BE516342A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS GYROSCOPIQUESo 
L'invention est relative à des appareils gyroscopiques, et plus par-   ticulièrement   mais non exclusivement, à des instruments gyroscopiques d'avia- tion tels que des indicateurs d'horizons artificiels, d'amplitude de virage ou indicateur de virage et de glissements. 



   Ces   instruments   possèdent   d'habitude   un repère zéro ou normal qui indique   aucune   marche de régime est suivie. Toutefois, un repère de zéro de ce genre   s'obtient   également quand le rotor du gyroscope cesse de tourner et, dans ce cas, l'instrument ne   décèle   pas si l'avion dévie de son cours. 



   On a proposé de prévoir des moyens donnant un avertissement quand la vitesse du rotor de l'appareil gyroscopique est inférieure à un minimum déterminé et un but de la présente invention consiste à créer un appareil gyroscopique possédant des moyens perfectionnés dans ce but. 



   Suivant la présente invention, l'appareil comprend une bague montée à la cardan, un rotor pouvant tourner autour d'un axe par rapport à la bague, un élément à courants de Foucault fixé au rotor et symétrique par rapport à l'axe, un élément monté sur pivot autour d'un axe, un corps aimanté en permanence porté par l'élément monté sur pivot et disposé con- tre   l'élément   à courants de   FOUCAULT   de manière à appliquer à   l'élément   mon- té sur pivot un couple qui soit fonction de la vitesse angulaire du rotor autour de l'axe,

   des moyens de retenue de   l'élément   monté sur pivot en une première ou seconde position suivant que le couple qui y est appliqué cor- respond à une vitesse angulaire du rotor ayant une valeur supérieure ou   in-   férieure à une valeur déterminée, et un indicateur manoeuvré par   l'élément   monté sur pivot pour indiquer le moment où la vitesse angulaire du rotor at- teint ou dépasse la valeur détermisée. 



   Isolément monté sur pivot est de préférence monté autour d'un axe parallèle à l'axe' de rotation du rotor et peut prendre la forme d'un étrier portant un bras qui actionne un pavillon monté sur pivot, constituant 

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 l'indicateur du moment   où   la vitesse angulaire du rotor atteint une cer- taine valeur déterminée. Le pavillon pivotant peut   être   déplacé par un ressort en position normale ou de marche. 



   L'aimant permanent monté sur l'élément d'étrier peut avoir un polo adjacent à un pôle de nom contraire d'un aimant permanent porté par la bague suspendue à la cardan. Dans le cas   d'instruments   commandés à l'électricité, cet aimant peut faire partie de l'aimant de champ du mo- teur qui commande   l'instrument.   



   Quand le-rotor tourne normalement, le couple produit par l'ac- tion mutuelle entre   l'aimant   permanent porté par l'élément d'étrier et l'élément à courants de Foucault fixé au rotor du gyroscope, soulève l'é- trier et permet ainsi à'l'indicateur de se déplacer sous l'action du res- sort en position normale ou de marche. 



   Quand le rotor ralentit ou   s'arrête,   l'action mutuelle entre l'aimant permanent monté sur l'élément d'étrier et celui monté sur la bague suspendue à la cardan déplace l'élément d'étrier en sens inverse et, de ce fait, le pavillon indicateur se déplace par compression du res- sort en position 'arrêt' 
La diminution rapide de la force entre les deux aimants quand leur distance augmente, assure quele pavillon se trouve précisément sur une des positions de marche ou arrêt et ne peut prendre aucune position douteuse intermédiaire. 



   Ces caractéristiques de l'invention, ainsi que d'autres, seront aisément comprises à la suite de la description qui suit et des dessins en annexe d'un indicateur de virage et de glissement commandé électriquement, sur lesquels les mêmes numéros se rapportent toujours aux mêmes pièces, et sur lesquels : 
La figure 1 est une vue en élévation d'une face de   l'instrument j   
La figure 2 est une vue frontale de l'instrument représentant la plaque indicatrice, l'indicateur de virage, l'indicateur de glissement et la structure du pavillon; 
La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1 ; 
La figure   4   est une vue en partie en plan vue du dessus et en par- tie en coupe de l'instrument, dont on a enlevé l'enveloppe;

   
La figure¯5 est une vue des pièces représentées sur la figure 4 en regardant dans le sens de la flèche 5 sur la   figure 4;   et 
La figure 6 est une vue partielle en coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5. 



   L'indicateur de virage et de glissement décrit ici comprend un indicateur de virage ayant la forme d'un gyroscope commandé à l'électrici- té, et un indicateur de glissement consistant   en un   dispositif à bille et à tube. 



