<Desc/Clms Page number 1>
" BOUSSOLE OU COMPAS, EN PARTICULIER POUR VEHICULES AERIENS "
L'invention a pour objet un compas magnétique , en particulier pour véhicules aériens.
L'invention a pour but de créer un compas pouvant être fixé à bord d'un véhicule sans le dispositif usuel de suspension à la Cardan .'
L'invention a en outre pour but de créer un compas comportant des organes indicateurs correspondant , quant à leur forme, aux instruments indicateurs usuels montés par exemple à bord de véhicules aériens. On a reconnu en pratique que les organes indicateurs comportant une échelle graduée et une aiguille sont particulièrement clairs et assurent des lectures faciles .
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention a pour but, entre autres, d'appliquer ce type d'organes indicateurs à un compas magnétique ,
Pour résoudre le problème consistant à créer un compas pouvant être fixé à bord d'un véhicule et dont les organes indicateurs participent naturellement à tous les mouvements du véhicule, on rencontre une difficulté pour transmettre aux organes indicateurs le mouvement d'un système à aimant sur lequel les inclinaisons du véhicule ne doivent avoir aucune action, parce que ces inclinaisons entraînent une erreur de déviation du système à aimant par rapport à la direction magnétique nord-s@d.
Pour résoudre le problème en question, avec l'objet de l'invention, on utilise un dispositif connu en soi et dans lequel un système à aimant commande, au moyen d'un accouplement magnétique, un organe suiveur séparé de ce système dans l'espace .
Le dispositif décrit est connu pour un compas suspendu à la Cardan et dans lequel la position du système à aimant est transmise aux organes indicateurs par un organe suiveur asservi magnétiquement au système à aimant. Suivant l'invention on utilise, pour un compas contenant un système à aimant tournant dans l'azimut et un organe suiveur séparé de ce système et mis en mouvement par celui-ci au moyen d'un accouplement magnétique, un système magnétique monté de façon à pouvoir être incliné par rapport à l'axe de l'azimut, de sorte que les inclinaisons de l'instrument, qui est de préférence fixé au véhicule, soient sans influence sur le système à aimant .
L'application du principe de l'utilisation d'un
<Desc/Clms Page number 3>
organe suiveur, principe qui est connu, comme on vient de le dire, permet donc de résoudre de façon simple le problème consistant à transmettre à des organes indicateurs, indépendamment des inclinaisons du système à aimant par rapport aux organes indicateurs, la position azimutale d'un système à aimant pouvant tourner dans l'a- zimut et pouvant être incliné par rapport à l'axe de l'azimut .
Pour obtenir un asservissement magnétique aussi intense que possible de l'organe suiveur au système à aimant et pour obtenir en outre une indication aussi sûre que possible de la direction, il convient d'utiliser un système à aimant ayant une grande intensité de champ.Comme les aimants ayant une grande intensité de champ sont naturellement relativement lourds, il convient de perfeè- tionner l'objet de l'invention en montant le système à aimant à l'intérieur d'un vase rempli de liquide et communiquant avec un corps flottant équilibrant le système à aimant .
Le principe de l'équilibrage d'un système à aimant par un corps flottant est usité pour les compas à liquide. Pour l'objet de l'invention toutefois, il a l'avantage particulier qu'il n'est pas nécessaire d'observer la direction du système à aimant à travers une paroi transparente du vase rempli de liquide, Au contraire, avec l'objet de l'invention, la position azimutale du système à aimant est transmise au moyen de l'organe suiveur monté en dehors du vase rempli de liquide et accouplé magnétiquement avec le système à aimant .
L'organe suiveur actionne de préférence un organe
<Desc/Clms Page number 4>
indicateur du type connu constitué par une échelle graduée en direction et par une aiguille mobile sur cette échelle. On obtient ainsi une image particulièrement claire pour l'indication de direction, parce que la direction maintenue à chaque instant se reconnaît déjà à la position de l'aiguille, sans qu'il soit nécessaire de lire la position de l'aiguille par rapport à la division de l'échelle .
