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Procédé et dispositifs pour l'analyse complète des représentations de mouvements relatifs.
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La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs nouveaux pour l'observation de buts relativement mobiles; pour la représentation ou la reproduction de leurs mouvements, et pour le calcul des coordonnées des points futurs que l'on veut atteindre par un faisceau lumineux, par le tir d'une arme à feu, ou en général par une émission quelconque.
Jusqu'à présent on a utilisé à cet effet divers appareils mécaniques ou électriques tels que : de conduite de tir contre avions, goniographes de canons anti-avions, goniographes antichars, lanceurs de bombes, postes de conduite de tir naval, etc., qui fonctionnent généralement de la manière suivante:
1) Le but étant repéré et poursuivi par un système optique ou par le Radar, les coordonnées angulaires variables ainsi obtenues sont enregistrées en fonction du temps T reconnu absolu et partout le même, conformément à la conception de la mécanique de GALILEE, et NEWTON.
2) Les distances et les vitesses métriques du but poursuivi sont déterminées à l'aide de télémètres optiques ou bien à l'aide d'engins spéciaux du Radar,appareils coûteux et encombrants et dont là précision de mesure des distances métriques est insuffisante.
3) A l'aide de ces deux groupes de données, des engins spéciaux ou des compartiments mécaniques ou électriques spécialement aménagés des postes de conduite de tir ou des goniographes calculent les éléments futurs qui sont transmis aux pièces et convertis en mouvements correspondants des bouches à feu et des débouchoirs d'obus. Le calcul se fait d'une façon approximative seulement en négligeant l'influence des échelles de reproduction et des distances au but sur la représentation du.temps et des angles établis en fonction de ce dernier.
Ces procédés sont très compliqués et exigent des installations encombrantes pour le peu de résultats pratiques qu'ils
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peuvent donner. La présente invention est basée sur l'observation du fait que dans ces procédés connus, l'analyse de la représentation des mouvements du but est incomplète parce qu'elle néglige le fait que le temps, ou bien le,complexe angle-temps sont des fonctions des distances du but et des modules ou des échelles des appareils employés, comme l'enseigne la théorie de la relativité élargie, dont Mr. Georges HARLAS est l'auteur.
Il s'ensuit qu'il est possible de changer radicalement la conception de ces appareils pour simplifier le procédé actuel en écartant la mesure inutile des distances, puisque des représentations des angles et du temps sont déjà des fonctions déterminées de ces distances ; - et pour assurer la justesse du tir qu'il est si important de réaliser aussi bien pour détruire les buts visés que pour protéger les populations se trouvant à proximité de ces buts.
A cet effet la présente invention comprend un nouveau procédé d'analyse suivant lequel à l'aide d'un hodographe comportant une série de tracés, du relevé de l'angle de visée en fonction d'un module donné, du relevé de la vitesse du but en fonction de ce module, et d'une mesure du temps, on détermine la distance du but sans effectuer une mesure spéciale. L'invention comprend aussi les appareils qui permettent de réaliser automati- quement et instantanément la détermination de cette distance.
Le principe de la construction de cet analyseur sera décrit dans la suite, et il en sera donné un exemple d'une réalisation électromécanique. Ces réalisations peuvent prendre des formes très diverses et elles peuvent être composées d'éléments mécaniques ouéLectriques, ou bien électromécaniques déjà connus ou nouvellement créés sans rien changer au principe de l'analyseur suivant l'invention.
La théorie de la relativité élargie qui traite de la comparaison des mouvements relatifs soit disant synchrones conduit à la constatation du fait que ces mouvements ne sont pas homothétiques dans le sens de l'ancienne conception de GALILEE et NEWTON telle qu'indiquée dans la Fig. 1. D'après cette conception, qui est généralement admise, les vitesses v et V de deux buts relativement mobiles e et E, vitesses comprises sur les trajets parallèles el e2 et E! E2 parcourus dans un même laps de temps t , et formant le même angle sont en relation homothétique :
V +V
V Y avec les distances respectives y et Y , ce qui peut être constaté par l'observateur en 0.
Cette façon de voir ne tient pas compte du fait que toute vitesse de l'irradiation perceptible possède une valeur finie et constante, comme la physique moderne l'a cependant prouvé clairement.
Si l'on tient compte de cette propriété de toute irradiation perceptible, il devient clair que l'observation en 0 se passe tout autrement.
Dans la Fig. 2 les buts e et E évoluent de nouveau relativement par ra.pport à l'observateur en 0 et leurs trajets sont parallèles entre eux.
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Admettons que ces buts sont partis du même rayon d'origine R , étant animés des vitesses v et V, et qu'au bout d'un certain laps de temps t , le même pour les deux buts, ils ont envoyé la même irradiation se propageant à une vitesse constante c qui est observée en 0 . Aux instants de la percep- tion en 0 de ces deux émissions, les buts vont se trouver aux endroits e3 et E@ formant les angles Ó 1 et 0\ 2 .