   L'appareil comprend une boite 50 qui porte la plaque indicatrice 18, des plaques de support espacées   51,   35 portant des paliers à billes   52,   53 dans lesquels sont montés des axes   54,   55 qui. portent une bague sus- pendue à la cardan 11. Un axe de rotor 56 portant un rotor de gyroscope 10 et ayant un axe 9, est monté à ses extrémités dans des paliers à billes 57 58 supportés par la bague suspendue à la cardan, une douille de position 60 étant montée dans le palier 50. 61, 62 sont des capuchons à poussières. 



  Un capuchon terminal 63 se visse sur le cardan, supporte le palier 57 et por- te un ressort 64 qui applique de façon élastique une charge terminale aux paliers 57 au moyen d'un disque 65 pour absorber un jeu quelconque existant dans les paliers 57, 58. 



   L'instrument est monté de manière qu'en vol droit, l'axe de ro- tation 9 du rotor du gyroscope 10 se trouve dans un plan substantiellement 

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 horizontale de,   même,   par conséquent, que la bague suspendue à la cardan 
Toutefois, une déviation quelconque de la ligne droite occasionne la pré- cession de la roue du gyroscope à l'encontre de la retenue d'un ressort de vitesse 14 et un pointeur de virages 15, accouplé par un engrenage approprié au pivot 13 du cardan, indique l'amplitude du virage sur une échelle 17 de la plaque indicatrice 18 de   l'instrument.   Un élément d'arrêt 19 sert à dé- finir la position limite de précession du cardan 11.

   Quand l'avion cesse de virer, la force de précession du gyroscope diminue, l'élément cardan et le pointeur de virage retournent à un repère central zéro. Des moyens sont prévus pour amortir l'oscillation de la bague suspendue à la cardan au- tour de l'axe de précession, mais comme ces points ne font pas partie de l'invention,ils ne sont pas représentés sur les dessins et on n'en parle plus dans la suite. 



   L'axe 56 porte également un   manchon   (non représenté) portant une bride 66 à une de ses extrémités. Le manchon porte les lamelles de l'ar- mature du moteur commandant le rotor indiqué en   67,   et l'enroulement   d'arma-   ture 68, un ruban isolant 69 étant prévu où c'est nécessaire. L'axe porte également une bague isolante 70 pour le commutateur du moteur 71. 



   La périphérie extérieure de la bride 66 est filetée en 74 pour recevoir le rotor 10 fileté intérieurement, qui porte également sur une face une plaque 75 sur laquelle sont montés les éléments ordinaires de réglage de la vitesse. Sur l'autre face du rotor, est fixée une mince bague de cui- vre 77 formant l'élément à courants de   Foucault   renseigné plus haut. 



   La bague suspendue à la cardan porte une paire de boulons 80, 81 qui portent les plaques de support 83 des balais du commutateur, un aimant permanent à deux pâles  84   fournissant le champ du moteur, et un écran magné- tique 85, des manchons d'espacement convenablement 86 étant disposés là   où     c'est   nécessaire. Le pôle nord de l'aimant de champ est disposé le plus près possible de la plaque indicatrice 10. 



   Un mécanisme à pavillon 23 est monté sur la face arrière de la plaque 18 sur un pivot 22. Le mécanisme comprend une surface portant le mot 'arrêt" confiné à sa moitié supérieure, et présentant une surface unie sur sa moitié inférieure. Le pavillon 23 est accouplé au pivot 22 par le levier   24,   et ce bras est maintenu normalement en position verticale par des moyens à ressort 25 de sorte que la partie inférieure seulement du pa-   villon   23 puisse être aperçue par une ouverture 26 percée dans la plaque indicatrice 18. Ainsi, en l'absence d'autres moyens de manoeuvre, le mot arrêt n'apparaït pas à travers l'ouverture 26, et le mécanisme du   gyrosco-   pe fonctionne ostensiblement. Les arrêts 97, 98 limitent le mouvement du levier 24 et par conséquent également celui du pavillon. 



   La bague suspendue à la cardan porte sur les faces opposées du ressort une paire de bras 87, 88 qui portent des paliers à billes 90 (fi- gure 6) dans lesquels sont disposées des chevilles   91,   92 de manière que les extrémités d'un étrier 27 sont montées sur pivot sur le cardan 11.

