Héliostat automatique. La présente invention est relative à un héliostat automatique du type comportant un miroir mobile autour de deux axes perpendi- eulaires entre eux et commandé par un ou plu sieurs moteurs contrôlés par des contacteurs actionnés par les rayons solaires, de manière à ce que la direction des rayons réfléchis par le miroir mobile reste fixe dans l'espace.
On sait que, dans les appareils connus de ce genre, on prévoit pour le miroir deux mouvements différents autour des deux axes, savoir: un premier mouvement rapide permet tant de rechercher et de rattraper le soleil près une disparition momentanée ou prolon- a a gée, par exemple à son lever, et un mouve ment lent permettant au miroir de suivre avec précision les déplacements du soleil.
Ces deux mouvements sont obtenus, soit à l'aide de (leur moteurs différents, soit à l'aide de deux transmissions de démultiplication différentes, et contribuent à, augmenter l'encombrement et le prix de l'appareil. D'autre part, le poids des supports mobiles du miroir atteignant des valeurs considérables pour les appareils de grandes dimensions, il est nécessaire de disposer, pour le mouvement rapide, d'une puissance importante.
L'héliostat faisant l'objet de la présente invention a pour but de remédier à -ces incon vénients, et il est caractérisé par le fait que les organes supportant le miroir sont montés de manière à tourner autour de leurs deux axes avec un frottement très faible qu'ils ne comportent aucune autre liaison mécanique avec l'extérieur et qu'ils sont doués, par rap port à ces axes, de moments d'inertie de valeur importante.
On comprend en effet qu'en appliquant, par un moyen approprié, un faible oouple de va-leur constante aux organes mobiles de l'appareil qui sont montés pratiquement sans frottement, et doués de moments d'inertie im portants, ces derniers prennent un mouvement uniformément accéléré, d'abord très lent (par exemple un dixième de degré pour la première seconde), puis de plus en plus rapide (par exemple 90 au bout de 30 secondes), ce qui permet d'utiliser la phase de démarrage très lent pour suivre avec précision le soleil, et de se servir du même mouvement,
grâce à son accélération rapide, pour la recherche et le rattrapage du soleil.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'hélio stat faisant l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 en sont deux vues en élé vation dans lesquelles le miroir occupe deux positions différentes, décalées de 90 l'une par rapport à. l'autre, autour de l'axe vertical; Les fig. 3 à 6 concernent des détails çl'exé- cution des contacteurs thermométriques; La fig. 7 représente le schéma complet des connexions électriques.
L'appareil représenté au dessin comprend un miroir I fixé à un berceau 2 tourillonné autour d'un axe horizontal HH' .dans un cadre 3, pivoté autour d'un axe vertical VT", et comportant à cet effet, à sa partie supé rieure, un arbre 4 par lequel il est suspendu à, un -support en charpente métallique 5 au moyen d'un rouleau à billes 6 et, à sa partie inférieure, un arbre 4' tourillonné dans la pla que de base de l'appareil au moyen du rou lement 6'. Le berceau 2 et le cadre 3 sont de préférence en tubes d'acier soudés, ce qui leur assure une grande .rigidité et une grande légè reté.
La suspension du berceau 2 dans le cadre 3 est réalisée également par roulements à ai guilles (non-représentés), de manière à réduire le frottement au minimum. Le moment d'iner tie du berceau 2 par rapport à l'axe HH' est rendu considérable au moyen de deux masses 7, 7' qui lui sont fixées à .demeure, des masses de position réglable 8, 8' et 8" permettant d'otenir un équilibrage parfait. De même, des masses importantes 9, 9' sont fixées aux mon tants du cadre 3, de manière à augmenter le moment d'inertie de l'ensemble par rapport à l'axe VV'.
Afin de soustraire le miroir mobile à l'ac tion du vent, l'ensemble est disposé à l'inté- rieur .d'une cabine 10 ayant des parois et un toit vitré.
Toujours afin -de ne pas augmenter le frot tement, les supports mobiles - cadre 3 et berceau 2 - du miroir ne possèdent pour leur entraînement, aucune liaison mécanique avec l'extérieur, les moteurs de commande étant fixés sur ces supports mobiles mêmes. Dans l'exemple de réalisation représenté au des sin, de petits moteurs électriques 11 et 12 sont respectivement fixés sur le cadre verti cal 3 ,et sur le berceau 2, dont ils provoquent la rotation autour des axes VV' et HH' au moyen des petites hélices 13, 14 calées sur leurs arbres.
