Gyroscope indicateur du nord géographique
Les gyroscopes de ce genre sont basés sur le principe d'un gyro suspendu à un fil ou à un ruban très mince.
L'appareil du Dr Fritz Mueller fait exception à cette règle; il comporte une sphère intérieure sustentée par un fluide à l'intérieur d'une sphère extérieure montée sur un arbre vertical commandé par un moteur électrique. La rotation de la sphère intérieure (gyrostat) est produite par le frottement (viscosité) de l'air r entre les deux sphères.
Ces appareils peuvent être employés en géodésie et en navigation. Ils ne conviennent pas pour les mines grisouteuses à cause des moteurs électriques.
Le gyroscope faisant l'objet de cette invention ne comporte pas de moteur électrique, ni de ruban de suspension; il peut donc s'employer dans les mines grisouteuses. Lu peut être très léger (une forme d'exécution préférée pèse environ 600 g) et peut facilement être monté sur les théodolites.
Ce gyroscope comporte un gyrostat sphérique sustenté et propulsé par un fluide gazeux, monté dans deux paliers en forme de calotte sphérique. Il est caractérisé en ce que l'axe de rotation du gyrostat tourne dans deux paliers montés dans une douille qui pivote dans deux paliers à frottement fluide montés dans l'axe vertical du gy Gyroscope.
Le système du gyrostat sphérique qui se meut entre des paliers à frottement fluide est connu. Un tel système est décrit, par exemple, dans le brevet U.S.A.
No 2688805.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple, dans les fig. 1 à 7.
La fig. 1 est une coupe par l'axe vertical du gyroscope.
La fig. 2 est une coupe verticale partielle par une des vis d'assemblage.
La fig. 3 est une vue de face montrant un des paliers coulissant du gyrostat.
La fig. 4 est une coupe transversale par le plan horizontal A-B de la fig. 1.
La fig. 5 est une coupe axiale agrandie d'un des paliers du gyrostat.
La fig. 6 est une coupe verticale partielle du gyroscope montrant une autre forme d'alimentation des paliers du gyrostat.
La fig. 7 est un agrandissement d'un des paliers du gyrostat.
Le gyrostat représenté aux fig. 1 à 5 se compose du bâti 1 fixé sur son fond 2 par des vis 3. Le couvercle 4 est ajusté et fixé au bâti 1 par les vis s 5. A l'intérieur du bâti 1 sont logés la douille 6, le fond 7 et le couvercle 8. L'assemblage de ces pièces par les vis 9 est représenté dans la fig. 2. Les paliers 10 et 11, en forme de calottes sphériques, sont ajustés dans la douille 6 dans laquelle ils sont maintenus par la pression du fluide qui agit sur leur face extérieure.
A l'intérieur de ces paliers tourne le gyrostat 12 qui porte dans son axe de rotation les pivots 13 et 14 guidés dans les glissières 15 et 16 qui ont un jeu vertical dans les entrées 17, fig. 3, pratiquées dans la douille 6.
Les paliers à frottement fluide 18 et 19 sont portés par le fond 2, d'une part, et par le couvercle 4, d'autre part.
Pour les gyroscopes destinés à la marine, le couvercle 4 est supprimé, le gyroscope est suspendu à un joint universel monté sur la partie supérieure du bâti 1, comme le sont les chronomètres de marine. L'air de sustentation et de propulsion passe au travers du joint pour atteindre les paliers et le gyrostat.
La loupe 20 se place sur le sommet du bâti 1 et les divisions de Oo à 360O sont gravées sur le pourtour extérieur du couvercle 8 qui est généralement transparent.
Comme le couvercle 4 est supprimé, le palier inférieur 23 est prolongé pour assurer la stabilité suffisante à len- semble rotatif.
Le palier 23 se compose de la douille 23 percée des gicleurs 24; cette douille est pressée dans le fond 2.
Le pivot 18, qui tourne dans la douille 23, est vissé dans le fond 7. Le bouchon 25 ferme le tube 2.