   L'é- trier a substantiellement la forme d'un U, passe au-dessus du rotor, est incliné vers le Pâle nord de   l'aimant   de champ et fait un angle (A sur la figure 6) compris   entre 35   et   55    (par exemple 45 ) avec le plan qui con- tient l'axe du rotor et ce pïle La portion de base de l'étrier en forme d'U est parallèle à la face périphérique du rotor 10, et un aimant perma-   @   nent en fer à cheval 29 est fixé à une face de la portion de base à proxi- mité d'une des branches de l'élément en forme d'U et contre la bague en cuivre   77.   L'aimant 29 est disposé avec son pïle sud voisin du pâle nord de l'aimant de champ.

   Un bras d'équilibre de masse arqué 30 est-fixe à une extrémité à la branche opposée.de l'étrier, s'étend en direction opposée du pavillon, se recourbe autour de l'axe du rotor et porte de petits poids 31 pour équilibrer l'étrier (et la tige de l'étrier devant être décrite) autour des chevilles de pivots   91,   92. Le bras d'équilibre 30 porte éga- lement une petite cheville 32 qui s'appuie sur un arrêt 33 fixé à la ba- gue suspendue à la cardan 11 pour définir une position limite arrière de l'étrier. 

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   Un bras de manoeuvre du pavillon ou tige d'étrier   34   formée d'une matière plate, est également fixé à la partie de base de   l'étrier,   quelque peu écarté de 1-'aimant 29, la tige   34   s'étendant dans la direction du pavil- lon à travers une ouverture arquée 35 percée dans la plaque 36, parallèle à la plaque indicatrice 18.

   La tige 34 estttordue de 90  autour de son axe au voisinage de son centre; son extrémité libre-s'appuie sur une saillie 37 formant partie intégrante du bord supérieur de la face du pavillon 23 et ce bord vu de front traverse radialement le pivot 22 du bras 34 pour éviter un serrage par frottement, 
Quand le rotor tourne normalement, il se produit une action mutuel- le magnétique ou effet de retardement créé par des courants de   Foucault,   entre l'aimant en étrier 29 et le bord périphérique du rotor voisin de cet aimant 29, et le ruban de cuivre 77.

   Cette action tend à faire tourner l'ai- mant 29 dans le sens de rotation du rotor   10,   déplace l'étrier en arrière dans une mesure qui n'est limitée que par l'arrêt   33,   et tend par conséquent à soulever la branche 34 de l'étrier et à l'écarter de la saillie 37 et du pavillon 23. Le pavillon 23 est ainsi déplacé par le ressort 25 dans sa position supérieure et l'indication arrêt est masquée par la plaque 18. 



   Quand le rotor ne tourne pas à sa vitesse effective, le pâle sud de l'aimant 28 est déplacé vers le bas par le pâle nord de l'aimant de champ dans un sens opposé à celui de la rotation normale du rotor, le bras 34 butte contre la saillie 37 et le pavillon 23 est déplacé vers sa   position "arrït" On remarquera que, par suite de la diminution rapide de la force qui s'exerce entre le pale sud de l'aimant 29 et le pâle nord de   l'aimant de champ, quand l'étrier se meut en arrière, l'étrier sera constam- ment dans une des deux positions Marche ou Arrêt et ne peut prendre aucune position intermédiaire douteuse. 



   Le bras 34 traverse une ouverture arquée 35 de la plaque   36,   et la forme de l'ouverture 35 permet à la tige 34 de se déplacer librement quand le gyroscope est soumis à un mouvement de précession. Etant donné que la précession du gyroscope ne se produit que quand le rotor tourne, l'ouverture doit seulement être suffisamment profonde pour permettre le mouvement en arc de la tige 34 en position centrale   d'arrêt.   L'ouverture 35 est quelque peu plus profonde à sa partie correspondant à la position centrale pour permettre le mouvement vers le haut et vers le bas de la tige 34 au cas où la   posi tion   zéro du cardan 'est due à un rotor arrêté plutôt qu'au vol de l'avion en ligne droit. La bague suspendue à la cardan est du reste alors centrée par le ressort 14. 



   Le montage de l'aimant 29 tel que décrit fournit un moyen de   dépla-   cer le pavillon dans sa position "arrêt" sous l'action d'une force qui aug- mente à mesure qu.e la vitesse du rotor diminue, et son montage au moyen d'un étrier sous l'angle décrit, porte l'aimant 29 au voisinage du pôle nord de l'aimant de champ.

   Cette disposition angulaire et le montage de l'aimant de champ avec son pôle nord dirigé vers le pavillon évite de donner au bras 34 une longueur exagérée d'une part et évite un trop grand   déséquilibre   du poids de l'aimant agissant autour des pivots de l'élément   d'étrier.   Quand le bras est à sa position "up" (c'est-à-dire position de marche du   rotor).,   il est entièrement hors de contact du pavillon et de la plaque de sorte qu'il ne produit aucune résistance de frottement s'opposant à la précession du gyroscope. 



