Instrument gyroscopique. La. présente invention se rapporte à un instrument .gyroscopique tel que, par exem ple, un gyroscope de direction, un horizon artificiel, etc., possédant un rotor et un châs sis de support pour celui-ci, un anneau de support pour ledit châssis et une enveloppe extérieure.
Cet instrument gyroscopique se caractérise, suivant l'invention, en ce que les surfaces de travail -des paliers situés entre le châssis: et l'anneau précités, d'une part, et entre ledit anneau et l'enveloppe extérieure, d'autre part, sont conformées et disposées de façon à assurer la présence de couches d'air entre elles, des moyens étant prévus pour conduire de l'air dans les paliers et donner lieu à un écoulement continu d'air vers l'ex térieur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution de l'instrument gyroscopique suivant l'inven tion, La fig. 1 est une coupe verticale à tra vers un gyroscope de direction; La fig. 2 en est une coupe horizontale; La fig. 3 est une vue de face de cet instrument;
La fig. 4 est une coupe, à plus grande échelle, montrant un des paliers: entre l'an neau vertical et l'anneau portant le rotor ou gyro; La fig. 5 est une coupe faite sensible ment suivant la ligne 5-5 de la fig. 4;
La fig. 6 est une élévation latérale d'une forme d'exécution modifiée d'un gyroscope ,de direction; La fig. 7 montre en détail la came -de blocage disposée sur l'anneau et la façon dont le dispositif peut être bloqué avec l'un ou l'autre de oes côtés tourné vers le haut; La fig. 8 est une forme d'exécution mo difiée de rotor, montrant ce dernier mis en rotation par réaction au lieu de l'être par -des jets d'air;
La fig. 9 est une coupe analogue d'une autre forme encore de palier de rotor; La fig. 10 est une coupe suivant un plan médian diamétral d'un quelconque des rotors représentés our les fig. 8 et 9; La fi-. 11 est une coupe horizontale à travers un gyroscope vertical ou horizon artificiel; La fig. 1-2, enfin, en est une coupe ver ticale.
Le gyroscope de direction représenté sur les fi-. 1 @à 6 est enfermé dans une enveloppe 1 étanche à l'air, d'où l'air est extrait par un tuyau 2. Le gyroscope de direction qui se trouve â l'intérieur de ladite enveloppe est représenté comme comprenant un anneau vertical 3 supporté de manière qu'il puisse tourner autour d'un axe vertical dans des paliers 4 et 5 disposés à une certaine distance l'un de l'autre dans l'enveloppe 1.
Ces pa liers ont, comme on l'a représenté, une forme sphérique, mais il faut que leur centre de courbure ne coïncide pas avec le centre 0 de l'instrument parce que, .sinon, l'instrument tout entier culbuterait et ne serait pas. guidé clans l'enveloppe 1. Comme on le voit, cha que palier est formé de façon -à présenter une !surface concave danss un bloc fixé dans une ouverture pratiquée à la partie supé rieure, respectivement à la partie inférieure de l'enveloppe 1.
Chacun des blocs, présente un orifice central 7 par lequel l'air- extérieur pénètre dans l'instrument en passant par le tamis 8. .Si on le désire, on peut prévoir un écran 9 pour exclure les substances étran gères.
La partie complémentaire de chaque palier a, comme on l'a montré, la forme d'un bouton convexe 10 présentant une queue cylindrique 11 fixée dans l'ouverture cen trale 12 de l'anneau vertical. Dans ce bou ton est percé un canal axial 13 qui, norma lement, se trouve à l'alignement de l'orifice 7 du bloc 6, canal qui débouche en 14 dans une rainure annulaire 15 ménagée dans la queue précitée, cette rainure communiquant avec des canaux 1-6 et 16' pratiqués dans l'anneau vertical.
De préférence, on donne à la cuvette et au bouton une forme telle que le jeu aux bords, de la cuvette soit plus faible que celui au fond de ladite cuvette afin d'empêcher une trop grande liberté d'échap pement de l'air et de former un matelas d'air d'une épaisseur amplement suffisante au point où la charge est la plus forte. Dans le cas où l'on donne à la cuvette et au bou ton une forme sensiblement hémisphérique, on réalise ce résultat en donnant au rayon de courbure de la cuvette et à celui du bou ton exactement la même valeur, car l'espace entre les surfaces augmente plus rapidement au fond qu'aux bords de la cuvette lorsque la pellicule d'air entre.