Les durées de trajet des émissions étant : t1 = y c t2 =Y c les valeurs des angles Ó 1 et Ó 2 sont:
EMI3.1
0< 1 == 3600 v ( t + 2 JT y 3600 V ( t + 3 ) 2 - 27ÎY c Si nous voulons n'avoir qu'un seul angle: Ó =Ó1=Ó2 comme dans le cas de la figure 1, il faudra que :
EMI3.2
v ( t + ) y ( t + ) y ou bi en :
EMI3.3
v.Y,t + c = V.y.t + c et enfin
EMI3.4
YOYOV - v.Y.y v7Y,t - V,y, t
De cette dernière relation, il ressort clairement que si la règle de l'homothétie de l'ancienne conception devait être réalisée, il faudrait simultanément : v Y - V y = 0 c = Ó
Mais, aucune valeur c infinie n'existe et la lumière elle-même possede une vitesse finie c = 300.000 Km/sec.
La condition de l'homothétie n'est donc jamais satisfaite et l'on a : v. Y V.y @ ou bien v.Y > V. y
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Cette inégalité devient d'autant plus importante que le laps de temps t sera plus petit. Or l'émission de la lumière et les rayons Radar, à titre d'exemple, possèdent une fréquence très élevée et les laps de temps t successifs sont en réalité très courts.
Il s'ensuit que les petites fractions élémentaires de l'angle qui correspondent à ces très petits laps de temps ne contiennent pas des petits trajets homothétiques comme l'admettait l'ancienne conception, et que par¯la-¯suite l'angle entier -,', et les trajets entiers el e3 et El E3 qui sont logiquement les sommes de ces petites fractions ne correspondent pas à l'ancienne façon de voir.
En effet, il y a d'autres relations entre des trajets ainsi comparés, relations qui font l'objet des études théoriques que Mr. Georges HARLAS a développées dans son Introduction à la Relativité Elargie et dont il convient d'extraire l'équation de l'hodographe exprimant l'état exact aux environs du point de défilé (Fig. 3) de deux trajets synchrones en translation, comparés mutuellement : - tg @@+ tg @@. = Ro (@ - @.) ( ty - ro
R vo ro où : co l'angle @. le temps = réellement constatés sur une représentation dont l'échelle est ro (0 - l'angle
9 - le temps v - vitesse = données du but évolu,ant à la coordonnée y .
La relation d'origine entre les éléments réels et les éléments représentés est donc connue, et en choisissant des échel- les de représentation telles que ro, la valeur du logarithme naturel de la distance y est calculable par des procédés algé- briques.
Ceci provient de ce que l'équation del'hodographe est une fonction des limites, inférieure et supérieure, de l'intégration des petites fractions élémentaires dont l'existence a été démontrée ci-haut.
On appelle ici le trajet do al'o qui est une re- production synchrone du trajet du but D A1, la représentation "modu- lée" parce qu'elle est produite par des visées et transmissions autrement quelconques, en employant un module métrique ro connu et déterminé d'avance.
Le résultat de ces calculs basés sur cette représenta- tion peut être renseigné dans un hodographe (Fig. 4).
Ainsi, connaissant :
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90 - le temps mesuré par un chronomètre wo l'angle donné par la représentation ca- ractérisée par le module ro Ro Vo le rapport donné par la même représentation ro t la durée du trajet de l'obus quand il s'agit du tir donnée par des tables balistiques d'un canon
On peut alors déterminer en se servant du seul hodographe: y- la distance w2 sur la courbe du même angle du point fu- tur A2. ce qui donne une solution complète du point futur.
L'analyse est donc complète, au point de vue de l'in- fluence du temps sur les angles, et elle est réalisée avec des moyens qui sont des plus simples :
Dans la figure 5 qui représente schématiquement le principe de la construction, un élément de représentation modulée I fournit les données wo et Ro = vo/ro à l'appareil hodographique 2 qui reçoit l'indication du temps du chronomètre 3.
L'appareil hodographique 2 fournit l'indication des dis- tances y , de la vitesse v du but et des angles déterminant le point futur, si nécessaire.
Pour établir par exemple un poste de conduite de tir anti-aérien ou naval, il suffit donc d'adjoindre à ces éléments un quatrième résolvant les éléments balistiques du point futur et la composition a'un tel poste suivant le nouveau procédé sera alors la suivante : (Fig. 6p) - 1) élément de représentation modulée recevant les données angulaires optiques ou provenant du Radar ( o , R ) - 2) appareil hodographique - 3) chronomètre - 4) calculateur des données balistiques du point futur (durée du trajet, inclinaison, distance-débouchoir).
La construction des éléments I.à 4 peut être quelcon- que, par exemple mécanique, électrique ou électromécanique et elle peut revêtir n'importe quelle forme appropriée. L'ensemble des éléments co-opérant comme indiqué ci-dessus constitue le nouvel analyseur qui donne comme effets techniques nouveaux, notamment.la suppression des opérations distinctes de mesure des distances et l'obtention d'une exactitude et d'une précision impossibles à atteindre avec les procédés anciens.
