Appareil pour régler le tir des canons antiaériens. La présente invention a pour objet un appareil pour régler le tir des canons anti aériens.
L'appareil suivant l'invention est caracté risé en ce qu'il comporte des moyens vecto riels mobiles conformément à une trajectoire supposée de l'objectif, selon, premièrement, la vitesse linéaire V, d'approche ou de recul de l'objectif, secondement, la vitesse latérale V_ de l'objectif, et, troisièmement, la vitesse linéaire de hauteur V3, et en ce qu'il comporte des moyens pour comparer les mouvements desdits moyens vectoriels avec des données observées, .et des moyens pour tirer de la comparaison effectuée par les seconds moyens mentionnés, des mouvements de correction destinés à être appliqués aux mou vements représentant les vecteurs V1, V,;
, Vs dans les moyens vectoriels, afin de déterminer une position future de l'objec tif lorsque ce dernier se meut sur une trajec toire différente de la trajectoire supposée.
La trajectoire supposée peut être une tra jectoire rectiligne et la correction sera alors appliquée quand l'objectif se meut suivant une trajectoire courbe. Les moyens pour produire ces mouve ments de correction comprennent de préfé rence, d'une part, des moyens pour établir la différence entre la vitesse de variation de chaque vecteur actuel et la vitesse de varia tion du vecteur correspondant de la trajec toire supposée et, d'autre part, des moyens pour modifier ladite différence des vitesses de variation des vecteurs vitesses, selon le laps de temps correspondant au déplacement de l'objectif.
On voit que, en opérant sur la base des vecteurs susindiqués, l'appareil suivant l'in vention est en principe différent des appa reils connus pour déterminer la position fu ture d'un objectif sur une trajectoire courbe et qui opèrent sur la base du rapport de l'arc sur lequel l'objectif se meut et la corde de cet arc, et sur la supposition que l'objectif se meut sur la corde de l'arc, et qui deman dent de déterminer l'accélération angulaire "de l'objectif autour de son centre de cour bure.
Le vecteur Vg peut ne pas être toujours le même vecteur, mais il sera toujours relatif aux mouvements en élévation. Ce vecteur V3, appelé "vitesse linéaire de hauteur" est un vecteur dirigé dans toute direction convenable qui donne une vitesse proportionnelle à la hauteur et, sur la fig. 1, on voit que ce vec teur est la composante de la vitesse de l'ob jectif perpendiculairement à la surface de la terre, mais, dans l'exemple représenté sur la fig. 4,
il est la composante de la vitesse dans un plan vertical passant par le point de visée et l'objectif et il est perpendiculaire à la ligne de visée.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, une forme d'exécution préférée de l'appareil suivant l'invention.
Fig. 1 est un diagramme illustrant le principe sur lequel repose le fonctionnement de l'appareil représenté; Fig. 2 représente schématiquement cette forme d'exécution de l'appareil; Fig. 3 est une vue de certaines parties montrées sur la fig. 2, mais illustrant le mécanisme contenu dans la boîte I' repré sentée sur la fig. 2; Fig. 4 est une vue similaire à la fig. 1, mais où il est fait usage d'un vecteur vitesse linéaire de hauteur différent, comme indi qué précédemment;
Fig. 5 est une vue similaire à fig. 2, mais modifiée pour correspondre à la vitesse li néaire de hauteur représentée sur la fig. 4.
Les parties supérieure et moyenne de fig. 1 sont une élévation sur des plans per pendiculaires; la partie inférieure de cette figure est une vue en plan.
Sur la fig. 1, O est le point d'observation, P est la position de l'objectif au moment de l'opération; P' est la vue en plan de la trajec toire de l'objectif; PZ est la position de l'ob jectif à la fin d'un court intervalle de temps (distance en plan). C est l'angle de montée par rapport à la surface horizontale et V <I>Ô t</I> est la trajectoire de l'objectif durant l'inter valle de temps 8 t.