Si, .d'autre part, la flèche de, la cuvette et du bouton a une valeur relative faible (voir par exemple la fig. 9), on donne, de préférence, une valeur plus fai ble au rayon de courbure de la cuvette qu'à celui du bouton, de façon à maintenir un jeu plus faible le long des bords, c'est-à-dire là où l'air ,s'échappe. Afin d'engendrer des forces de soulèvement et de centrage supplé mentaires, on peut prévoir des canaux sup plémentaires 17 et 18 conduisant de l'exté rieur de l'enveloppe à des points opposés de la cuvette.
Les canaux 16 et 16' pour l'entrée de l'air et les canaux correspondants 20 et 20' passent dans l'intérieur des paliers horizon taux 21 et 21' (fig. 4). Comme le montre le dessin, chacun desdits paliers est formé par un bouton creux 22 fixé sur l'intérieur de l'anneau vertical, par exemple au moyen de la vis de serrage 23.
Le canal annulaire 24 qui se trouve à l'intérieur de chacun .des; boutons est en communication avec les canaux dans l'anneau vertical et ledit canal conduit l'air aux canaux radiaux 25 et 2<B>Y</B> afin de former la pellicule d'air pour le palier et aux canaux 26@ et 26' reliés à, un canal commun 27 pour fournir l'air additionnel audit palier et aussi aux paliers .du rotor .38 ainsi que pour faire tourner ledit rotor.
Une .grande partie de l'air qui vient du canal 27 pénètre dans le canal 28 pratiqué dans la cuvette 21 et une partie de cet air pénètre dans la rainure annulaire 29 laquelle communique avec des canaux 30 (fig. 2) ménagés dans l'anneau de support 31 du rotor _38. L'air provenant desdits canaux passe par un canal annulaire 32 ménagé dans les, queues des boutons 33 qui constituent les tourillons du rotor;
l'air passe par un alésage central .34 -dans, lesdits boutons et s'échappe entre le bouton 33 et un creux 35 ménagé au centre du rotor 38.
Les tuyères. d'air 36, et 36' qui provo quent la rotation :du rotor 38 s'écartent, comme le montre le dessin, de chacune des ouvertures 28 afin de diriger l'air tangen tiellement contre les aubes 37 taillées sur la périphérie du rotor 38.
En raison -du fait que les tuyères de com mande 36 et 36' font partie de l'anneau de support -du rotor, ce dernier a unea liberté de mouvement de 3,60 autour de son axe horizontal, ce qui permet un angle illimité pour l'inclinaison transversale, l'ascension, la, descente et les "loopings" de l'aéronef sans qu'il en résulte un inconvénient pour le fonc tionnement normal du gyroscope.
Il est indispensable que des moyens soient prévus pour que l'axe de rotation du .gyro scope soit orienté ou, pour être, plus exact, pour que le gyroscope soit capable de main tenir normalement son axe de rotation per pendiculaire aux deux autres axes de liberté, à savoir l'axe horizontal 22 et l'axe vertical 10 afin que le gyroscope puisse, dans. la plus large mesure, maintenir ssa direction et, pour ce motif, il est préférable de reporter l'orientation de l'axe précité à la position de l'enveloppe de l'instrument ou de l'appa reil de navigation aérienne plutôt que de re courir à, des moyens quelconques agissant sous l'effet de la pesanteur,
moyens qui sont invariablement affectés par les forces d'accé lération.
Les moyen utilisés pour niveler ou pour redresser l'axe de rotation du gyroscope,<B>dé-</B> crits dans ce qui suit, entraînent une plus faible dérive en azimut pendant le nivelle ment ou le redressement que ce qu'on peut réaliser au moyen de la forme courante actuelle du gyroscope de direction parce que le couple d'orientation s'exerce toujours per- pendiculairement à l'axe 22 du gyroscope et parce que les paliers à air pratiquement sans frottement des anneaux à la Cardan n'en traînent pas le déplacement usuel faible. mais persistant autour -de l'axe qui reçoit le cou ple de précession.
