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SYSTEMES ET APPAREILS DE NAVIGATION
La présente invention concerne des systèmes et appareils de navigation et notamment des indicateurs de direction.
On utilise dans la navigation maritime ou aérienne des appareils permettant d'obtenir, soit par des opérations plus ou moins complexes, soit par lecture directe la direction d'une station radio- électrique ou la direction du Nord magnétique par rapport à l'axa du mobile que l'on supposera dans ce qui suit être un avion bien que ceoi s'applique à tout autre espèce de mobile. L'angle de la direction dé la station par rapport à l'axe longitudinal de l'avion est appelé
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"Gisement" de la station radioélectrique.
Outre ces gisements de stations radioélectriques on dispose de compas donnant la direction du Nord, l'angle de cette direction aveo l'axe longitudinal de l'avion étant appelé "Cap".
Dans de nombreux cas, il est avantageux pour la navigation de connaître le "Relèvement" ou angle de la direction de la station émettrice radioélectrique aveo le Nord ai lieu du gisement de cette station. A cet effet, il est nécessaire d'ajouter à l'angle relevé par le radiogoniomètre (Gisement) 1',,Angle de Cap" du mobile, o.à.d. l'angle formé par l'axe longitudinal du mobile avec la direction du Nord, ce qui entraîne l'inconvénient d'avoir à se reporter à divers appareils de lecture.
Un des objets de la présente invention est la réalisation d'un appareil permettant la détermination automatique des différents angles utiles à la navigation par lectures directes sur un seul appareil.
On sait que la rotation d'un cadre dans le champ magnétique terrestre engendre un courant alternatif dont la phase est caracté- ristique de la direction duchamp magnétique terrestre. On peut donc par comparaison de la phase de ce courant avec celle d'un courant engendré par un générateur local synchrone avec la rotation du cadre obtenir l'indication de l'angle de la direction Nord-Sud arec un axe de référence quelconque tel que l'axe longitudinal d'un avion, o.à.d. le "Cap". On obtient de même un courant alternatif dont la phase est caractéristique de la direction d'une station radioélectrique à la sortie d'un amplificateur détecteur relié à un cadre tournant.
Par comparaison aveo la phase d'un courant engendré par un générateur tournant synchroniquement avec le cadre on peut comme exposé précédemment obtenir par une mesure de l'angle de déphasage entre oes deux oourants la direction de la station, o.à.d. le "Gisement".
Un autre objet de la présente invention est d'obtenir direc- tement l'angle de la direction Nord-Sud aveo la direction de la station radio-électrique, o.à.d. le "Relèvement". Comme exposé-ci-dessus ceci peut être obtenu selon une des caractéristiques de l'invention
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par la mesure de l'angle de déphasage entre le courant engendré dans le cadre tournant par le champ magnéti que d'une part et par le champ radioélectrique d'autre part après détection.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention on peut utiliser en outre un générateur local synchrone du cadre tournant donnant un courant de référence par rapport auquel on peut obtenir les indications précédemment exposées du "Cap" et du "Gisement" de la station Radio. Ces indications peuvent être obtenues soit simultanément sur le même système indicateur, soit séparément sur divers systèmes indicateurs dont on peut, selon le but désiré, combiner les indications.
Les autres objets et caractéristiques de l'invention seront exposés plus en détail en se reportant à la description suivante et aux figures dans lesquelles :
La figure 1 représente un avion et les angles que font avec l'axe longitudinal de l'avion la direction du Nord et la direction d'une station radioélectrique;
La figure 2 représente un exemple de réalisation utilisant un appareil indicateur mécanique;
La figure 3 représente un dispositif de lecture des angles;
La figure 4 représente un exemple de réalisation utilisant un oscillographe à rayons cathodiques;
Les figures 5 et 6 représentent des courbes utilisées dans l'exposé;
La figure 7 représente les figures obtenues sur l'écran de l'oscillographe à rayons cathodiques.
En se reportant à la figure 1, on voit que la direotion de la station radio 1 par rapport à l'avion 2 est donnée par la ligne 1-2. L'axe longitudinal de l'avion est représenté par la ligne 2-3 et la direction du Nord par la ligne 2-4. On peut voir sur cette figure que les radiogoniomètres habituels donnent la valeur de l'an -gle 1-2-3 (Gisement) ; l'angle de Cap est l'angle 3-2-4.