Il convient d'utiliser en outre, pour indiquer la route prescrite, un organe de repère dont on peut régler la position à la main. Cet organe de repère a avantageusement la forme d'une ligne de repère mobile coaxiale par rapport à l'aiguille et dont on peut régler la position par rapport à l'échelle, et il indique avec l'aiguille, lorsqu'il est parallèle à celle-ci, que la route désirée est maintenue .
Lorsque l'organe indicateur et l'organe de repère ont cette forme, on obtient un indicateur de direction à lecture extrêmement claire et visible, permettant non seulement de maintenir une route fixée d'avance, mais encore de lire la valeur exacte de la route suivie à chaque instant, lorsque cette route s'écarte de la route prescrite d'avance; en outre, le type décrit pour l'organe indicateur et l'organe de repère permet de gouverner par instants sur une route déterminée, s'écartant de la route fixée, sans nouveau réglage de la position des organes de repère .
On a constaté que le système à aimant s'écarte de la direction magnétique nord-sud lorsque l'organe suiveur accouplé avec le système à aimant par des lignes de
<Desc/Clms Page number 5>
force magnétiques s'incline fortement par rapport au système à aimant. Cet écart peut entraîner naturellement une erreur d'indication inopportune .
Un autre perfectionnement de l'objet de l'invention a pour but de compenser de telles erreurs d'indication dues à des inclinaisons relatives entre l'organe suiveur et l'aimant de direction.
On aboutit à la solution de ce problème, suivant l'invention, en considérant qu'un écart inévitable de l'aimant de direction par rapport à la direction magnéti que nord-sud peut être compensé par un décalage de phase de même grandeur, mais de signe contraire, dans l'azimut, entre le système à aimant et l'organe suiveur .
Dans l'objet de l'invention ce résultat est obtenu pratiquement par le fait que l'on donne à un au moins des éléments reliés par un accouplement magnétique, le système à aimant ou l'organe suiveur, une forme telle que cet élément produise un champ magnétique dont la largeur est plus grande que la hauteur. On peut ainsi produire, pour une inclinaison relative entre les deux éléments, un décalage de phase déterminé en azimut, comme on l'expliquera plus loin à l'aide d'un exemple de réalisation .
L'organe suiveur est constitué de préférence par deux aimants permanents parallèles montés à une certaine distance l'un de l'autre, suivant l'horizontale. Un tel organe suiveur produit un champ magnétique dont la largeur est plus grande que la hauteur
Une forme qui a été reconnue particulièrement efficace pour l'aimant de direction est la forme d'un octogone allongé dont les petits côtés constituent les pôles de
<Desc/Clms Page number 6>
l'aimant .
Un exemple de réalisation de l'objet de l'invention est représenté dans les dessins annexés .
La figure 1 est une vue de face d'un compas conforme à l'invention .
La figure 2 est une coupe de profil de l'instrument représenté dans la figure 1, par la ligne 2-2 .
La figure 3 est une vue de face, en coupe par la ligne 3-3 de la figure 2 .
La figure 4 est une vue de face, en coupe par la ligne 4-4 de la figure 2 .
La figure 5 est une représentation schématique du principe du fonctionnement de l'organe magnétique suiveur.
La figure 6 est une vue schématique d'un aimant de direction comportant un organe suiveur conforme à l'invention .
L'instrument représenté dans le dessin comporte un boîtier constitué par une partie antérieure 10 à laquelle fait suite une partie 11 en forme de pot. La partie antérieure 10 comporte une aile ou un rebord 12 pour la fixation du boîtier de l'instrument, comme d'habitude, sur un tableau de bord à l'aide de vis 13. L'instrument participe ainsi à tous les mouvements du véhicule sur lequel il est fixé.
La partie antérieure du boîtier porte des appendices 14 et 15 sur lesquels sont fixées les parties sensibles à la direction.