   On voit que lorsque l'instrument est monté en position normale dans un avion,   c'est-à-dire   avec la plaque indicatrice faisant face à   @   l'arrière de l'avion, le sens de rotation du rotor est tel que le sens de précession du montage à la cardan dans un virage correctement pris est opposé au sens du virage de l'avion. La vitesse réglée du rotor et la tension du ressort 14 sont choisies de manière que pour une vitesse éta- lon normale (ordinairement voisine de 240 noeuds), et dans un virage de degré 1 (c'est-à-dire à raison de   180 /minute),   l'angle sous lequel le car- dan effectue son mouvement de précession est exactement la moitié de l'an- gle du virage de l'avion.

   Ceci implique que l'instrument donne la   même     lec-   ture, qu'il soit monté sur un avion ou sur une table d'essai horizontale 

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 et soumis à un virage de cette importance (car l'angle entre la bague car- dan et la verticale est le même dans les deux cas) et cela implique également que lorsque l'avion s'apprête à atterrir (à une vitesse environ moitié dé la vitesse étalon, ou quelques 120 noeuds), le cardan est sensiblement hori- zontal dans l'espace quand il effectue un virage de degré 1. L'instrument est ainsi, comme c'est le plus désirable, dans la condition la plus   correc-   te. 



   La direction de la pesanteur apparente dépend du reste de l'am- plitude du virage et de la vitesse de l'avion. Sous sa forme actuelle de l'indicateur de glissement, une bille 20 est montée dans un tube de verre 21 disposé dans une encoche de la plaque indicatrice   18.   Au cours d'un vi- rage convenablement pris, la bille 20 est maintenue à sa position centrale ou zéro, et tout écart de l'angle de virage correct est indiqué par un mou- vement approprié de la bille à partir de sa position centrale. 



   Bien que la présente description soit limitée à un indicateur de virage et de glissement appliquant l'invention, on remarque- aisément que celle-ci peut s'appliquer aussi bien à d'autres formes d'appareils gy- roscopiques. 



   REVENDICATIONS. 



   1. - Appareil gyroscopique caractérisé en ce qu'il comprend une bague montée à la cardan, un rotor monté de manière à tourner autour d'un axe par rapport à la bague, un élément à courants de Foucault fixé au rotor symétriquement par rapport à l'axe, un élément monté sur pivot autour d'un axe,un corps à aimantation permanente porté par l'élément monté sur pivot, et disposé au voisinage de l'élément à courants de Fou- cault, de manière à appliquer à l'élément monté sur pivot un couple qui dépend de la vitesse angulaire du rotor autour de l'axe, des moyens   de -   retenue de l'élément monté sur pivot pour le maintenir dans une première ou seconde position suivant qua le couple qui lui est appliqué correspond à une vitesse angulaire du rotor supérieure ou inférieure à une valeur ' déterminée,

   et un indicateur actionné par l'élément monté sur pivot pour indiquer le moment où la vitesse angulaire du rotor atteint la valeur dé- terminée .

Claims (1)

1. 2. - Appareil gyroscopique suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément monté sur pivot est monté autour d'un axe paral- lèle à l'axé de rotation du rotor.

   3. - Appareil gyroscopique suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément monté sur pivot a la forme d'un étrier portant un bras.

   4. - Appareil gyroscopique suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens de retenue de l'élément monté sur pivot compren- nent un autre aimant coopérant avec le corps à aimantation permanente et disposé de manière que l'élément monté sur pivot ne puisse occuper une po- sition de repos douteuse entre ses première et seconde positions.

   5, - Appareil gyroscopique suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on prévoit un moteur électrique pour faire tourner le ro- tor.

   6. - Appareil gyroscopique suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que le moteur électrique est du genre possédant un champ magné- tique permanent.

   7. - Appareil gyroscopique suivant la revendication 3, caracté- risé en ce que l'élément d'étrier porte un bras d'équilibre qui part de l'étrier en sens opposé du bras de manoeuvre et est recourbé autour de l'axe du rotor.

   8. - Appareil gyroscopique suivant la revendication 6, caracté- risé en ce que l'aimant de champ a un pïle voisin du dispositif indicateur et en ce que l'élément d'étrier est incliné par rapport à l'indicateur sui- <Desc/Clms Page number 6> vant un angle de 35 à 55 à partir du ôle, le bras de manoeuvre partant de l'élément d'étrier vers le dispositif indicateur,et porte un bras d'équi- libre pour l'équilibrage de la masse de l'étrier et un bras de manoeuvre autour de l'axe du rotor, le bras d'équilibre partant de l'étrier en sens opposé du bras de manoeuvre et étant recourbé autour de l'axe du rotor.