Un des objets de la présente invention est d'obtenir par simple lecture directe la valeur de l'angle 1-2-4 ou "Relèvement".
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La figure 2 représente un exemple de réalisation utilisant un système électromécanique .
Dans cet exemple, 5 est un cadre tournant entraîné par un moteur 6, le cadre 5 est muni de deux bagues 7 et 8 sur lesquelles frottent deux balais 9 et 10 qui conduisent les courants induits dans le cadre 5 aux circuits amplificateurs. Ces circuits sont de deux sortes, l'un 11 pour l'amplificateur des courants induits par le champ magnétique terrestre, c.à.d. un amplificateur à basse fréquence amplifiant la fréquence correspondant à la cadence de rotation du cadre tournant 5, l'autre 12 qui amplifie et détecte les courants de fréquence radioélectrique.
Sur la figure 2 sont représentés deux circuits de filtrage 13 et 14 qui peuvent être de types bien connus dans la technique et consister en organes plus ou moins complexes suivant les fréquences en jeu. Il est clair qu'au lieu d'utiliser un seul cadre pour les deux courants induits on peutprévoir sur le même axe deux cadres différents, étant donné qu'il peut être avantageux de les établir avec des nombres de tours différents. Ces deux cadres peuvent âtre soit concentriques, soit l'un au-dessus de l'autre ou dans toute autre position respective.
Sur le même axe est également monté un générateur 15 donnant un courant qui sert de référence pour la mesure des décalages de phase des deux courants à la sortie des amplificateurs 11 et 12.
Dans l'exemple de réalisation représenté le générateur 15 est un générateur diphasé alimentant un appareil indicateur 16 et produisant par le moyen de bobines 16, 17, 18, 19 un champ tournant en synchronisme avec le cadre 5. Le générateur 15 peut être d'un'type connu à induction ou à résistances potentiométriques. Dans le ohamp tournant sont placés deux cadres mobiles (non représentés) portant chacun une rose, qui sont bobinés indépendants et tournent par exemple autour du même axe.
Si ces cadres mobiles sont reliés respeati- vement à la sortie des amplificateurs 11 et 12 ils prendront une criée -tation dans le champ des bobines 16, 17, 18 et 19 qui correspond pré -cisément au déoalage de phase entre le champ tournant engendré par ces quatre bobines et le courant provenant des amplifioateurs 11 et 12.
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La disposition des roses solidaires des deux cadres mobiles bobinés peut être prévue de différentes façons. La figure 3 représente un exemple de réalisation. Au centre se trouve une rose oirou- laire 20 solidaire du cadre mobile correspondant à l'amplificateur 11, c.à.d. celui qui s'oriente selon la direction du ohamp magnétique terrestre . En face d'un index fixe 21 on peut lire le cap (20 dans l'exemple de la figure). Solidairement du deuxième cadre mobile bobiné est la rose annulaire 22. On peut en faoe du repère fixe 21 lire le "Gisement" de la s,tation radioélectrique (30 sur la figure).
Le relèvement se lit directement sur la rosé des Caps 20 en face du repère constitué par le zéro de la rose circulaire 22 (50 sur la figure); le relèvement est la somme du Cap et du Gisement etse li t sur la rose 22 en face du zéro de la rosé des"Caps".
On peut évidemment prévoir des variantes à ce dispositif qui n'est cité qu'à titre d'exemple; ainsi on peut remplacer la rose mobile 22 par un index tournant et faire la lecture sur une rose circulaire fixe.
Sur la figure 4 est représenté un autre exemple de réalisation dans lequel un oscillographe cathodique est utilisé. Dans cette réalisation, les organes représentés sur la figure 2 sont utilisés à l'exception des bobines 16, 17, 18,19. Le courant de référence engendré par le générateur 15 est appliqué aux électrodes d'un oscille -graphe à rayons cathodiques par exemple à travers des transformateurs 26, 27 de façon à produire un champ électrique tournant tel que, lorsque l'oscillographe est normalement alimenté et les plaques dé- fleotrioes ainsi que le canon à électrons 28 sont portés à la tension de fonctionnement du tube, le spot décrit un cercle en synchronisme aveo la rotation du cadré 5.