Sur cette figure aussi:
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V, <SEP> = <SEP> I <SEP> cos <SEP> C <SEP> cos <SEP> 0; <SEP> V, <SEP> - <SEP> V <SEP> cos <SEP> C <SEP> sin <SEP> 0;
<tb> V3 <SEP> - <SEP> V <SEP> sin <SEP> C
<tb> V,,, <SEP> = <SEP> V <SEP> cos <SEP> C <SEP> cos <SEP> (0 <SEP> + <SEP> d <SEP> 0)
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FP2o <SEP> - <SEP> V <SEP> cos <SEP> C <SEP> sin <SEP> (0 <SEP> <I>+ <SEP> 8 <SEP> 0)</I>
<tb> V3o <SEP> - <SEP> V <SEP> sin <SEP> C <SEP> - <SEP> V3
<tb> <I>d <SEP> V,</I> <SEP> - <SEP> V, <SEP> - <SEP> V,o; <SEP> <I>a <SEP> VZ <SEP> - <SEP> V@ <SEP> -- <SEP> Vao;</I>
<tb> <B>ô <SEP> V,</B> <SEP> <I>= <SEP> <B>O</B></I>
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a V, est la variation de V, pendant le temps d t;
8 V, est la variation de VZ pendant le temps d t; a V3 est la variation de V3 pen dant le temps ô t.
Dans l'appareil représenté, des moyens sont prévus pour déterminer les corrections qu'il est nécessaire d'apporter aux vecteurs observés V,, V2 et V. pour déterminer la fu ture position de l'objectif sur une trajectoire courbe à l'expiration du temps de parcours du projectile.
Ces moyens comprennent un mécanisme qui 1o mesure la vitesse de varia tion de la différence entre les valeurs ob servées de V,, V= et V3 et les valeurs engen drées de V,, Y., et V3 en supposant que l'ob jectif décrit une ligne droite pendant le temps de parcours, 2e multiplie cette vitesse de variation de la différence par le demi temps de parcours, pour produire une varia tion moyenne des corrections nécessaires pen dant le temps de parcours, et<B>30</B> ajoute les dites corrections aux valeurs observées de V,,
V= et V3. Les résultantes sont alors com muniquées à un dispositif calculateur (ne faisant pas partie de cette invention) dans lequel elles sont multipliées par le temps de parcours en vue de déterminer la position future de l'objectif sur la trajectoire courbe.
L'appareil selon fig. 2 est agencé pour corriger les vecteurs de "vue en plan" V,, p.>. et le vecteur de vitesse de hauteur verticale V3. La fig. 3 représente des mécanismes ser vant à déterminer des vitesses de variation de vecteurs se rapportant à un objectif à tra jectoire rectiligne et des déterminations de vecteurs se rapportant à un objectif à tra jectoire courbe.
L'appareil comprend, en plus du calcula teur proprement dit X (fig. 2) et des méca nismes susmentionnés renfermés dans une boîte F, une boîte Z contenant des dispositifs servant à engendrer la portée et les angles de direction et de hauteur.
De ces trois disposi tifs, l'un est manceuvré à l'aide d'une mani velle 1 en conformité avec la valeur initiale Y, et actionne un arbre 2 en conformité avec la portée engendrée, un autre est manceuvré à l'aide d'une manivelle 3 en conformité avec la valeur initiale T';; et actionne un arbre 4 en conformité avec l'angle de direction engen dré et le troisième est manaeuvré à l'aide d'une manivelle 5 en conformité avec la va leur initiale T'; et actionne un arbre 6 en conformité avec l'angle de hauteur engendré, la génération de l'angle de hauteur étant ef fectuée conjointement avec la présente portée et le présent angle de visée.
L'arbre 2 de la portée engendrée, arbre sur lequel toute construction convenable de dispositif d'accord de portée î peut être intercalée, actionne à l'aide d'un engrenage à vis sans fin 8 une ai guille 9 se mouvant en regard d'un cadran de portée qui comporte une seconde aiguille 10 recevant un mouvement de rotation corres pondant à la portée reçue d'une source exté rieure 11, et l'on manoeuvre la manivelle 1 de façon à maintenir l'aiguille 9 animée d'un mouvement à la même vitesse que l'aiguille 10.
Des dispositifs analogues sont associés aux arbres 4 et 6 qui reçoivent les angles en gendrés de direction et de hauteur, les élé ments primaires, tels que les cadrans 12 et 13, étant actionnés par les engrenages de di rection et de hauteur d'une lunette d'obser vation 14, tandis que les éléments secon daires ou répétiteurs, tels que les aiguilles 15 et 16, sont actionnés par les susdits arbres de génération.
