Appareil comprenant un baromètre à mercure.
La présente invention vise à fournir un appareil comprenant un baromètre à mercure qui permette d'obtenir directement, de façon précise et rapide, à la suite du simple pointage d'non viseur sur l'extrémité de la colonne de mercure, la valeur de la pression atmosphérique sans qu'il soit nécessaire que l'observateur effectue une correction de température.
L'appareil objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il présente un viseur monté sur un coulisseau mobile verticalement sous la commande d'une vis micrométrique, et au moins un compteur de révolutions entraîné rotativement par cette vis, ce viseur présentant un repère servant de réticule, mobile par rapport au eoulisseau, et dont la position est commandée par des moyens réagissant à la température, le tout agencé de sorte que ledit compteur indique directement la pression atmosphérique lorsque le viseur est pointé sur l'extrémité de la colonne de mercure, les corrections nécessaires par les variations de température étant réalisées automatiquement du fait du déplacement dudit repère par rapport au coulissenu.
Dans une forme d'exécution préférée de cet appareil, les compteurs sont au nombre de deux, entraînés à partir de la vis micrométrique dans des rapports différents tels que l'un des compteurs indique la pression actuelle au poste de mesure et l'autre la pression réduite au niveau de la mer, ces compteurs présentant de préférence un dispositif d'impression afin d'éviter toute erreur de transcrip- tion lors du relevé des valeurs.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue en élévation.
Les fig. 2 et 3 sont des vues de détail à plus grande échelle.
La fig. 4 en est une vue partielle en coupe selon la ligne 4-4 de la fig. 1 et à plus grande échelle.
La fig. 5 est une vue selon la flèche A de la fig. 4, à plus grande échelle et avec arrachement partiel.
La fig. 6 est une coupe selon la ligne 6-6 de la fig. 5.
Les fig. 7 et 8 sont des vues schématiques données à titre explicatif.
L'appareil représenté, prévu pour une station météorologique d'aéroport, comprend, suspendu en 1 sur une plaque de support 2 destinée à être fixée à une paroi, un baromètre à mercure à cuvette fixe de modèle courant, schématiquement représenté en 3 à la fig. 1. Dans des paliers pratiqués dans deux pattes 4 et 5 solidaires de la plaque de support 2, est montée rotativement une vis micrométrique 6 sur laquelle est vissé un écrou 7 supportant une lunette 8 décrite en détail par la suite qui constitue un viseur destiné à être pointé sur l'extrémité de la colonne de mercure du baromètre. Comme représenté à la fig. 4, cet écrou 7 est engagé par une rainure 9 qu'il présente, sur sa face postérieure, sur une tige de guidage verticale 10 disposée entre les pattes 4 et 5.
L'écrou 7 constitue ainsi un coulisseau mobile verticalement dont les déplacements le long de la tige 10 qui l'empêche de tourner sont commandés par la vis 6. Cette dernière est maintenue contre la patte 5 par un dispositif de rattrapage de jeu 11, représenté en détail à la fig. 2, et qui est constitué par un ressort 12 comprimé entre deux rondelles 13 et 14 prenant appui,. la première sur la face inférieure de la patte 5 et, la seconde, sur une goupille 15 solidaire de la vis 6.
La vis 6 est accouplée par son extrémité inférieure à un axe de commande 16 coaxial à ladite vis et logé dans des paliers pratiqués dans deux pattes 17 de la plaque 2. Cet axe 16 est rendu rotativement solidaire de la vis 6 du fait d'un accouplement 18 réalisé entre eux comme représenté à la fig. 2 et porte à son extrémité inférieure un poulet 19.
On comprendra aisément que toute rotation du poulet 19 transmise à la vis micrométrique 6 par l'axe 16 provoque un mouvement de translation de l'écrou 7 et de la lunette 8 qu'il porte, vers le haut ou vers le bas, selon le sens de rotation du poulet 19.