Un aimant de direction 16 est monté à l'intérieur d'un corps flottant 17 et supporté en commun avec ce corps au moyen d'une pointe 18 dans une pierre 19. La pierre est
<Desc/Clms Page number 7>
montée dans un appendice en forme de cuvette d'un axe 20 coulissant dans un guide 21. Un ressort 22 maintient l'axe 20 dans la position représentée et empêche les chocs subits agissant sur l'instrument de détériorer le pivot à pointe, qui est délicat ,
Un appendice tubulaire 23, qui va en s'élargissant vers le bas, empêche la pointe de s'écarter de la pierre lorsque l'instrument est renversé .
Une chambre étanche 24 remplie d'un liquide 25 entoure le corps flottant, qui réduit ainsi considérablement le poids par lequel l'aimant de direction agit sur le pivot à pointe. Un vase de dilatation 26 permet les variations de volume du liquide sous l'action des variations de la température ,
Un organe suiveur transmet la position azimutale de l'aimant de direction à l'organe indicateur .
L'organe suiveur de l'exemple de réalisation représenté est constitué par un aimant suiveur 27 monté sur l'arbre 28. L'arbre 28, qui porte l'aimant suiveur, peut tourner dans des paliers 29.et 30. L'aimant suiveur 27 a une polarité inverse de celle de l'aimant de direction et il participe aux mouvements azimutaux de ce dernier .
L'organe indicateur de l'exemple de réalisation est constitué par une aiguille 31.portée par un arbre 32 tournant dans des paliers 33 et 34. Cette aiguille se meut sur une échelle 35, qui est normalement fixe et qui porte une graduation en direction 36. L'aiguille et l'échelle sont visibles à travers une fenêtre 37 du bottier de l'instrument. Un dispositif d'éclairage des organes
<Desc/Clms Page number 8>
indicateurs est indiqué en 38.
Le couple conique 39, 40 actionne l'arbre 32 suivant les mouvements azimutaux de l'aimant suiveur 27.
Le fonctionnement de l'instrument décrit ci-dessus est le suivant .
L'aimant de direction se place dans la direction magnétique nord-sud et il oblige l'aimant suiveur, par l'accouplement magnétique, à prendre la même position. Le pivot à pointe de l'aimant de direction permet à l'aimant de direction, qui est supporté au-dessus de son centre de gravité, et au corps flottant, de prendre toujours une position telle que l'aimant de direction reste horizontal.
L'aimant suiveur ?2 ne suit que les mouvements azimutaux de l'aimant de direction, mais il n'est pas influencé par les mouvements d'inclinaison de cet aimant .
Un organe de repère permet de maintenir une route déterminée d'avance, sans qu'il soit nécessaire de lire continuellement la position de l'aiguille par rapport à la division de l'échelle ,
Dans l'exemple représenté un anneau à denture extérieure 41, est monté co-axial par rapport à l'aiguille dans la partie antérieure du boîtier. L'anneau 41 porte un repère 42 pour faciliter le réglage de la position par rapport à l'échelle, et il porte en outre deux lignes parallèles représentées en pratique par deux fils métalliques 43 et 44. On peut régler la position de l'anneau 41 au moyen d'un bouton 45 qui actionne le pignon 46 par l'intermédiaire d'un arbre 47. Ce pignon engrène avec la denture de l'anneau 41 .
L'organe de repère est utilisé de la façon suivante
<Desc/Clms Page number 9>
Pour gouverner par exemple suivant une route dans une direction de 15 , on déplace le repère 42 en tournant le bouton 45 pour l'amener à la position voulue par rapport à l'échelle, On gouverne alors le véhicule de façon que l'aiguille soit toujours parallèle aux lignes 43 et 44.
On conçoit facilement qu'une observation de l'aiguille par rapport aux lignes parallèles 43 et 44. est beaucoup moins fatigante que la lecture de l'aiguille par rapport à un trait de la division de l'échelle, S'il est nécessaire de prendre momentanément une autre route, on peut le faire comme d'habitude en comparant la position de l'aiguille avec la division de l'échelle, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un nouveau réglage de la position de l'organe de repère pour le changement de route momentané .