Les valeurs ainsi déterminées des vecteurs principaux Y,, V2 et V3 sont, de la manière qu'on verra plus loin, aussi in troduites dans- le calculateur X dans lequel, conjointement avec les présentes valeurs de portée, direction et hauteur, les valeurs cor respondantes du temps de parcours, du tem- page, de l'angle de pointage en direction et 3 de l'angle de pointage en hauteur sont déter minées, ces trois dernières étant destinées à être transmises aux canons.
Les valeurs ainsi déterminées (temps de parcours, tempage et angles de pointage en direction et hauteur) produisent le même point dans l'espace, que l'objectif se meuve suivant une courbe ou qu'il se meuve suivant une ligne droite et, dans le cas de l'objectif à trajectoire recti ligne, ce point est la position de l'objectif, à la fin du temps de parcours, tandis que, dans le cas d'une trajectoire courbe, ce point est situé sur la tangente à la trajectoire courbe de l'objectif au moment de l'obser vation.
Alors que les valeurs de V,, V2 et Tri sont identiques, que l'objectif parcoure une tra jectoire droite ou qu'il parcoure une trajec toire courbe, les vitesses de variation ou accélérations de ces valeurs Y,, TY2, Y3 sont différentes suivant que l'objectif parcourt une trajectoire droite ou parcourt une tra jectoire courbe.
Ainsi, si l'on mesure les vitesses des manivelles 1, 3 et 5, les valeurs des accélérations de V,, V2 et Y2 se trouvent respectivement déterminées et si l'objectif est sur une trajectoire courbe, ces valeurs sont les accélérations de Y,, Y 2 et Y;3 pour la tra jectoire courbe.
Les valeurs des accélérations de Y,, TT, et Y3 pour un objectif décrivant une tangente à une courbe au moment de l'observation sont respectivement proportion nelles à: On voit qne
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et
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sont des fonctions des vecteurs instantanés observés V, et Y2 et qu'en outre, si ces accélérations sont déterminées et intégrées dans des mécanismes à vitesse variable puis introduites différen- tiellement dans les réglages de Y, et V2,
les manivelles correspondantes seront ré duites au repos dans le cas d'un objectif à trajectoire droite, tandis que, si l'objectif
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est situé sur une trajectoire courbe, la vitesse de rotation de chaque manivelle sera une me sure de la différence entre les accélérations de V, et V.- pour la trajectoire courbe et pour une trajectoire droite tangentielle à la tra jectoire courbe au point d'observation, respec tivement.
Si l'on détermine les différences d'accélé ration de Y,, YZ et V3 et multiplie chacune par un "temps de parcours moyen on ob tient des corrections moyennes afférentes à y,, V., et Y3 pendant le temps de parcours et ces valeurs, ajoutées différentiellement à V,, V2 et Vs et introduites dans le calcula teur X, produisent un point futur de l'espace en termes de fusée et d'angles de pointage en direction et en hauteur du canon,
lequel point est situé approximativement sur la trajectoire courbe de l'objectif au point que celui-ci atteindra à la fin du temps de par cours.
Les mécanismes nécéssaires à cet effet sont disposés dans la boîte Y et comprennent deux arbres de mise en position 17 et 18 (fig. 2 et 3). actionnés respectivement par les manivelles 1 et 3 de Y, et Y2, les mouve ments de ces arbres déterminant, conjointe ment avec la portée et le présent angle de visée, les valeurs de
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.
et de
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A cet ef fet, l'arbre 18, agissant par l'intermédiaire de pignons d'angle 19 et 20, sert à effectuer la mise en position d'un organe porte-bille 21 faisant partie d'une transmission double à vitesse variable, de sorte que la dis tance séparant le porte-bille du centre du plateau 22 est proportionnelle à V, la bille actionnant un rouleau 23 relié mécanique ment à un arbre 24 provenant de la boîte Y.
Le disque 22 reçoit son mouvement d'une seconde transmission à vitesse variable 25 dont le porte-bille est aussi mis en position à l'aide de l'arbre 18 en conformité avec Y:;, tandis que le plateau de cette transmission est actionné par le rouleau d'une troisième transmission à vitesse variable 26 dont le plateau reçoit un mouvement de rotation d'un moteur à vitesse constante.