A cet effet, on utilise de l'air pour orienter le rotor. De petites ouvertures 39 et .39', disposées l'une à l'opposé de l'autre, sont représentées (voir fig. 1 et 5) comme passant à travers la périphérie du bouton 22;
les deux ouvertures sont normalement cou vertes en partie par le bord horizontal d'en coches 40 pratiquées dans la cuvette 21 lors que le gyroscope est horizontal. Toutefois, lorsque le gyroscope s'incline autour de l'axe horizontal 22, une des ouvertures est recou verte plus que l'autre ou peut être fermée complètement, tandis que l'autre est complè tement ouverte, grâce à quoi un couple est exercé autour de l'axe vertical, couple qui provoque la précession du gyroscope autour de son axe horizontal de façon à rétablir l'horizontalité.
Il est par conséquent .clair que le gyroscope fonctionnera tout aussi bien lorsque l'anneau 31 est renversé par rapport à la position représentée sur la fig. 4. Les, encoches 40 sur la cuvette 21 auront alors tourné,de 180 et agiront dans le sens inverse, mais ceci est compensé par le fait que la rotation .du gyroscope sera renversée également au même point de vue et que, par conséquent, les forces de redressement eonve- nables seront maintenues.
L'échelle indicatrice 42 est représentée sur le dessin comme étant fixée sur l'anneau vertical et, dans le cas présent, elle est pourvue d'une .succession de chiffres. arbi traires placés à -des distances convenables et identifiés de façon à -permettre une modifi cation exacte déterminée d'avance du cap et à maintenir un trajet rectiligne lorsqu'on le désire. Pour ce motif, aucun organe de ré glage n'est représenté dans cette forme d'exé cution de l'invention.
L'invention peut tou tefois être appliquée tout aussi bien à un gyroscope de direction que l'on peut régler à partir d'un compas magnétique, comme on l'a représenté sur la fig. 6. Dans. cette forme d'exécution, l'échelle indicatrice 42' est pour vue d'une graduation en 360 et on a prévu un bouton de réglage 43 pour régler la posi tion de l'instrument en azimut et pour le bloquer en élévation.
En raison du fait que le dispositif re dresseur fonctionne tout aussi bien lorsque le gyroscope se trouve dans la position repré sentée -sur le :dessin que s'il se trouve ren versé par rapport à cette position, on peut faire fonctionner de chaque côté un dispositif de blocage représenté ,sur le dessin. A cet effet, on a muni la partie de support 21' formée,sur l'anneau de support 31 du rotor d'un plat supérieur 45 et d'un plat inférieur 46 contre l'un ou l'autre desquels l'organe de blocage 4 7 est susceptible d'appuyer, uui- vant le plat qui est dirigé vers le bas (voir fig. 7).
Au lieu de faire tourner le rotor par l'ac tion directe -de jets d'air, on peut le faire tourner par la réaction de jets d'air qui s'échappent tangentiellement de la périphérie dudit rotor. Ce cas est représenté sur la fig. 8, figure .sur laquelle on voit que de l'air est amené par l'ouverture centrale 24 du bouton de palier 33' qui supporte le rotor, dans un canal central 48 pratiqué dans le rotor 38', ledit canal central communiquant avec plusieurs canaux radiaux ou diamétraux 49, 50. Ces -derniers sont fermés à la surface du rotor et communiquent avec des canaux 51 sensiblement tangentiels, l'échappement tangentiel de l'air faisant tourner le rotor par réaction.
Il est évident que le's cuvettes et les bou tons de support peuvent respectivement se trouver soit sur l'organe externe, soit sur l'organe interne ou vice versa. C'est pour quoi sur la fig. 1 les boutons des paliers ver ticaux ont leur centre de courbure situé entre les deux paliers, bien que ces centres ne se trouvent pas exactement au milieu, tandis que les centres de courbure des paliers hori zontaux se trouvent à l'extérieur de l'instru ment.
Il en est de même pour les paliers du rotor représentés sur les fig. 2 et 8. Sur la fig. 9, on a montré comment les paliers du rotor peuvent être formés avec leurs centres dirigés l'un vers l'autre. Dans ce cas, la partie centrale du rotor est taillée de façon à former une surface convexe 52 et 52' de chaque côté et les cuvettes de support 53 et 53' sont formées avec des surfaces de support concaves.