Le dispositif magnétique de réglage de la compensation, usité pour les compas, est représenté en 48 et il serti comme cela est généralement connu, à compenser le compas par rapport aux perturbations magnétiques locales, On actionne le dispositif de compensation au moyen d'organes de réglage 49 et 50 en forme de boutons à vis, qui actionnent les arbres 51, 52 au moyen d'engrenages 53 et 54. Les arbres 51 et 52 agissent sur des aimants de compensation montés à l'intérieur du compensateur 48 .
Pour qu'il n'y ait pas d'erreurs d'indication, même lorsqu'il y a de fortes inclinaisons relatives entre l'aimant suiveur 27 et l'aimant de direction 16, on peut utiliser un type particulier de système à aimant qui va être décrit
<Desc/Clms Page number 10>
On a cherché à représenter, dans la figure 5, la façon dont un aimant de direction D et un aimant suiveur F agissent l'un sur l'autre lorsqu'une inclinaison relative se produit entre les deux, c'est-à-dire lorsque les deux aimants ne se meuvent pas dans des plans parallèles.
Cet état se présente par exemple lorsque le boîtier de l'instrument s'incline avec l'aimant suiveur, tandis que l'aimant de direction reste horizontal par suite de son support . Les pôles des aimants sont désignés par les lettres N et S. Dans la figure 5 l'axe vertical du boîtier de l'instrument est désigné par 5-5. I désigne le plan dans lequel peut tourner l'aimant suiveur F, qui est en forme de barreau dans cette figure. Deux autres plans II et III perpendiculaires entre eux et au plan I sont représentés pour faciliter la compréhension des mouvements des aimants D et F dans l'espace.
On supposera d'abord que l'axe 5-5 du boîtier de l'instrument reste exactement vertical. On conçoit facilement que si le véhicule effectue une rotation azimutale, l'aimant D se déplacera dans un plan parallèle au plan de mouvement I de l'aimant suiveur. L'aimant suiveur conserve donc une orientation nord-sud-exactement magnétique.
On supposera, à titre de deuxième exemple, que l'instrument s'est incliné dans un plan vertical nord-sud, comme c'est le cas par exemple lorsqu'un véhicule monte ou atterrit en suivant une route dirigée vers le nord. On reconnaît facilement qu'il se produira une inclinaison relative entre l'aimant de direction D, qui reste horizontal, et l'aimant suiveur F, dont l'axe de rotation s'incline. Ceci a pour résultat que le pôle sud de l'aimant
<Desc/Clms Page number 11>
de rotation se rapproche du pôle nord de l'aimant suiveur, tandis que les pôles opposés s'éloignent l'un de l'autre.
Cette inclinaison n'entraînera évidemment aucune erreur dans l'orientation de l'aimant suiveur ,
On supposera, à titre d'autre exemple, qu'il se produit une inclinaison semblable lorsque l'avion monte ou atterrit dans une direction est-ouest, ce qui produit une inclinaison de l'instrument dans un plan vertical estouest, On conçoit facilement qu'il ne se produit aucune inclinaison entre l'aimant de rotation et l'aimant suiveur. En conséquence, un organe indicateur actionné par l'aimant suiveur indiquera encore la route vraie malgré cette inclinaison .
Enfin on supposera que le véhicule s'incline avec le compas dans une direction autre qu'un plan vertical nord-sud ou est-ouest. Il se produit alors une déviation de l'aimant de direction aussi bien que de l'aimant suiveur ainsi que cela résulte de la considération suivante.
On supposera qu'il se produit une inclinaison telle que le pôle sud de l'aimant de direction s'incline par exemple vers le plan I. On voit facilement que l'aimant de direction attirera le pôle nord de l'aimant suiveur plus fortement qu'auparavant, à cause de la diminution de la distance entre le pôle sud de l'aimant de direction, qui est représenté dans la figure par D' dans cette position et le plan I. Pour faciliter la compréhension on supposera pour un instant que le champ magnétique terrestre est sans action. Dans ce cas l'aimant de direction D et l'aimant suiveur F prendront une position telle que¯la distance entre le pôle sud de l'aimant de direction et le pôle nord de l'aimant suiveur soit minima .