Le porte- bille de la transmission à vitesse variable 26 est mis en position par l'élément de produit d'un mécanisme multiplicateur 27, qui peut être de l'un quelconque des types bien con nus, dont les deux autres éléments reçoivent des mouvements proportionnels à et gulaires correspondant respectivement aux
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de cames animées de mouvements
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an- quantités Bp et Sp. Ces cames sont action nées par des arbres 28 et 29 entraînés res pectivement par l'arbre 2 de portée engendrée et le mécanisme de hauteur de la lunette d'observation 14.
Ledit élément de produit se meut par conséquent proportionnellement à
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et le rouleau 23 de la trans mission à vitesse variable mentionnée en premier lieu et l'arbre 24 reçoivent par con séquent un mouvement proportionnel à
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qui est l'accélération de V,. L'arbre 24 ac tionne un des éléments d'un engrenage diffé rentiel 30 dont un autre élément reçoit son mouvement de la manivelle 1, tandis que, par l'intermédiaire d'un arbre 31, le troisième élément actionne le dispositif générateur de portée Z.
Par suite, dans le cas d'une route droite de l'objectif, le mouvement reçu de l'arbre 24 permet à la manivelle 1 de rester immobile, tandis que, dans le cas d'une route courbe, il faut communiquer un mouvement supplémentaire à cette manivelle pour que les aiguilles 9 et 10 continuent à tourner ensem ble à la même vitesse. La manivelle 1 ac tionne aussi une aiguille 32 dont la vitesse de rotation est ainsi une mesure de la diffé rence entre les accélérations de V, comme on l'a dit précédemment.
Une manivelle 33 montée dans la boîte Y permet. d'effectuer la mise en position du porte-bille d'une qua trième transmission à vitesse variable 34 dont l'élément moteur reçoit sa commande d'une cinquième transmission à vitesse va- riable 35. Le plateau de cette transmission 35 est actionné par un moteur à vitesse constante, et le porte-bille est déplacé dans une mesure correspondant à
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Dar une came 36 tournant en conformité avec le temps de parcours t. La came 36 reçoit sa commande d'un arbre 3 7 auquel le calculateur X com munique un mouvement de rotation repré sentant t,.
Le rouleau de la transmission à vi tesse variable 34 fait tourner un cadran 38 en regard duquel se meut l'aiguille 32, de sorte que, si le porte-bille de cette transmis sion est mis en position de façon que le ca dran tourne à même vitesse que l'aiguille, il faut que la manivelle 33, servant à effectuer la mise en position du porte-bille de la trans mission 34, reçoive un mouvement de rotation proportionnel au produit de la différence des accélérations se rapportant à Vl par
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ce qui constitue un vecteur secondaire donnant la correction requise au vecteur Yl. A l'aide d'un arbre 39, on introduit le mouvement de la,
manivelle 33 dans un engrenage différen tiel 40 dont un des éléments est actionné par le troisième élément de l'engrenage différen tiel 30. Le troisième élément ou élément' de résultat de l'engrenage différentiel 40 ac tionne un arbre 41 qui représente un vecteur composite et est introduit dans le calcu lateur X.
L'arbre 17, également actionné par le troisième élément de l'engrenage différentiel 30, effectue la mise en position du porte- bille 42 de la seconde partie de la transmis sion à vitesse variable double ou mentionnée en premier lieu et, par conséquent, le second rouleau commandé de cette transmission tourne en conformité avec
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qui est l'accélération de VZ, et, à l'aide d'un engrenage, ce rouleau actionne un arbre 42 qui actionne un des éléments d'un troisième engrenage différentiel 44 dont un autre élé ment est actionné par la manivelle 3, tandis que, par l'intermédiaire d'un arbre 45,
le troisième élément actionne le dispositif gé nérateur d'angle de direction Z. Il s'ensuit que, dans le cas d'un objectif à route ou tra jectoire droite, le mouvement reçu de l'arbre 42 réduit la manivelle 3 au repos, mais que, dans le cas d'un objectif à route courbe, un mouvement supplémentaire doit être commu niqué à l'aide de la manivelle 3 pour con traindre l'aiguille répétitrice 15 actionnée par le dispositif générateur<B>-</B>d'angle de di rection Z à se mouvoir à la même vitesse que le cadran 12 actionné par le mécanisme de direction de la lunette d'observation 14.
