manière à y admettre de l'air sous pression, et de mettre l'autre extrémité de ce cylindre en communication avec l'échappe- ment, afin d'imprimer un déplacement angulaire aux volets de profondeur. Afin d'obtenir un effet d'asservissement, tel que le déplacement des volets de profondeur soit pro- portionnel à celui du cercle dinclinaison, on monte le bottier 29 de manière coulissante dans des éléments de guidage verticaux 37 du cadre 8 et on le relie à la tige de piston 33 à l'aide d'un câble Bowden au autre disposi- tif analogue 38, 39.
L'inclinaison de l'axe de rotation du rotor pro- duit l'effet suivant:
Si l'avion roule autour de son axe longitudinal x-x, ou autrement dit s'il s'incline latéralement, la rotation du cercle d'inclinaison autour de son axe de rotation ne peut neutraliser entièrement le déplacement de l'axe du rotor qui en résulte, et ,ce déplacement est alors neutra- lisé en partie par la rotation du cercle d'inclinaison, et .en partie par la rotation du cercle azimutal autour de
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son axe d'orientationo Le cercle azimutal tourne donc par rapport au cadre et actionne le servomoteur 17 par 1-linter- médiaire du piston-valve 10. Le servomoteur actionne alors le gouvernail.
Lorsque l'avion s'incline latéralement, l'effet de ce déplacement du gouvernail est d'accroître la stabilité latérale, pourvu toutefois que l'avion soit construit de manière qu'un glissement latéral assure un moment de roulis stable. Les mouvements du servomoteur et du gouvernail sont donc proportionnels à celui du cercle azimutal par rapport au cadre 8, ce dernier mouvement étant à son tour la somme de deux composantes dont l'une est déterminée par l'angle dont l'avion a dévié de sa course et l'autre par son degré d'inclinaison latérale.
Afin de déterminer quelle partie du déplacement du cer- cle azimutal est due au roulis de l'avion, on peut dé- composer la rotation de 1.'avion autour de sa ligne de vol en une composante autour de l'axe du rotor, n'ayant pas d'effet sur la commande de l'appareil, et en une compo- sante autour de l'axe azimutal.
On peut prévoir un mécanisme d'anti-capotage appro- prié de type quelconque, pour contrecarrer une tendance à la précession que pourrait éventuellement avoir le gyros- cope. Dans la forme de réalisation représentée, le méca- nisme d'anti-capotage comprend un piston-valve 40 monté sur le cercle azimutal et communiquant avec une source d'air comprimé par le tourillon de support inférieur de ce cercle.
Le piston 41 de la valve est relié au cercle d'in- clinaison par une biellette 42.
Des conduits 43, 44 relient les extrémités opposées de la soupape aux extrémités opposées d'un petit servo- @
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moteur pneumatique 45 monté sur le cadre 8. Une biellette
47 relie la tige de piston 46 de ce servo-moteur au cer- cle azimutal. Lorsque le cercle d'inclinaison se meut par rapport au cercle azimutal, il déplace le piston 41 de la valve, de manière à admettre l'air comprimé à une extré- mité du servo-moteur 45 et à faire communiquer l'autre @ extrémité de celui-ci avec l'échappement. Le servomoteur exerce alors un moment de torsion sur le cercle azimutal, de manière à déplacer le cercle d'inclinaison vers sa position normale représentée sur la Fig.l.
Le servomoteur
45 étant de faible dimension par rapport aux servomoteurs
17, 32, il ne peut faire tourner le cercle d'inclinaison que lentement. Il n'exerce donc aucun effet sensible sur les mouvements du cercle d'inclinaison par rapport au ca- dre azimutal lorsque l'avion modifie son angle de montée et n'empêche donc pas le cercle d'inclinaison d'actionner le volet de profondeur afin de corriger la modification de cet angle. Le servomoteur est toutefois suffisamment puissant pour faire face aux précessions lentes, dues aux frottements des paliers du gyroscope et à la rotation de la terre.
REVENDICATIONS -----------------
1. Commande gyroscopique pour appareils dirigeables, pour avions par exemple, comprenant un gyroscope azimutal monté à cardan, un servomoteur commandé par ce gyroscope et disposé de manière à actionner le gouvernail de l'appa- reil,et un mécanisme d'asservissement disposé de manière que le mouvement angulaire du gouvernail commandé par le servomoteur soit proportionnel au mouvement relatif de l'avion et du rotor du gyroscope autour de l'axe azimutal de ce dernier, caractérisée en ce que le plan dans lequel sont situés les axes de liberté du gyroscope, à l'exception
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de l'axe du cercle azimutal, est incliné par rapport à l'horizontale,
de sorte que l'amortissement des mouve- ments latéraux est assuré en imprimant au gouvernail un déplacement angulaire proportionnel au mouvement de roulis de l'avion par rapport à l'axe du rotor.
2. Commande gyroscopique suivant la revendication 1,caractérisée en ce que l'axe de rotation du rotor est incliné sur l'horizontale, dans un plan vertical passant par l'avant et l'arrière de l'avion.
3. Commande gyroscopique suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le gyroscope comprentl un cercle azimutal monté de manière à tourner autour d'un axe ver- tical dans l'avion, un cercle intérieur monté de manière à tourner autour d'un axe horizontal transversal par rapport au cercle azimutal, et un rotor monté dans ce cercle intérieur de manière à tourner autour d'un axe pas- sant par l'avant et l'arrière de l'avion, et en ce qu'elle comporte un mécanisme d'anti-capotage susceptible de main- tenir le cercle intérieur incliné autour de son axe par rapport à l'horizontale.