Toutes les parties métalliques de l'instru ment seront de préférence en métal non ma gnétique. Elles peuvent être faites du même métal, par exemple un alliage d'aluminium ou du laiton, parce qu'on n'utilise pas de roulements à billes lesquels sont faits en acier. On supprime ainsi deux problèmes gênants: d'abord les perturbations dues à une dilata tion et une contraction inégale de métaux non semblables et, en second lieu, les déviations produites sur le compas magnétique par l'ai mantation des billes d'acier utilisées dans les paliers des gyroscopes construits jusqu'à pré sent.
La réduction du frottement permet aussi d'utiliser des rotors plus légers qui donnent des résultats aussi satisfaisants que les rotors lourds exigés pour vaincre le frottement des paliers à billes dans les types d'instrument actuellement en usage.
Les fig. 11. et 12 montrent comment les mêmes considérations peuvent être appliquées à un horizon artificiel. Dans ce cas, l'anneau de suspension 60 est supporté à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 61 et les paliers hori zontaux 62, 62' supportent les boutons 63 de l'anneau de suspension, lesdits boutons coopérant avec les cuvettes 64; chacune des cuvettes est pourvue de passages destinés à amener l'air servant de support dans les pa liers et de l'air additionnel qui est conduit par des ouvertures centrales 65 dans les bou tons à des canaux 66 qui se trouvent à l'in térieur de l'anneau de suspension. Lesdits canaux 66 conduisent aux paliers horizontaux 67, 67' qui supportent le carter 68 renfermant le rotor.
Chacun des paliers est, comme le montre le dessin, analogue aux paliers hori zontaux 21, 21' de la fig. 1; dans chacun des paliers l'air est l'élément de support et l'un de ces paliers au moins fournit de l'air à un canal 69 dans le carter pour faire tourner le rotor au moyen des tuyères 70 et également pour amener de l'air aux paliers supérieur et inférieur <B>71</B> et 72 (fig. 12) du rotor 73. Cette dernière fonction est assurée grâce au canal <B>75</B> qui conduit du canal 69 pratiqué dans le carter du gyroscope qui descend à travers le carter et qui se rend ensuite par la partie inférieure dudit carter aux canaux 76' prati qués dans le bouton 77 qui supporte le rotor de façon que celui-ci tourne autour d'un axe vertical.
Le canal central 76 communique normalement avec un trou 78 passant par le eentre du rotor et qui amène de l'air au bou ton 77' du support supérieur du rotor. De préférenee, le bouton inférieur 7'7 est pourvu d'un rebord 90 présentant une surface supé rieure plane sur laquelle la surface inférieure du rotor 73 repose lorsque de l'air n'y est pas amené. Toutefois, lorsque le rotor tourne, l'air s'échappant entre le bouton 77 et la cuvette 72 s'écoule vers l'extérieur entre ledit rebord et le rotor et contribue à supporter le poids du rotor sur la pellicule d'air ainsi créée.
On remarquera, que tous les paliers sont d'amples dimensions en comparaison des pa liers ordinaires à huile ou à billes, grâce à quoi les pressions par unité de surface des paliers sont maintenues suffisamment basses.
Dans les paliers horizontaux représentés sur la fig. 12, on remarquera qu'il n'y a pas de canaux conduisant à la moitié infé rieure du palier, le canal ou les canaux 90, 90' étant seuls employés parce que la pression principale exercée sur les paliers est dirigée vers le bas de manière que la pression prin cipale de l'air soit exercée vers le haut.
L'air d'échappement des tuyères utilisées pour faire tourner le gyroscope et pour les surfaces de support dans le carter du gyro scope descend par les ouvertures 80 dans une saillie creuse 81 présentant quatre ouvertures 82 dirigées en sens opposés, deux de ces ou vertures étant désignées par 82 sur la fig. 12 et une ouverture de l'autre paire étant dési gnée par 83. Des petits volets 84 susceptibles d'un mouvement pendulaire pivotent près de chacune des ouvertures de façon à redresser le gyroscope.
La barre d'horizon 85 est, comme le montre le dessin, pivotée en 86 sur l'anneau de suspension 60 et est reliée au carter 68 du gyroscope par une broche 87 à la façon usuelle. L'air pour le pivot avant 62' est, comme le montre le dessin, introduit dans l'ouverture 7 à partir d'une ouverture 88 qui s'étend dans le sens latéral et qui communi que avec l'atmosphère.