   9. - Appareil gyroscopique suivant la revendication 8, caracté- risé en ce que l'aimant permanent est un aimant en fer à cheval.

   10. - Appareil gyroscopique suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément indicateur comprend un pavillon, un levier portant le pavillon, des arrêtes pour limiter le mouvement du levier, un ressort pour déplacer le levier en position de marche du rotor, ce levier étant dé- placé vers la position inopérante du rotor par le bras de manoeuvre.

   11. - Dans un appareil gyroscopique, un rotor de gyroscope monté sur pivot dans une bague suspendue à la cardan, et un dispositif de manoeu- vre comprenant un élément en forme d'U dont les branches sont fixées par pivot à la bague suspendue à la cardan et dont la base est substantielle- ment parallèle à la face périphérique du rotor, un aimant permanent fixé à l'élément en forme d'U au voisinage d'un arête latérale du rotor de maniè- re que la rotation du rotor tende à faire naître des forces qui ont pour effet que l'aimant permanent fait pivoter l'élément en forme d'U dans le sens de rotation du rotor, un aimant d'orientation fixe voisin de l'aimant permanent, faisant prendre à l'élément en forme d'U une position détermi- née quand le rotor ne tourne pas,

   un bras de manoeuvre en porte-à-faux fixé 1 la base de l'élément en forme d'U, et un dispositif indicateur voisin de l'extrémité libre du bras de manoeuvre et répondant à sa position.

   12. - Appareil suivant la revendication 11, comprenant un bras d'é- quilibrage de masse fixé à une branche de l'élément en forme d'U.

   13. - Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif indicateur comprend un plateau indicateur portant une ouver- ture, un pavillon monté sur pivot sur la plaque indicatrice et ayant un dis- positif d'orientation à ressort qui déplace le pavillon vers une position déterminée par rapport à l'ouverture, le pavillon comprenant une saillie substantiellement orthogonale voisine de l'extrémité libre du bras de manoeu- vre de manière que ce bras puisse déplacer le pavillon à l'encontre du res- sort d'orientation.

   14. -- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le rotor comprend une cavité cylindrique coaxiàle à l'axe du rotor, l'aimant d'orientation étant disposé à l'intérieur de la cavité cylindrique et étant fixé à la bague suspendue à la cardan.

   15. - Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend une première plaque voisine du rotor et définissant une ouverture recourbée, plus profonde sur une partie que sur le reste, une seconde pla- que substantiellement parallèle à la première et comprenant un dispositif à pavillon orienté par un ressort et monté sur pivot sur la plaque, le bras de manoeuvre partant de l'élément en forme d'U, traversant l'ouverture arquée et s'appuyant sélectivement sur le dispositif à pavillon pour le déplacer à l'encontre de son ressort d'orientation.

   16. - Appareil gyroscopique caractérisé en ce qu'il comprend une bague montée 2. la cardan, un rotor de gyroscope monté sur pivot dans la bague à cardan, des paliers à billes portés par la bague sur des faces op- posées du rotor, un étrier dont les extrémités sont montées sur pivot dans Ies paliers à billes,une bague en cuivre fixée à une face du rotor, un ai- mant permanent monté sur l'étrier au voisinage de la bague de cuivre, une armature fixée au rotor, un aimant de champ du moteur supporté par la bague suspendue à la cardan et disposé à l'intérieur du rotor, un pavillon indica- teur disposé sur une face du rotor dans le sens transversal de l'axe du ro- tor, l'aimant de champ ayant un pôle dirigé vers le pavillon, l'étrier étant incliné vers le pavillon,

   l'aimant permanent ayant un pâle voisin du pôle de l'aimant de champ, un bras de manoeuvre porté à une extrémité sur l'étrier, <Desc/Clms Page number 7> s'étendant dans la direction et au-dessus du pavillon, et apte à l'abaisser quand la vitesse du rotor descend à une valeur inopérante, un ressort pour ramener le pavillon en position opérante, et un bras d'équilibrage qui sert à équilibrer la masse de l'étrier et du bras de manoeuvre, ce bras d'équi- librage étant fixé à une extrémité à l'étrier, s'écartant du pavillon et tour- nant autour de l'axe du rotor.

   17. - Appareil gyroscopique substantiellement comme décrit en se référant aux dessins en annexe. en annexe : 2 dessins.