Au lieu d'alimenter l'oscillographe avec une tension plaque constante, toute source d'alimentation d'anode est supprimée et o'est la tension provenant de l'amplificateur 11 ou 12 qui est appliquée au canon à électrons 28 ainsi qu'aux pla -ques déflectrices sur les fils 29 et 30. La tension ainsi appliquée est, si les amplificateurs sont sans déformation,pratiquement sinu- soidale comme représenté sur la figure 5 en (a). A partir d'une certaine tension E la tension du canon à électrons devenant suffisante
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un spot apparaît sur l'écran du tube à rayons cathodiques et se déplaoe radialement du centre vers la périphérie au fur et à mesure que la tension oroit pour revenir au centre et s'éteindre lorsque la ten -sion décroît.
La position angulaire de la figure ainsi décrite par le spot dépend de l'orientation du chanpéleotrostatique tournant à cet instant. Le tube restant illuminé pendant les instants qui s'écoulent lorsque la tension varie de 30 à 31 on obtiendra ainsi sur l'écran de l'oscillographe un tracé du genre représenté en a sur la figure 7 dont l'orientation dépend donc de l'orientation du cadre à l'instant pendant lequel le courant induit dans le cadre passe par un maximum positif (s'il n'y a pas eu changement de phase dans les organes intermédiaires).
Afin de rendre la lecture plus aisée on peut déformer l'onde provenant des amplificateurs 11 et 12 au moyen de dispositifs tels que des redresseurs ou appareils électroniques déformant l'onde comme représenté sur la figure 5 (b). On obtient alors sur l'écran un tracé du genre de b sur la figure 7. De plus, la suppression des tensions négatives présente l'avantage de faoiliter le fonctionnement de l'appareil simultanément sur plusieurs souroes de signaux telles que les amplificateurs 11 et 12.
Les dispositifs déformants peuvent être prévus pour faire apparaître une fréquence harmonique déterminée, par exemple, l'harmonique 3 ou supérieure aveo l'amplitude et la phase nécessaire pour donner à l'onde la forme abrupte désirée. Etant donné que les tensions inférieures à une certaine valeur sont sans effet, la seule partie utile sera la pointe de tension de cet harmonique lorsqu'elle s'ajoutera à la partie positive de l'onde fondaen- tale. On peut ainsi obtenir un tracé sur l'oscillographe qui se rapproche d'un simple trait. La génération de l'harmonique choisi peut être obtenue par des appareils connus dans la teohnique tels que des appareils électroniques, filtres, etc..
Selon une autre réalisation, la tension fondamentale provenat directement du cadre après amplification peut être utilisée pour commander la polarisation d'une lampe amplificatrice qui amplifie une fréquence harmonique supérieure engendrée à partir de l'onde fondamen -ta le .
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L'amplification de l'harmonique choisi, 3 par exemple, ne sera donc possible que pendant les périodes où le courant fondamen- tal est maximum.
La figure 6 représente les formes des oourbes obtenues dans le cas, choisi à titre d'exemple, d'Un harmonique d'ordre 3. La courbe a de la figure 6 représente le oourant fondamental) la courbe b l'harmonique 3, la oourbe o la somme de ces deux oourbes sans dé- formation. On voit que sur cette courbe, la variation de la tension est beauooup plus brutale. La courbe d représente la tension après l'action d'un système déformant tel qu'une lampe thermionique con- venablement polarisée vers le coude de sa caractéristique, on obtient ainsi une variation extrêmement raide qui donnera pratiquement sur l'oscillographe un simple trait radial.
Les oourbes obtenues en polarisant par la tension fondamentale (a) un amplificateur de l' harmonique (b) ou en appliquant à l'anode de l'oscillographe la tenaion (b) et en utilisant la tension (a) pour agir sur une grille de modulation de l'oscillographe cathodique sont analogues.
Ces divers moyens ainsi que la suppression des tensions négatives par un système redresseur pour éviter que ces tensions négatives ne gênent l'obtention d'indications simultanées peuvent évidemment être oombinés entre eux sans sortir du domaine de l'inven- tion. On peut aussi, comme dans l'appareil précédemment décrit, avoir sur l'écran de l'oscillographe à la fois des indications de la direction du Nord, de la direction d'une station donnée et même de tout axe de référence tel que l'axe de référence constitué par l'axe longitudinal de l'avion. A cet effet, on dispose un commuta -teur sur l'axe du cadre tournant aveo un balai relié au canon à électrons de l'oscillographe et donnant un contact de durée brève aveo une souroe de tension suffisante.