Un exemple de réalisation électromécanique de l'ana- lyseur complet est représenté sur la Fig. 7 où l'appareil hodo- graphique revêt la forme d'un petit appareil de projection 5 qui projette successivement les graphiques des variables photographies
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sur la pellicule 6, image par image, en fonction de Ro = vo, sur l'écran 7. ro
L'explication détaillée de cet élément nouvellement créé se présente de la façon suivante :
Admettons par exemple que le but de la figure 3 se déplaçant de D à A1, a été ,poursuivi par une visée optique et qu'on ait une representation modulée caractérisée par le module connu ro et fournissant à la disposition de l'élément de l'hodographe les données wo et Ro , L'application de l'équa- tion de l'hodographe et des conclusions algébriques qu'on peut en tirer, permet de calculer la distance y du but.
Il est possible de tracer d'avance les graphiques de l'hodographe dont un élément est renseigné suivant la figure 4.
Cet hodographe sera composé de ces abaques élémentaires dont chacune sera une fonction de la valeur de Ro vo , valeur dé- terminée par la représentation modulée. ro
On peut photographier ces éléments, image par image, sur la pellicule 6 en modifiant chaque fois dans le dessin de l'abaque la valeur caractéristique Ro d'une façon appropriée.
Cet hodographe sur film est relié par exemple au mé- canisme connu en soi d'un traceur de route 8 qui fournit la re- présentation modulée dont on a besoin (valeur wo et la pre- mière valeur @o). A cet effet un bras 18 relié à un système de visée caractérisé par la valeur du module ro, agit sur un crayon 19 qui trace la représentation modulée du mouvement du but sur le plateau du traceur 8. Cette représentation est inter- rompue par des traits de "top" séparés l'un de l'autre d'une valeur vo ao où ¯@o est un intervalle de 5 sec. par exemple.
Ce marquage du temps peut être actionné par un mécanisme d'hor- logerie 9 de l'annexe à l'appareil hodographique ou bien on peut le faire manuellement en se servant d'une montre de "top" et du crayon 19 (Fig. 7).
En rabattant le levier 20 contre le crayon 19 porté par le bras 18, le servant mesure l'angle modulé co dont les variations sont transmises par les engrenages 21 et 22 et trans- formées en un déplacement du réticule 12 de l'appareil hodogra- phique.
Le servant mesure, par exemple à l'aide d'une équerre appropriée, la valeur de Ro= vo et la transmet à l'aide de la ro manivelle 23 à l'hodographe en déplaçant la pellicule 6. En même temps il lit, sur le tracé de la représentation modulée, la première valeur du temps @ et la transmet à l'aide de la manivelle 24 au réticule 10 68 l'appareil hodographique.
D'autre part un mécanisme d'horlogerie 9 déplace le réticule 10 en fonction de @o, en passant par le différentiel
II qui a permis de transmettre la première valeur suivant l'in- dication de la représentation modulée.
Le recoupement des réticules 10 et 12 indique la valeur de la distance y sur la projection de l'hodographe.
Il est clair qu'on pourrait facilement modifier les coordonnées sur l'hodographe de telle façon que la projection s'effectue par exemple en fonction du temps par le mécanisme d'horlogerie et passant par un différentiel, que les courbes du graphique soient côtées par la valeur de Ro ,qu'un des ré- ticules se déplace en fonction de l'angle wo, tandis que @
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l'autre réticule, après avoir été amené au recoupement du premier avec la courbe côtée, indique par son déplacement la valeur de y .
Il est certain qu'on peut aussi réaliser la projection de l'hodographe en fonction de la distance y cherchée en répartissant les trois variables restantes, une sur la côte des courbes, et les deux autres sur les deux réticules, toujours avec le même effet d'une analyse complète qui est le but de l'invention.
L'emploi des coordonnées polaires pour la confection de l'hodographe pourrait aussi présenter des avantages.
De même on pourrait adjoindre un second petit appareil de projection qui projettera, sur le même écran que le premier, des nouveaux graphiques tendant à la solution du point futur par recoupement des lieux géométriques des mêmes y ou des mêmes temps conjointement avec le graphique d'origine de l'analyse.
Poursuivant le même ordre d'idées, avec l'addition ultérieure d'un seul appareil de projection il sera possible d'obtenir la solution continue de l'inclinaison et de la distancedébouchoir si cela était nécessaire au tir.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé d'analyse complète des mouvements relatifs de buts mobiles caractérisé en ce qu'il comporte a) l'établissement d'un hodographe comprenant une série de tracés relatifs chacun à une position du but, b) le relevé de l'angle de visée en fonction d'un module donné, c) le relevé de la vitesse du but en fonction de ce module et d) une mesure du temps, ces données étant combinées pour déterminer la distance du but.