L'appareil comprend en outre deux compteurs de révolutions similaires 20 et 21 disposés sur une plaque de support 22 également destinée à être fixée à la paroi et qui sont entraînés tous deux à partir de l'axe 16, le premier par une roue de champ 23 engrenant avec un pignon 24 monté sur un axe de renvoi 25 logé dans un palier pratiqué dans une patte 26 de la plaque 2, et le second par une roue de champ 27 engrenant avec un pignon 28 monté sur un axe de renvoi 29 supporté par une patte 30. Les axes de renvoi 25 et 29 sont respectivement accouplés à des axes d'entrée 31 et 32 des compteurs par l'intermédiaire d'accouplements élastiques identiques 33 (voir fig. 3) comprenant un ressort hélicoïdal 34 dont les extrémités sont solidaires de deux bagues 35 goupillées, l'une sur l'axe de renvoi et l'autre sur l'axe d'entrée du compteur.
Les compteurs de révolutions 20 et 21 sont des compteurs totalisateurs à cinq tambours et dispositif d'impression, de construction bien connue, qui permettent, en plus de la lecture du résultat présenté sous une fenêtre 36, l'impression de ce dernier sur une fiche introduite dans une fente 37 du compteur, lors de l'actionnement d'un levier de commande 38 disposé sur le côté de ce dernier. Pour des raisons expliquées par la suite, ils sont entraînés à partir de l'axe 16 dans des rapports différents par l'intermédiaire des accouple- ments légèrement élastiques 33 qui permettent l'arrondissement au dixième de tour de la position angulaire des axes d'entrée des compteurs lors de l'actionnement du dispositif d'impression.
Avant de décrire dans ses détails la lunette de visée 8 et le fonctionnement de l'appareil, précisons que la connaissance de la valeur actuelle exacte de la pression atmosphérique au niveau d'un aérodrome constitue un élément important pour la sécurité des avions atterrissant par mauvaise visibilité. Cette grandeur peut être exprimée de diverses manières, les plus couramment employées étant désignées dans le code Q de l'aéronautique par les groupes if% , pression au niveau de la piste, et QNH , réglage de l'altimètre, un altimètre réglé sur le QFE indiquant zéro une fois l'avion posé sur la piste, alors qu'un altimètre réglé sur le QNH indiquera l.alti- tude de la piste.
Dans l'appareil représenté, le compteur 20 est destiné à indiquer la pression au niveau de la piste (QFE) et le compteur 21, celle de réglage de l'altimètre (QNH) ou pression réduite au niveau de la mer. Le QNH pouvant être représenté avec une approximation suffisante par une fonction linéaire du QFE, ce résultat est obtenu si le compteur 20 est bien amené à indiquer le QFE comme expliqué par ]a. suite, par le choix de rapports de transmission appropriés différents pour les trains d'engrenages 23-24 et 27-28.
Par un choix approprié du pas de la vis 6 et du rapport de transmission du train dén- grenages 23-24, il est aisé d'obtenir que le compteur 20 puisse être gradué directement en millibars, c'est-à-dire que l'axe d'entrée du compteur tourne d'un tour par exemple pour mi déplacement de la lunette de visée 8 égal à mie hauteur de colonne de mercure équivalente à un millibar à la température d'emploi moyenne de l'appareil.
Pour une température moyenne de 230 telle qu'elle est adoptée pour l'appareil repré senté et pour la constante de gravitation nor male g, i5, la longueur de la colonne de mer- cure correspondant à un millibar pour le type de baromètre employé est de 0,73431 mm pour les conditions de l'aéroport de Genève
Cointrin auquel l'appareil est destiné (altitude 424 m/mer, latitude 460 14' N); la correction pour tenir compte de la gravité locale qui reste inférieure à un centième de millibar pour un domaine d'utilisation de + 30 millihars à partir d'une pression d'utilisation moyenne pouvant sans inconvénient être né gligée.
