<B>Dispositif calculateur pour</B> déterminer le <B>poids et la position du centre de gravité</B> <B>d'un corps portant une</B> charge Dans l'étude de construction et dans le fonctionnement des aéronefs, il est important que le poids et l'équilibre de l'aéronef et de sa charge soient fréquemment déterminés pour vérifier que le poids maximum admissible pour tout état particulier (par exemple pour le dé collage ou l'atterrissage) ne soit pas dépassé et que le centre de gravité soit placé dans des limites déterminées.
Il est possible dans la dis position de l'équipement ou dans la distribu tion de la charge payante de réaliser un état dans lequel le centre de gravité se trouve situé au-delà des limites admissibles, bien- que le poids total puisse être inférieur au maximum admissible ; en outre, par suite de la consom mation de combustible en vol, l'équilibre de l'aéronef peut être affecté nuisiblement. En conséquence, il est évident qu'un moyen facile et précis pour déterminer le poids et la situation du centre de gravité est de grande importance, étant donné que les calculs arithmétiques né cessaires pour fournir ces renseignements sont fastidieux et longs.
La présente invention a pour objet un dis positif calculateur pour déterminer le poids et la position du centre de gravité d'un corps por tant une charge, comportant trois supports d'indications susceptibles de coulisser les unis par rapport aux autres, caractérisé en ce que les indications disposées sur le premier sup port constituent une première échelle graduée disposée angulairement par rapport à une se conde échelle graduée placée sur le second support, un premier index disposé en face de ladite seconde échelle graduée,
le troisième support portant un second index placé égale ment en face de ladite seconde échelle gra duée, un bras indicateur articulé sur le troi sième support étant destiné à coopérer avec les indications portées par le premier support.
Le dessin annexé représente, à titre d7exem- ple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue en élévation en partie arrachée.
La fig. 2 en est une vue de côté.
La fig. 3 en est une vue analogue à la fig. 1, mais dans une autre position d'utilisa tion.
La fig. 4 est un diagramme géométrique illustrant la théorie de fonctionnement.
La forme d'exécution da dispositif repré sentée au dessin est formée de deux supports 10 et 12 comprenant respectivement deux rè gles coulissantes rectilignes disposées perpen diculairement l'une à l'autre.
Le second support 12 présente une face 13 sur laquelle est inscrite une échelle 14 gra duée en unités de 25 mm de longueur. pour représenter le déplacement horizontal d'une charge à partir d'un repère de référence, mar qué zéro, qui peut, par exemple, être le nez d'un aéronef ou le bord d'attaque de l'aile. L'échelle graduée représentée augmente d'une façon positive d'un côté du repère zéro et augmente d'une manière négative de l'autre côté. Les graduations de l'échelle 14 sont mar quées à la fois le long du bord intérieur 13a et du bord extérieur 13b de la face 13.
Un troisième support 15, comportant une surface 16 affleurant la face 13 et construit pour cou lisser dans des glissières internes 17 de cette base, porte un bras indicateur transparent 18 articulé sur un axe d'articulation 19. L'axe 19 est monté de façon à donner une certaine dureté de friction à l'articulation. La position de l'axe 19 par rapport à l'échelle graduée 14 est indiquée par un index 20 tracé sur la sur face 16 et aboutissant au bord 13a de l'échelle graduée.
Une ligne 21 est tracée le long du bras indicateur transparent 18 en direction ra diale par rapport à l'axe 19.
Le premier support 10 comporte une base 22 et un coulisseau 23, cette base étant mon tée perpendiculairement au second support 12 au moyen d'un guide 24 s'engageant dans des rainures 25 s'étendant à l'extérieur du second. support 12. Le coulisseau 23 est susceptible de se déplacer dans une fente 22a de la base 22. Une échelle graduée linéaire 26, graduée en unités de 500 kg est inscrite sur la face 27 de la base 22, ces graduations augmentant d'un zéro qui serait placé, s'il était marqué, sur une droite 15a (fig. 4) tracée parallèlement aux bords 13a et 13b en passant par l'axe 19.
Le coulisseau 23 comporte une surface 28 affleu rant la face 27 de la base 22 et est construit pour coulisser dans des rainures internes 29 de la base. La surface 28 porte une autre échelle graduée linéaire 30 graduée en unités de 500 kg et tracée suivant la même échelle que l'échelle 26, l'échelle 30 s'étendant à la fois en direction positive et en direction néga tive depuis un repère. zéro. Les graduations négatives sont placées sur le côté du repère zéro opposé à la règle coulissante 11 et les graduations positives s'étendent du repère zéro vers cette règle coulissante 11. Le repère zéro 31 est tracé transversalement au coulisseau 23.
Un trait de repère 32, coupant à angle droit le repère 31, est tracé sur le coulisseau 23. Un premier index 33 est tracé sur la base 22 près de l'extrémité de la fente 22a et vient aboutir sur le bord 13b. L'index 33 est un prolongement sur la base 22 du trait de repère 32 tracé sur le coulisseau 23.