On peut également utiliser les moteurs électriques dont les rotors seraient calés respectivement sur l'arbre horizontal du berceau 2 et sur l'arbre vertical du cadre 3. tandis que leurs stators seraient fixés respec- tivëment sur le cadre 3 et sur le bâti de l'ap pareil.
L'alimentation en courant électrique des moteurs et des contacteurs est réalisée au moyen de deux fils ou tiges métalliques 1:J, 15' solidaires -du cadre vertical 3 et plongeant: dans deux rigoles 16, 16' remplies de mer cure et ménagées dans un plateau fixe isolant 17 solidaire du bâti de l'appareil, le courant étant .amené à ces rigoles 16, 16' par des con nexions 'fixes appropriées. Le courant est .mené au moteur du berceau au moyen de la . a melles métalliques de quelques centièmes de millimètre d'épaisseur, c'est-à-dire sans réac tions mécaniques gênantes.
Des freins 18, 19, commandés par les con tacteurs et serrés lorsque le miroir est dans la position cherchée par rapport au soleil, sont disposés sur l'arbre du cadre 3 et sur celui. du berceau 2.
Afin de pouvoir utiliser les mêmes mouve ments à la fois pour la recherche et le rat trapage rapides du soleil et pour les déplace ments lents -du miroir asservis aux déplace- ments du soleil, l'appareil comporte, pour la commande de la rotation autour de chaque axe, deux contacteurs thermométriques, dont l'un est actionné par les rayons solaires incidents et est disposé de manière à être éclairé dès que le soleil parait et à amener le miroir ap proximativement dans la position voulue,
et dont l'autre est actionné par les rayons so laires réfléchis par le miroir mobile I et éclairé seulement lorsque la position du mi roir est approximativement réglée, ce dernier contacteur thermométrique ayant pour objet 1c# réglage précis de la position du miroir.
Ces contacteurs thermométriques sont du type connu à mercure. Ils comportent (fig. 3) un tube de verre coudé 20 rempli -de mercure ci. comportant, à ses extrémités, des ballons en verre 21, 21' remplis d'hydrogène, et com portant éventuellement, d'une manière con nue, une pastille absorbante noircie destinée à. augmenter la, sensibilité et la rapidité des contacteurs. Le tube comporte trois électrodes, clorai l'une médiane 22 plongeant. toujours dans; le mercure, et les deux autres 23, 23' symétriques par rapport à la, première.
Entre les deux ballons 21, 21' est disposé un miroir 24, de manière à ce qu'un seul d'entre eux reçoive les rayons solaires à tout instant. Lorsque le ballon 21 est éclairé, le circuit se ferme par 22-23' et, lorsque le ballon 21' est éclairé, le circuit se ferme par<B>22-23,</B> le sens de rotation du moteur se trouvant in versé suivant que le courant passe par l'un ou l'autre de ces deux chemins.
Le contacteur 25 (fig. 1 et 2) commandant. <B>le</B> réglage grossier du mouvement autour de l'axe vertical, est fixé à l'extrémité supé rieure de l'arbre 4 du cadre 3 et protégé par une cloche en verre 26. Afin de diminuer l'encombrement de ce contacteur, le miroir 24 (fig. 4), séparant les deux ballons, est de hau teur réduite, et il est -complété par deux au tres miroirs 24' et 24" qui lui sont parallèles et qui sont disposés chacun au-dessus des ballons 25, 25', les faces, internes de .ces mi roirs étant noircies.
Afin d'augmenter la quantité de lumière tombant sur les têtes du contacteur, un miroir horizontal 27 est dis posé au-dessous d'elles, :de manière à réflé chir sur le contacteur les rayons solaires.
Le contacteur 28 (fig. 2) commandant le réglage grossier du mouvement autour de l'axe horizontal est fixé rigidement au cadre 3 supportant le miroir I. Le miroir 29 disposé entre les deux têtes 28, 28' du contacteur est pivoté sur le cadre 3 autour d'un axe horizon tal, et relié au miroir I, de manière à tourner deux fois plus vite que ce dernier, cette liai son étant telle que ce miroir 29 soit dans une position verticale lorsque le miroir principal 1 est horizontal, les rayons réfléchis par le miroir 1 étant dans le cas représenté dirigés toujours verticalement (vers le haut dans le cas de l'appareil représenté au dessin).
A cet effet, le miroir 29 repose, d'une part, sur le cadre 3 par un couteau 30, et il porte, d'autre part, une poulie 31 reliée par un câble 32 à une poulie 33 calée sur le tourillon du miroir 1, le câble 32 servant à la fois, à la suspension et à .1'-entrainement du miroir 29.