En outre, une manivelle 46 montée sur la boîte Y effectue la mise en position d'une sixième transmission à vitesse variable 4 7 dont l'élé ment moteur reçoit aussi sa commande du rouleau de la transmission à vitesse variable 35. Le rouleau de la transmission à vitesse variable 47 fait tourner un cadran 48 en re gard duquel se meut une aiguille 49 qu'on fait tourner à l'aide de la manivelle 3, ce qui a comme résultat que, lorsque la vitesse du cadran 48 est égale à celle de l'aiguille 49, la rotation de la manivelle 3 est une me sure du produit de la différence des accé lérations se rapportant à V2 par
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ce qui constitue un vecteur secondaire donnant la correction requise au vecteur Y2.
A l'aide d'un arbre 50, le mouvement de la manivelle 46 actionne un des éléments d'un quatrième engrenage différentiel 51 dont un autre élé ment est actionné par le troisième élément de l'engrenage différentiel 44, tandis que le troisième élément de l'engrenage différentiel 51 actionne un arbre 52 qui représente un vecteur composite et est introduit dans le calculateur X.
Comme
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= 1 pour une route droite de l'objectif, la manivelle 5 reste au repos après sa mise en position initiale à moins que l'objectif ne décrive une route courbe, auquel cas il est nécessaire de faire tourner cette manivelle, de façon que, en agissant par l'intermédiaire d'un arbre 53, elle fasse mouvoir l'aiguille répétitrice 16 actionnée par le générateur d'angle de hauteur Z à la même vitesse que le cadran 13 actionné par le mécanisme de hauteur de la lunette d'ob servation 14, la vitesse de rotation de la ma nivelle 5 étant indiquée par une aiguille 54 actionnée par elle.
Une troisième manivelle 55, montée sur la boîte Y, effectue la mise en position du porte-bille d'une septième trans mission à vitesse variable 56 dont l'élément moteur est actionné par le rouleau de la transmission à vitesse variable 35. Le rou leau de la transmission à vitesse variable 56 fait tourner un cadran 57 associé à l'aiguille 54, et lorsque la vitesse de ce cadran est égale à la vitesse de l'aiguille, la rotation de la manivelle 55 est une mesure du produit de la différence des accélérations afférentes à Y3 par
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ce qui constitue un vecteur secon daire donnant la correction requise au vec teur Y,s. A l'aide d'un arbre 58,
le mouve tnent de la manivelle 55 est communiqué à l'un des éléments d'un cinquième engrenage différentiel 59 dont un second élément reçoit sa commande de la manivelle 5, tandis que le troisième élément, ou élément de résultat ac tionne un arbre 60 qui représente un vec teur composite et est introduit dans le calcu lateur X.
On voit que les trois arbres mentionnés ci-dessus 41, 52 et 60, comme pénétrant dans le calculateur, sont actionnés en conformité avec les vecteurs corrigés Y,_, Y2 et Y3, les dispositifs usuels que renferme ce calcula teur servant à multiplier les vecteurs corri gés par le temps de parcours afin de four nir les renseignements . nécessaires ainsi qu'on l'a dit précédemment.
L'invention est aussi applicable au cas où les vecteurs principaux Y, Yl, Y2 et Ys sont rapportés à la ligne de visée, le dia gramme vectoriel étant dans ce cas celui re présenté par fig. 4.
La partie la plus basse de fig. 4 est en plan et la partie située juste au-dessus de la ligne o-y est en élévation. La vue indépen- dante située à la partie supérieure de cette figure est une vue agrandie du diagramme vectoriel représenté au-dessous d'elle dans l'élévation. Sur cette figure, des signes de ré férence correspondant à ceux de fig. 1 ont été appliqués.