Si cette durée est suffi- samment brève, on obtiendra un simple trait comme en o figure 7.
On peut, pour identifier cette direction, prévoir plusieurs contacts pour obtenir par exemple comme en ! figure 7 un trait central avec deux traits latéraux plus courts.
On peut ainsi faire apparaître sur l'écran de l'oscillographe
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l'angle de dérive, c.à.d. l'angle entre l'axe longitudinal de l'avion et la route vraie suivie par lui par suite de l'influence du vent.
Ainsi le navigateur peut voir directement et simultanément sur l'écran de l'oscillographe sa direction vraie, la ligne Nord-Sud, la direction d'une ou plusieurs stations radioélectriques. En effet, il est possible d'obtenir sur le même écran des indications oorres- pondant à plusieurs stations d'émission radioéleotriques, il suffit à cet effet de prévoir autant de circuits récepteurs de oommande que l'on veut recevoir de stations. On peut aussi faire en sorte que les indications de l'appareil soient données par rapport à la route vraie de l'avion en décalant toutes les indioations d'un angle égal à la dérive en faisant tourner le champ de référence d'un angle égal à celui de la dérive.
Pour cela, on peut soit faire tourner les balais ou les inducteurs du générateur de référence, soit tourner l'ensemble de l'appareil cathodique, soit faire tourner le système produisant le champ tournant si celui-ci est constitué par des bobines induc- trioes au lieu d'être électrostatiques comme représenté sur la figu- re 4. On peut également faire apparaître sous forme de traits lu- mineux la graduation de lecture en aegrés. Il suffit pour cela de disposer autant de contacts qu'on le désire sur le commutateur placé sur l'arbre du cadre dont'en a exposé le fonotionnement ci-dessus.
La graduation ainsi obtenue est automatiquement corrigée en ce qui concerne les défauts dus au générateur de courant de référence ou du tube à rayons cathodiques lui-même. On peut aussi en disposant les plots ci-dessis tenir compte de la déformation quadrantale provoquée par les pièces métalliques de l'avion. Il suffit pour cela de déca- ler ces plots suivants les résultats des essais. pour faciliter l'identification des indications de l'appareil des clés peuvent être prévues pour supprimer les indications, soit de la direction du champ terrestre, soit celles des stations radiogoniométriques ou pour les déformer momentanément dans le même but.
On peut également leur donner des formes différentes par le moyen des circuits qui sont utilisés pour ,donner à la courbe des ten -sions une forme plus abrupte (comme exposé à propos de la figure 6)
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Bien que l'invention ait été décrite en relation avec les exemplas de réalisation ci-dessus, il est clair qu'elle n'y est en rien limitas et est susceptible de nombreuses variantes et application sans sortir de son domaine.
REVENDICATIONS.
1 - Radiogoniomètre automatique avec oadre rotatif dans lequel deux courants alternatifs sont produits, l'un par un champ radio- électrique) qui est détecté, et l'autre par le ohamp magnétique terrestre, les différences de phases entre ces oourants et un courant produit par un générateur local tournant en synchronisme avec le cadre étant mesurées pour donner simultanément la direotion du Nord et la direction d'une station radiotransmettrice en relation aveo l'axe du véhicule;.
2 - Radiogoniomètre tel que revendiqué en 1, dans lequel des échelles ou index rotatifs sont prévus qui indiquent simultanément la direction du Nord magnétique,ou la direction d'une station radiotransmettrice aveo l'axe du véhicule sur le marne indicateur qui est gradué de manière que les angles entre des diverses directions peuvent être lus simultanément.
3 - Radiogoniomètre tel que revendiqué en 1, ayant un indi- cateur à oscillographe à oourants cathodiques, dans lequel le courait de référence est utilisé pour produire un champ rotatif tournant en synchronisme aveo le oadre, les potentiels alternatifs produits dans le circuit fermé étant appliqués après amplification à l'anode du dit tube à rayons cathodiques,de manière qu'aucun spot n'apparatt sur l' écran, excepté quand le potentiel appliqué passe par une valeur déterminée,et pour sa valeur maximum un trait radial apparaît dont la position angulaire indique la direction du transmetteur ou du champ magnétique translateur.
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