Dans l'appareil représenté, la vis 6 a un pas de 1 mm et les roues 23 et 24 présentent respeetivement 64 et 47 dents, de telle sorte que le compteur 20 est bien entraîné d'un tour pour un déplacement vertical de. l'écrou
47 de - 0,73439 mm, l'erreur relative infé-
64 rieure à l/loooo restant négligeable pour le domaine d'utilisation limité de l'appareil.
La correction de température qui ne peut être négligée pose un problème plus complexe, car elle est théoriquement proportionnelle à la fois à la température et à la hauteur de la colonne de mercure. L'introduction dans l'appareil d'une correction proportionnelle à ces deux variables imposerait un mécanisme com- pliqué et difficile à réaliser avec la préeision requise.
Pour éliminer cette diffieulté, les éléments de l'appareil (pas de la vis 6 et nombre des dents des engrenages 23/24) ont été calculés de manière que le compteur indique la pression exacte en millibars non pas à la température de 0 , mais à celle de 230 qui est une température moyenne observée dans ae local destiné à loger l'appareil.
Grâce à ce fait, la correction à apporter est proportionnelle non plus à la température, mais seulement à la différence entre celle-ci et 230, cette différence ne dépassant pas 8" en plus ou en moins pour le domaine de température compris entre 15 et 31 retenu pour l'utilisation de l'appareil représenté, et restant suffisamment petite pour que l'approximation obtenue en prenant une hauteur barométrique moyenne soit encore suffisante, la correction pouvant alors être considérée comme une fonction linéaire de la seule température.
Dans l'appareil représenté, cette correction est réalisée automatiquement, sans aucune intervention de l'observateur, du fait du déplacement proportionnel à la température d'un repère mobile 39 (voir fig. 5 et 6) servant de réticule pour la lunette 8. Comme représenté aux fig. 4 à 6, cette limette à vision latérale présente un corps tubulaire 40 fixé sur la face antérieure de l'écrou 7, dans lequel est disposé un objectif 41 et un miroir plan 42 incliné à 450 sur l'axe, qui renvoie l'image réelle inversée dans le plan B d'un diaphragme de champ 43 où elle est observée au moyen d'un oculaire positif 44.
L'optique de la lunette est réalisée de manière que l'image réelle inversée 54 de l'extrémité de la colonne de mercure soit obtenue en vraie grandeur dans le plan B du diaphragme de champ, le repère mobile 39, constitué par la partie supérieure du bord d'un disque très léger 45 monté sur un axe 46, étant situé également dans ce plan B, de manière à former un écran masquant la partie inférieure du champ de la lunette (voir fig. 5 et 6). La position angulaire de ce disque logé dans un boîtier latéral 47 de la lunette et dont le centre 48 est excentré par rapport à son axe de pivotement 46 est commandée par un élément bimétallique 49, en forme de spirale, concentrique à l'axe de pivotement 46. qui est fixé par son extrémité intérieure à cet axe et par son extrémité extérieure à un point d'attache 50 de position réglable.
La portion du bord du disque 45 passant dans le champ de la lunette lors de sa rotation correspondant à un écart de température de 80 en plus ou en moins de 230 (segments de 30 de part et d'autre de la position moyenne représentée à la fig. 5), peut être assimilée à une développante de cercle dont le cercle générateur a son centre sur l'axe de pivotement du disque 45, le rayon et l'excentricité du disque étant tels que la hauteur de la partie du bord du disque vue dans le champ de la lunette varie dans un sens ou dans l'autre de 0,12 mm par degré d'écart mesuré par rapport à la température de référence de 23O.
Cette longueur de 0,12 mm correspond à la variation de longueur lors d'une différence de température de 1" d'une colonne de mercure correspondant à 23 à la pression moyenne de 966 millibars, observée à Genève-Cointrin, les variations maximum de pression + 30 millibars, et de température Q 8 C admises entraînant dans les plus mauvaises conditions une erreur ne dépassant pas 0,028 mm, soit 0,04 millibar, ce qui est négligeable.