Sur cette fig. 4, on a: Vl .--- V cos C cos 0 cos Sp - V sin C sin Y_ V cos C sin 0 Vs -- Tr cos C cos 0 sin 8,
-i- V sin C cos Sp TVlo = V cos C cos<I>(0</I> + <I>8 0)</I> cos (Sp -f- ô Sp) - V sin C sin (8p -j- d Sp) V2o - V cos C sin (0 + <I>8 0)</I> TV3a - V cos C cos<I>(0</I> + <I>8 0)
</I> sin (S, -f- E Sp) - V sin C cos (Sp + d <B>SI)</B>
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Les modifications qu'il est -nécessaire d'apporter à l'appareil sont visibles en fig. 5 où l'on voit que les mécanismes servant à produire des prédictions de vecteurs pour des trajectoires courbes de l'objectif, savoir les manivelles 33, 46 et 55, les arbres 39, 50 et 58, les transmissions à vitesse variable 34, 35, 47 et 56, les aiguilles 32, 49 et 54 et les cadrans 38, 48 et 57, conjointement avec les arbres, etc.
qui leur sont immédiatement associés sont analogues à ceux précédemment décrits. D'une façon correspondant aux quan tités représentant respectivement des accélé rations se rapportant à Y., et Ys, savoir
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déterminées par le mécanisme de fig. 3, il est nécessaire que le mécanisme servant à déter miner des vitesses de variation de vecteurs en ce qui concerne un objectif à route droite se- Ion fig. 5 détermine des mouvements propor tionnels aux quantités
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Dans ce cas, le mouvement est propor tionnel à la vitesse de variation de Tri, savoir:
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et il faut déterminer en outre la valeur de cette quantité, un autre engrenage différen tiel étant prévu pour communiquer le mouve ment correspondant à l'arbre de la manivelle 5 de Tri. En vue de déterminer la quantité
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il est prévu, en plus des arbres 17 et 18 qui tournent respectivement lorsqu'on manoeuvre les manivelles 1 et 3, un arbre 61 associé si- milairement à la manivelle 5.
Les arbres 18 et 61 actionnent respectivement des méca nismes d'élévation au carré 62 et 63 action nant des arbres de résultat 64 et 65, qui ac tionnent eux-mêmes deux des éléments d'un engrenage différentiel 66 dont le troisième ou élément de résultat effectue la mise en position du porte-bille d'une transmission à vitesse variable 67. Le plateau de cette der nière transmission reçoit sa rotation d'un ar bre 68 ayant un mouvement proportionnel à la quantité d'où il résulte que le rou leau de la transmission
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67, auquel est assu jetti un arbre 69, tourne proportionnellement à la quantité
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L'arbre 69 actionne un des éléments de l'engrenage différentiel associé à la manivelle 1.
Pour déterminer la quantité un ar bre 70 dont la rotation est proportionnelle
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au facteur
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actionne le plateau d'une transmission à vi tesse variable 71 dont le porte-bille est mis en position par l'élément de résultat d'un engrenage différentiel 72 actionné par les ar bres 17 et 61, qui représentent respective ment l'1 et Tr2; par des engrenages- différen tiels 73 et 74, les mouvements de ces arbres sont combinés avec ceux de l'arbre 29 repré sentant l'angle Sp et les mouvements combi nés sont transmis par des mécanismes de co sinus 75 et de sinus 76 à l'engrenage diffé rentiel 72.
Ainsi, la rotation de l'arbre 77, assujetti au rouleau de la transmission à vi tesse variable 71 et faisant tourner un des éléments de l'engrenage différentiel 44 est proportionnelle à:
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En ce qui concerne la quantité
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l'arbre 2:), représentant Sp, actionne un mé canisme des tangentes 78 dont le mouvement.
après qu'il a été combiné avec celui de l'ar bre 64 représentant VZ, est transmis à l'un des éléments d'un engrenage différentiel 79 dont un autre élément est actionné par un mécanisme multiplicateur 80 lui-même -ac tionné par les arbres 17 et 61 représentant, respectivement V., et V3. L'élément de pro duit,
de l'engrenage différentiel 79 effectue la mise en position du porte-bille d'une trans mission à vitesse variable 81 dont le plateau reçoit sa rotation de l'arbre 68 représentant
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de sorte que l'arbre 82 du rouleau de l'engrenage différentiel 81 tourne dans une mesure correspondant à
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Cet arbre actionne un des éléments d'un en grenage différentiel 83 dont un autre élément est actionné par la manivelle 5 de V3 et dont le troisième actionne l'engrenage différentiel 59 et l'arbre 53 actionnant le générateur de hauteur Z.