L'axe de rotation .du miroir est .disposé sensiblement à la hauteur des têtes 28, 28' du contacteur et le miroir présente une ôuverture allongée pour le passage du tube condé reliant les têtes 28, 28' du contacteur, de sorte que le miroir peut osciller avec une amplitude angulaire suffi sante de part et d'autre de la position verti cale sans heurter l'une ou l'autre des têtes 28, 28'.
Le miroir 29 est complété, sur ses deux faces, par deux miroirs latéraux obli ques 34, 34' et un miroir oblique inférieur 35, qui renforcent l'éclairement des têtes du con tacteur 28.
Les deux contacteurs 36 et 37 (fig. 2 et 5), destinés à commander le réglage précis des deux mouvements sont .disposés à angle droit au-dessus du miroir principal 1 (ou au dessous dans le cas où ce miroir réfléchit la lumière verticalement vers le bas), et ils sont actionnés par une partie du faisceau réfléchi capté par un miroir Mangin 51. Ce miroir produit une petite image du soleil sur les mi roirs elliptiques 38, 39, 38', 39'. Ces derniers miroirs renvoient les rayons solaires sur les têtes correspondantes des contacteurs.
Con tacteurs et miroirs elliptiques sont supportés par un bras 50 solidaire du cadre vertical 3. Les contacteurs précis comportent en outre (fig. 6) des filaments chauffants 40, 40' dis posés à l'intérieur des ballons 37, 37' (ou 38, 38') et montés en série dans. les circuits com- mandés par ces contacteurs.
Ces filaments chauffants -ont pour but de compenser la capillarité du mercure qui, au moment du fonctionnement, provoque une montée brus que de quelques millimètres de la colonne de mercure, qui ne redescend que lentement lors que le contacteur n'est plus éclairé, le rôle du filament 40 consiste donc à élever la pres sion dans la tête correspondante 37 du contac- teur, de manière à maintenir la colonne de mercure au voisinage de l'électrode 23 (ou 23'), c'est-à-dire au voisinage du point de rupture,
de sorte que le contact sera coupé dès que le contacteur cessera d'être éclairé d'une façon disymétrique.
Ainsi que .le montre la fig. 7, le courant alimentant les moteurs 11 et 12 de l'appareil est amené .des tiges 15, 15' par deux conduc teurs 60, 60'. Le conducteur 60, va directe ment aux deux moteurs. Les contacteurs ther mométriques sont montés en parallèle, les deux têtes correspondant au même .sens de rotation des moteurs des deux contacteurs de chaque moteur étant montées en parallèle sur les conducteurs 41, 41' et 42, 42'.
Sur chacun -de ces conducteurs sont montés des relais électromagnétiques 43, 43' et 44, 44', dont les armatures commandent des dérivations 45, 45' et 46, 46' du conducteur 60', les moteurs tournant dans un sens ou dans l'autre suivant que l'un ou l'autre de leurs relais est excité.
En série avec les relais commandant les mo teurs, sont également montés des électro- aimants 47 et 48, commandant les freins des deux mouvements de l'appareil, de sorte que le fonctionnement de l'un quelconque des quatre contacteurs provoque l'excitation d'un des électros, et partant le desserrage du frein correspondant.
Enfin, pour diverses raisons, dont la prin cipale est de faciliter le recalage de l'appareil le matin ou après un gros nuage, un rupteur thermométrique 49 à filament chauffant est chargé de mettre hors circuit les contacteurs de réglage grossiers dès que l'image du soleil se forme sur un des quatre miroirs elliptiques. A cet effet, le courant se rendant aux élec trodes centrales .des contacteurs de réglage précis 36 et 37 passe par le filament .disposé dans la tête du rupteur thermométrique 49.
Ce rupteur présente trois électrodes 52, 52', 52", c'est-à-dire -deux coupures et chacune de ces coupures coupe le courant dans l'un ou l'autre des contacteurs de réglage grossier 25 et 28. Le courant est rétabli dans ces derniers contacteurs lorsque les contacteurs de ré <B>glage</B> précis n'ont pas fonctionné depuis un certain temps, parce que le rupteur thermomé trique 49 ouvre le circuit sans retard appré ciable, mais le ferme avec un certain retard par suite du refroidissement lent de @sa tête.
Ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, le mi roir mobile 1 de l'appareil décrit renvoie cons tamment les rayons solaires suivant la verti cale vers le haut. Bien entendu, si on désire renvoyer les rayons réfléchis dans une direc tion quelconque autre que la. verticale, on dis posera à l'intérieur ou à l'extérieur de la ca bine vitrée 10, au-dessus ou au-dessous du mi roir 1, d'autres miroirs de préférence régla bles, et qui, pour plus -de simplicitié, n'ont pas été représentés au dessin.