<Desc/Clms Page number 12>
En d'autres termes, les aimants s'arrêteront dans le plan dans lequel a lieu l'inclinaison. Toutefois, comme ce plan d'inclinaison n'est pas le plan vertical nord-sud, comme on l'a dit précédemment et, d'autre part, comme le champ magnétique terrestre a une action, on con- çoit que le champ magnétique terrestre tendra à faire sortir les deux aimants de la position qu'ils occupent dans le plan d'inclinaison.
Il est évident que dans cet état ni l'aimant de direction ni l'aimant suiveur ne sont dirigés dans le même sens que le champ magnétique terrestre. Il en résulte une erreur dans l'indication de l'organe indicateur actionné par l'aimant suiveur.
Pour compenser cette "erreur dtinclinaison", on peut utiliser un système à aimant perfectionné qui va être décrit.
Le principe de la compensation est brièvement le suivant :
Si l'aimant de direction s'écarte de la direction magnétique nord-sud par suite d'une inclinaison, on provoque un décalage de phase intentionnel dans l'azimut entre la position de l'aimant de direction et celle de l'aimant suiveur, ce décalage ayant à peu près la même grandeur que l'erreur d'inclinaison, mais étant de signe contraire.
Suivant l'invention on obtient ce résultat en donnant à l'un au moins des deux aimants, l'aimant suiveur ou l'aimant de direction, une forme telle que cet aimant produise un champ magnétique dont la largeur est plus grande que la hauteur
<Desc/Clms Page number 13>
Dans la figure 6 l'aimant de direction représenté a la forme d'un octogone allongé dont les petits côtés constituent les pôles, Cet aimant produit évidemment un champ dont la largeur est plus grande que la hauteur.
L'aimant de direction représenté est supporté par un pivot à pointe 18', 19, permettant les rotations azimutales et les inclinaisons de l'aimant ,
L'aimant suiveur représenté dans la figure a également une forme assurant la production d'un champ magnétique dont la largeur est plus grande que la hauteur.
L'aimant suiveur est constitué par deux aimants permanents parallèles 27' et 27" montés à une certaine distance l'un de l'autre, suivant l'horizontale, et supportés au moyen d'un arbre 28 tournant dans des paliers 29 et 30.
Les aimants individuels 27' et 27", qui constituent l'aimant suiveur sont disposés de façon que leurs pôles soient dirigés, non pas vers les pôles correspondants de l'aimant de direction mais en sens inverse, On obtient ce résultat grâce à la forme de l'aimant de direction, qui va en s'amincissant vers les pôles-
Le fonctionnement du système représenté comportant un aimant de direction et un aimant suiveur est le suivant .
Lorsqu'il se produit une inclinaison qui entraînerait l'erreur de direction mentionnée plus haut, le champ magnétique du premier système à'aimant, champ qui s'étend en largeur, se rapproche du champ magnétique du deuxième système à'aimant. Le deuxième système à aimant subit alors l'influence maxima. quant à sa direction, de celle des parties du champ du premier aimant dont il est le plus rapproché, ce qui produit une variation de la
<Desc/Clms Page number 14>
position de phase des deux systèmes à aimants. Les deux systèmes à aimants prennent alors une position relative modifiée par rapport à l'azimut, comparée à la position azimutale relative avant l'inclinaison.
En choisissant convenablement l'intensité de champ magnétique des deux ,aimants, on peut faire en sorte que cette variation de phase soit égale à l'erreur d'inclinaison, de sorte que les organes indicateurs de direction indiquent dans toutes les conditions la direction magnétique exacte. Dans la figure 6 l'aiguille 31 est actionnée au moyen d'un arbre 32 actionné de son côté par l'arbre 28 de l'aimant suiveur, par l'intermédiaire d'un couple conique 39, 40 .
Il est évident que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté. Au contraire, d'autres modes de réalisation peuvent être imaginés sans que l'on sorte du cadre de l'invention .