A la fig. 5, le disque 45 est représenté dans sa position moyenne (température de réfé rence 23O C), les fig. 7 et 8 montrant respectivement la position prise par le bord du disque dans le champ de la lunette lorsque la température est de 310 pour la fig. 7 et de 15 pour la fig. 8.
(Il va sans dire que le déplacement du repère ne peut être basé directement sur la variation de longueur de la colonne de mercure que pour autant que l'image réelle formée dans le plan du disque soit bien en vraie grandeur.)
On comprendra aisément de ce qui précède qu'une fois dûment réglé, le compteur 20 indiquera bien la pression actuelle au poste de mesure (QFE) après simple pointage de la lunette 8 entraînée par la vis 6 sur l'extrémité de la eolonne de mercure, la position du repère mobile dans le champ de la lunette variant automatiquement avec la température, comme représenté aux fig. 5, 7 et 8, et l'observateur n'ayant ainsi à effectuer aucune correction sur le résultat donné par le compteur.
Il y a lieu de remarquer que le disque 45 présente à sa base un index 51 qui se déplace devant une échelle de température 52 disposée sur le bord d'une fenêtre 53 pratiquée dans le boîtier 47 et que le bon fonctionnement du disque mobile peut ainsi être aisément contrôlé en tout temps par simple eomparaison de la température indiquée et de la température lue sur un autre thermomètre de contrôle.
Comme indiqué précédemment, la relation entre la pression au niveau de la piste QFE et la pression de réglage de l'altimètre QNII peut être considérée comme une fonction linéaire et pour Genève-Cointrin, on a calculé
que S QFE = 0, 95991. que A QNX
Pour que le compteur 21 une fois réglé indique bien la pression QNH, il faut donc que le rapport de transmission des engrenages 27/28 soit tel que le compteur tourne d'un tour pour un déplacement de la lunette de:
0,73431 (longueur du millibar) X 0,95991
= 0, 70487 mm, les engrenages 27/98 devant ainsi avoir un rapport de transmission de 1/0,70487 qui peut être obtenu avec une approximation suffisante avec des roues 27 et 28 ayant respectivement 61 et 43 dents.
On voit que pour un domaine de pression de 966 millibars Q 30 millibars et de tempé rature de 230 C + 8O C, l'appareil représenté permet d'obtenir à la suite d'un simple pointage de la lunette sur l'extrémité de la colonne de mercure, d'une part, la pression actuelle
QFE et, d'autre part, la pression réduite au niveau de la mer QNH indiquées directement par les compteurs 20 et 21 et qui peuvent être imprimées afin d'éviter toute erreur de transcription.
L'appareil représenté offre ainsi les qualités suivantes:
1" Simplicité de manoeuvre, l'observateur n'ayant qu'un poulet à tourner pour pointer la lunette et aucune correction de température à effectuer.
2O Simplicité et sécurité de la lecture des résultats donnée au dixième de millibar (les compteurs présentant un premier tambour indiquant le dixième de tour).
3 Impression des résultats, de sorte qu'ils peuvent être communiqués par écrit, sans devoir être lus en évitant ainsi toute erreur de transcription.
4O Sécurité de repérage du niveau de mercure, élimination des erreurs de parallaxe du fait de l'emploi d'une lunette donnant une image réelle dans le plan du repère 39.
Bien que l'emploi d'une lunette de visée présente le grand avantage d'éliminer tout risque d'erreur de parallaxe, l'appareil selon l invention peut être équipé, dans des variantes, de viseurs d'autres types, pour autant qu ils comprennent également un réticule ou autre repère mobile déplacé automatiquement pour effectuer la correction de température.
A ce sujet, il y a également lieu de préciser que d'autres types de réticules mobiles, à translation par exemple, ou d'éléments de commande sensibles à la température, peuvent être utilisés.
L'invention n'est pas non plus limitée au type de compteurs totalisateurs à tambours et dispositif d'impression mentionné. Elle peut, bien entendu, en vue d'autres utilisations, ne comporter qu'un compteur, ou plus de deux compteurs.