Le premier support 10 comporte également un curseur transparent 34 supporté par des filets 35 s'engageant dans des coulisses exté rieures 36 ménagées dans la base 22. Une ligne 37 est tracée sur le curseur 34 transver salement aux échelles 26 et 30.
Dans des variantes, des verniers peuvent être prévus pour toutes les graduations.
Le fonctionnement du dispositif est illustré en considérant un problème de charge. On suppose qu'un aéronef ayant une tare ou poids à vide de 21 150 kg doit être chargé en com bustible, passagers et fret, représentés au ta bleau suivant. La position du centre de gravité de l'aéronef non chargé, par rapport au repère de référence choisi, est toujours déterminée pendant la construction, ainsi que les distances de ce repère aux centres de gravité des diverses cargaisons, des divers réservoirs à combustible et autres charges analogues. Ces distances ou bras de charge sont inclus dans le tableau.
EMI0002.0027
<I>Elément <SEP> Unités <SEP> Bras <SEP> de</I>
<tb> <I>de <SEP> de <SEP> poids <SEP> charge</I>
<tb> <I>charge <SEP> =1_ <SEP> kg <SEP> imité <SEP> de</I>
<tb> <I>25 <SEP> mm</I>
<tb> aéronef <SEP> non <SEP> chargé <SEP> . <SEP> 42300 <SEP> @-- <SEP> 445
<tb> réservoir <SEP> de <SEP> combus tible <SEP> en <SEP> bout <SEP> d'aile <SEP> <B>8000</B> <SEP> + <SEP> 495
<tb> réservoir <SEP> de <SEP> combus tible <SEP> près <SEP> du <SEP> fuse lage <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>11000</B> <SEP> -1- <SEP> 493
<tb> trente <SEP> passagers <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>6000</B> <SEP> +470
<tb> fret <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2000
<tb> soute <SEP> arrière <SEP> . <SEP> -I-- <SEP> 800
<tb> soute <SEP> avant <SEP> . <SEP> .
<SEP> +210
<tb> <B>69300</B> Comme le montre la fig. 3, le curseur 34 est réglé jusqu'à ce que la ligne 37 coïncide avec la graduation 42 300 sur l'échelle graduée 26. Ensuite, en immobilisant la règle coulis sante 11, on déplace le support 10 transver salement jusqu'à ce que l'index 33 coïncide avec la graduation -1- -445 de l'échelle 14. Ces deux opérations établissent le réglage de base. Les charges individuelles et leurs bras de charge correspondants sont maintenant appli qués un par un.
Pour additionner la charge de combustible du réservoir placé en bout d'aile de 8000 '/_ kg, le coulisseau 23 est déplacé jusqu'à ce que la graduation + 8000 de l'échelle 30 coïncide avec la ligne 37 du cur seur. Le bras de charge de combustible du ré servoir placé en bout d'aile est appliqué en déplaçant le support<B>15</B> jusqu'à ce que l'index 20 coïncide avec la graduation + 495 de l'échelle 14. Le bras indicateur transparent 18 est ensuite tourné jusqu'à ce que la ligne 21 traverse l'intersection du repère zéro 31 et du trait de repère 32 (fig. 3).
L'inclinaison du bras indicateur 18 par rapport au support 15 est alors maintenue et le support 10 est déplacé par rapport à la règle coulissante 11 jusqu'à ce que le trait de repère 32 soit placé au- dessous du point d'intersection de la ligne 21 et de la ligne 37. Le poids total de l'aéronef chargé et de cette charge de combustible est alors déterminé en déplaçant le curseur 34 jus qu'à ce que sa ligne 37 soit superposée au re père zéro 31 ; dans cette position, la ligne 37 coïncide avec la graduation 50 300 de l'échelle 26.
La position du centre de gravité de l'aéro nef ainsi chargé de combustible est lue sur l'échelle 14 en face de l'index 33 et est trou vée être + 453.
Pour comprendre la théorie de fonctionne ment, on suppose que la position du centre de gravité de l'aéronef chargé du combustible du réservoir placé en bout d'aile est de Y 25 mm à partir de la donnée de référence. Le poids de l'aéronef plus de combustible est de 42 300 + 8000 = 50 300'/E kg.
En relevant les moments autour de la donnée de référence, 50 300 X Y = 42 300 X 445 -1-- 8000 X 495 on obtient
EMI0003.0020
Le réglage de la fig. 3 est représenté géo métriquement à -la fig. 4, dans laquelle, pour plus de simplicité, l'échelle graduée 14 est re présentée superposée à la droite 15a. On re marque que, lorsque la graduation + 8000 se trouvant sur le coulisseau est placée en face de la graduation 42 300 sous la ligne 37, le repère zéro 31 est ainsi placé en face de la graduation 50 300, de sorte qu'en élevant la ligne 37 à la ligne de charge zéro, on peut lire le poids de l'aéronef, plus le combustible, comme décrit ci-dessus.