Dans la fig. 4, qui est une coupe par le plan horizon- tal passant par A-B de la fig. 1, perpendiculaire à l'axe du gyroscope, on retrouve le bâti 1, la douille 6, le gyrostat 12, les pivots 13 et 14, ainsi que les glissières 15 et 16 et la loupe 20. On voit également les vis 3, les vis coupées 9, les trous 22 de passage du fluide de la chambre 26 dans la chambre 27.
Dans la fig. 5 qui est une coupe agrandie du palier 16, on voit que le pivot 14 est percé des trous gicleurs 29 qui permettent la sustentation de ce pivot dans la douille 16. C'est l'air sous pression contenu dans le gyrostat qui opère la sustentation en passant par le canal 28 et les gicleurs 29.
Une autre forme d'alimentation des paliers 15 et 16 est représentée dans la coupe verticale partielle de la fig. 6. On voit que c'est l'air sous pression contenu dans la chambre 26 qui opère l'alimentation. Cet air passe par les canaux 32 et 33 pour arriver dans le palier 34 et sustenter l'arbre 35 planté dans l'axe de rotation du gyrostat 12. Ici aussi les glissières 15 qui portent les paliers 34 ont un certain jeu vertical qui permet le centrage du gyrostat entre ses paliers 10 et 11.
Dans la fig. 7, on voit que le palier 34 est maintenu radialement par la goupille 36 pressée dans la glissière 15 et pouvant glisser librement, verticalement, dans la rainure 37 fraisée dans la douille 38 portant le palier inférieur 11 du gyrostat 12.
Le fonctionnement du gyroscope est le suivant:
Le fluide qui pénètre par les canaux 30 et 18 arrive dans la chambre de pression 26 et par les canaux 22 passe dans la chambre supérieure 27 pour opérer la sustentation et la propulsion du gyrostat. Ce gyrostat ne peut tourner qu'autour de l'axe A-B du fait qu'il est soumis à deux influences. La première fait que l'axe de giration A-B vient lentement prendre une position dans laquelle il est perpendiculaire à l'axe passant par les sommets des deux calottes sphériques des paliers. Cette position coïncide avec celle imposée mécaniquement par les paliers de l'axe du gyrostat montés dans sa douille support 6. La seconde influence fait que l'axe de giration s'oriente lentement mais constamment dans la même direction par rapport aux paliers.
C'est dans cette position favorable que le gyrostat prend sa plus grande vitesse et que les paliers sont repérés l'un par rapport à l'autre.
Les paliers 15 et 16 ne portent pas le gyrostat mais servent uniquement à communiquer à la douille 6 la position du nord géographique donnée par le gyrostat 12.
Ce gyrostat et la douille 6 tournent avec un frottement extrêmement faible provenant de la seule résistance du fluide qui est généralement fourni par un petit compresseur ou une source d'air quelconque, à faible pression.
Le fluide de propulsion fait tourner le gyrostat à environ 30000 tours/minute. Dans sa rotation, le gyrostat voudrait placer son axe parallèlement à celui de la terre, ce qu'il ne peut faire, cet axe étant toujours horizontal grâce à l'action du fluide de sustentation et de propulsion et aux paliers du gyrostat qui maintiennent constamment cette horizontabilité. I1 se produit alors une précession qui oriente l'axe du gyrostat dans le plan d'un méridien de telle manière que le gyroscope donne le nord géographique. Il est évident que le gyroscope est asservi à la rotation de la terre.
Le remplacement des paliers à frottement fluide par des roulements à billes choisis ne donnerait pas la sensibilité indispensable et compliquerait sérieusement l'amenée du fluide dans les chambres 26 et 27.
Le fait d'utiliser un fluide gazeux (air) simplifie beaucoup l'entretien de l'instrument qui est quasi nul.
Pour les théodolites, le gyroscope se monte, de préférence, sous le support de la lunette de visée.