Compas zénithal pour le relèvement des angles de tangage @ et de roulis à bord d'un véhicule La présente invention se rapporte à un compas zénithal, c'est-à-dire à un repère de verticale pour le relèvement et la transmission des angles de tangage et de roulis à bord d'un véhicule.
On sait qu'un tel appareil doit pouvoir être soumis, sans subir de déviations prohibitives, aux différentes accélérations qui se manifestent à bord des navires, ainsi qu'aux réactions des dispositifs de relèvement et de transmission des angles de tangage et de roulis.
On sait également que la réalisation d'un tel appareil présente de nombreuses difficul tés, en particulier en ce qui concerne, d'une part, la génération et l'application d'un couple tendant à annuler, sur le système mobile réali sant le repère, l'effet de la force centrifuge qui se manifeste à bord lors de la giration du na vire et, d'autre part, l'établissement d'un réseau d'alimentation en courant éléctrique laissant toutes les libertés désirables à l'ensemble des articulations de suspensions dudit système.
Une autre difficulté est due au fait qu'il est pratiquement nécessaire de donner à l'ensem ble du système mobile un caractère pendulaire complexe, résultant de moments statiques inégaux par rapport aux axes respectifs de re lèvement des angles de roulis et de tangage, afin d'obtenir en toutes circonstances la stabi- lité et la précision de fonctionnement désira bles.
Dans l'appareil qui fait l'objet de la pré sente invention, les difficultés précitées sont soit éliminées, soit réduites dans une très large mesure.
L'appareil conforme à l'invention est ca ractérisé par le fait qu'il comprend deux élé ments pendulaires coaxiaux suspendus, cha cun, l'un suivant une ligne de tourillonnement perpendiculaire à celle de l'autre, à un cadre de cardan, les deux cadres de cardan étant eux mêmes suspendus suivant deux lignes de tou- rillonnement respectives perpendiculaires l'une à l'autre, à un bâti commun fixe, le relèvement des angles de tangage et de roulis étant opéré par rapport à ces deux dernières lignes de tou- rillonnement,
à l'aide de deux transmetteurs fixés sur le bâti, le premier desdits éléments pendulaires, appelé élément pendulaire stabi lisé, étant stabilisé par deux groupes de gyro scopes jumelés, tandis que le cadre die cardan auquel il est suspendu est soumis à l'influence d'un volant compensateur à axe de rotation perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhi cule et parallèle à la ligne de tourillonnement de cet élément pendulaire stabilisé, le deuxième élément pendulaire, appelé fantômé,
étant so lidaire du premier dans ses oscillations par rapport à la verticale autour du point commun de rencontre des lignes de tourillonnement des éléments pendulaires et de leurs cadres de cardan.
Dans les dessins annexés on a représenté, plus ou moins schématiquement, et ci-après on a décrit, à titre d'exemple, un mode particulier de réalisation d'un appareil conforme à'l'in- vention, supposé être monté sur un navire.
Dans les dessins la fig. 1 est une coupe verticale perpendi culaire à l'axe longitudinal du bâtiment; la fig. 2 est une coupe verticale parallèle à l'axe longitudinal du bâtiment; la fig. 3 est une coupe axiale du volant de compensation de giration ; la fig. 4 est une vue partielle schématique, en perspective, montrant les différentes articu lations de la suspension ; la fig. 5 est un double diagramme montrant l'action compensatrice du volant compensa teur. Dans ces figures, 1 désigne le bâti fixe solidaire du bâtiment.
Sur ce bâti est articulé, par des tourillons 2 et 2' perpendiculaires à l'axe longitudinal du bâtiment, un cadre 3 qui constitue l'élément de référence pour le relèvement des angles de tan gage et qui porte, à cet effet, un secteur denté 4 avec lequel engrène le pignon 5 d'un trans- metteur 6 fixé sur le bâti.
Au cadre 3 est suspendu, par des touril lons 7 et 7' dont l'axe est perpendiculaire à celui des tourillons 2-2', un pendule 8 appelé fantôme.
Sur ce bâti 1 est, d'autre part, articulé, par des tourillons 9-9' parallèles à l'axe longitudi nal du bâtiment, un cadre 10 qui constitue l'organe de référence pour les angles de roulis, et qui porte à cet effet un secteur denté 11 avec lequel engrène le pignon 12 d'un trans metteur 13 fixé sur le bâti.
Au cadre 10 est suspendu, par des touril lons 14-14' dont l'axe est perpendiculaire à celui des tourillons 9-9', un pendule 15 stabi- lisé, de façon connue, par deux groupes de gyroscopes jumelés 16 et 16'.