On remarque qu'un triangle rectangle<I>ABC</I> est défini par le trait de repère 32, la droite 15a et la ligne 21, puis que
EMI0003.0024
la ligne 37 coupe la ligne<I>AB</I> en D et la ligne <I>AC</I> en E et, de triangles semblables, on a
EMI0003.0025
ou
EMI0003.0026
mais on a trouvé qu'en relevant les moments, on a:
EMI0003.0027
En conséquence DE = Y-445 Ainsi, en amenant le trait de repère 32 à la position en traits interrompus représentée à la fig. 4, où il passe par le point E, on peut lire Y sur l'échelle graduée 14 comme -I- 453.
Il ressort clairement de ces explications que le dispositif fonctionne. suivant le principe des triangles semblables ; il n'est pas nécessaire que le triangle<I>ABC</I> soit un triangle rectangle et les supports 10 et 12 ne sont par conséquent pas nécessairement perpendiculaires l'un à l'au tre.
De même, la construction peut être sim plifiée en supprimant le coulisseau 23 et le curseur 34 parce que, si le trait de repère 32 et l'index 33 placé dans son prolongement sont tracés le long du bord de l'échelle graduée 26, l'opérateur peut additionner les poids par simple opération arithmétique et régler la ligne 21 au point approprié le long de l'échelle gra duée 26. Le dispositif peut, en conséquence, être considéré comme comprenant une base 22, un support 12, un troisième support 15 et le bras indicateur articulé 18.
En revenant à la description de la manipu lation du calculateur, par une série d'opéra tions analogues à celles déjà décrites, les char ges de combustible du réservoir d'aile placé près du fuselage, des passagers et du fret, sont additionnées en amenant le poids total. à 69 300'/_ kg, ce qui est naturellement le total de la colonne de poids de la table et, en sup posant que tout le fret est arrimé dans la soute arrière, on trouve que la position du centre de gravité de l'aéronef complètement chargé est 471 unités de 25 mm à l'arrière du repère de référence.
On suppose à présent que l'aéronef consi déré dans cet exemple a un poids total admis sible maximum pour le décollage de 70 000 '/, kg et que pour la stabilité le centre de gra vité doit être placé entre 450 et 465 unités de 25 mm à l'arrière du repère de référence. On voit, par ce qui précède, que l'aéronef, en sup posant qu'il soit chargé du poids total maxi mum admissible, a une répartition de charge qui place la position du centre de gravité à l'extérieur des limites admissibles. Pour corri ger cet état, une charge de 1000 '/2 kg peut être retirée de la soute arrière de fret et placée dans la soute avant. L'effet de ce changement sur la position du centre de gravité peut être déterminé facilement par le dispositif de la manière suivante.
Il est tout d'abord nécessaire d'indiquer le retrait des l000'/_ kg de charge à une distance de 800 unités de 25 mm en arrière de la don née de référence. Le coulisseau 23 est déplacé jusqu'à ce que la graduation - 1000 coïncide avec la ligne 37. Le support 15 est déplacé jusqu'à ce que l'index 20 coïncide avec la gra duation -I- 800 de l'échelle graduée 14.
L'in dicateur 18 est tourné jusqu'à ce que sa ligne 21 soit placée au-dessus de l'intersection du repère zéro 31 et du trait de repère 32, puis, tandis que l'inclinaison entre le bras indicateur 18 et le support 15 est maintenue, le support coulissant 10 est déplacé jusqu'à ce que la ligne 21 soit placée au-dessus de l'intersection du trait de repère 32 et de la ligne 37.
Le cur seur est ensuite déplacé jusqu'à ce que sa ligne 37 soit placée au-dessus du repère zéro 31, indiquant une charge totale de 68<B>300'/2 kg</B> sur l'échelle 26, et que l'index 33 coïncide avec l'échelle 14 pour indiquer que la position du centre de gravité, à cet état de charge, est à 466 unités de 25 mm en arrière de la donnée de référence.
De la manière précédemment décrite, on effectue maintenant des réglages pour la charge de 1000'/: kg replacée dans l'aéronef dans la soute avant, ayant un bras de charge de 210 unités de 25 mm en arrière du repère de réfé rence, et on constate que le poids total de l'aéronef chargé est de nouveau de 69 300 '/_ kg, mais avec un centre de gravité situé à 462 unités de 25 mm en arrière du repère de référence, dans les limites admissibles.
L'exemple qui précède illustre la manière dont les charges et leurs bras de charge respec tifs peuvent être additionnés ou soustraits au moyen du dispositif pour déterminer la posi tion résultante du centre de gravité. Toutes les échelles graduées sont linéaires et le dispositif calculateur n'est pas limité dans son applica tion à un aéronef particulier quelconque. En considération des dimensions, il est rationnel de limiter la portée de l'échelle graduée 26 ; par exemple, l'échelle graduée représentée aux dessins est applicable à des avions de 10 à 35 tonnes et l'échelle graduée n'est pas beaucoup prolongée au-delà de ces extrêmes.