Les lignes de tourillonnemerït 2-2', 7-7', 9-9' et 14-14' se rencontrent en un même point 0 (fig. 4).
A sa partie inférieure, le pendule 15 porte un doigt sphérique 17 engagé dans un guide solidaire du pendule 8, en sorte que ces deux pendules sont solidaires l'un de l'autre dans leurs mouvements par rapport à la verticale autour du point commun 0.
Sur le cadre 10, qui supporte le pendule 15, est fixé, par l'intermédiaire d'un étrier 19, un carter 20, à l'intérieur duquel est disposé un volant de compensation.
Comme le montre la fig. 3, les deux flas- ques 21 et 22 du carter 20 portent, d'une part, les paliers du volant de compensation 23, muni des masses rotoriques feuilletées 24 et 25 et, d'autre part, les stators 26 et 27 bobinés dif féremment pour l'obtention dé deux vitesses différentes.
Sur le cadre 3 est fixée une masse 28 dont la distance par rapport à la ligne de tourillon- nement 2-2' du cadre est réglable ; cette masse détermine le caractère pendulaire de l'ensem ble des deux pendules par rapport à la ligne 2-2', tandis que le caractère pendulaire de l'en semble, par rapport à l'axe 9-9', est déterminé par une masse 29 fixée au-dessus du carter 20 du volant compensateur.
Le volant de compensation 23 est soumis à un couple gyroscopique fonction de sa pro pre vitesse et de la vitesse angulaire de gira tion du bâtiment.
On conçoit que, pour une certaine vitesse de rotation du volant 23, en grandeur et en sens, le couple gyroscopique auquel ce volant donne naissance, pendant la giration du bâti ment, puisse compenser la force centrifuge ap pliquée au pendule.
Toutefois, pour obtenir la compensation complète, il faudrait régler d'une façon conti nue la vitesse de rotation du volant, en fonc tion de la vitesse du bâtiment.
En limitant le réglage à deux vitesses pri vilégiées, par exemple 14 et 21 naeuds, l'erreur de verticale apparente pourra être limitée, quelle que soit la vitesse du bâtiment, à une faible fraction de l'erreur qui aurait pu être observée en l'absence de cette compensation.
Dans le diagramme supérieur de la fig. 5, la parabole 30 représente l'accélération centri fuge et, par conséquent, la déviation que ten drait à prendre l'ensemble pendulaire en fonc tion de la vitesse du bâtiment, tandis que la ligne brisée 31 représente la réaction gyro scopique de compensation due au volant 23, la rotation de ce dernier étant portée de l'une à l'autre de ces vitesses de régime lorsque la vitesse du bâtiment passe par la valeur théori que de 17,5 naeuds.
Dans le diagramme inférieur de la fig. 5, les parties hachurées représentent les erreurs restantes sur la verticale donnée par le repère, pour différentes vitesses du bâtiment. Ces diagrammes sont établis pour les vi tesses privilégiées de 14 et 21 naeuds ; les nom bres portés en abscisse et en ordonnée expri mant respectivement la vitesse en noeuds et la déviation du repère en degrés, par rapport à la vitesse vraie.
Il y a lieu de remarquer que le couple d'accélération angulaire, qui se manifeste pen dant le passage de l'une à l'autre des vitesses de régime du volant, n'a aucune influence per turbatrice sur le repère, car il trouve totale ment sa réaction sur le bâti 1 par l'intermé diaire des tourillons 9-9'. On remarquera, d'autre part, que l'angle de tangage donné par l'appareil est exactement l'angle de tangage tel qu'il est défini de façon usuelle. Par contre, l'angle de roulis donné est l'angle de rotation autour de l'axe longitudinal du bâtiment, lequel n'est pas horizontal lors qu'il y a tangage. L'erreur commise, pour des angles de tangage inférieurs à 5 degrés, reste assez faible pour pouvoir être négligée.
On remarquera enfin que les différentes articulations peuvent garder leurs plus grandes libertés, les liaisons à établir entre le bâti et l'ensemble pendulaire étant ramenées à la seule alimentation des gyroscopes et du volant compensateur, assurée par un seul type de courant électrique.
D'autres formes d'exécution sont possi bles.
C'est ainsi que, par exemple, dans le but de réduire la hauteur de l'appareil, les deux groupes de gyroscopes jumelés pourraient être disposés sur un seul étage de l'élément pendu laire stabilisé, le jumelage étant alors obtenu par un dispositif de bielles de la façon connue, au lieu d'un engrènement de secteurs dentés tels que ceux figurant sur les dessins annexés.