Appareil permettant de reproduire par projection sur rm écran les évolutions d'un mobile
La présente invention a pour objet un appareil permettant de reproduire par projection sur un écran les évolutions d'un mobile tel qu'un navire évoluant dans une passe ou chenal balisé ou bien tel qu'une automobile évoluant le long d'un parcours routier ou urbain.
Cet appareil est caractérisé en ce qu'il est constitué par un écran sur lequel est figuré le parcours à effectuer par un projecteur projetant sur l'écran l'image du mobile, porté par un support de façon à pouvoir osciller selon deux directions perpendiculaires, représentant les projections selon deux axes orthogonaux du mouvement du mobile, le projecteur étant relié en un point situé sur le prolongement de son axe optique, à un mécanisme actionné depuis un poste de commande, et par un mécanisme de transmission imprimant au projecteur des oscillations en fonction de la direction et de la vitesse du mobile.
Un mode de réalisation de l'objet de l'invention sera décrit, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé:
La fig. 1 est une vue schématique en plan du mécanisme de transmission de ce mode de réalisation.
La fig. 2 est une vue en perspective d'un détail de la fig. 1.
La fig. 3 est un schéma illustrant la loi de conjugaison du mouvement des molettes du mécanisme de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue de détail de cette- articulation.
La fig. 5 est une vue d'une variante de l'articulation de la fig. 4.
Aux fig. 1 et 2, l'appareil permettant de reproduire par projection sur un écran les évolutions d'un navire comprend un écran E sur lequel peut être figurée l'entrée d'un chenal balisé.
L'appareil comprend un poste de commande P actionnant les mouvements d'un projecteur.
Ce projecteur 1 dont l'axe de projection est matérialisé sur la fig. 2 par l'axe cc, est monté oscillant autour de deux axes a-a et b-b. Les axes a-a, b-b, cc se coupant en un même point 0, l'axe a-a est parallèle à l'écran E.
Le projecteur est relié à son mécanisme d'entraîne- ment en un point 2, cette liaison étant réalisée de telle sorte que le point 2 se déplace dans un plan. L'écran
E est disposé de façon à être parallèle audit plan; ainsi la courbe 5 décrite par l'image 4 sur l'écran E sera toujours rigoureusement homothétique à celle décrite par le point 2 dans ledit plan.
Le projecteur 1 est monté au moyen de deux tourillons 7 sur une fourche 6 dont le pied 8 est monté à pivotement dans un support 9.
L'axe a-a est l'axe du pied 8 et l'axe b-b est celui des deux tourillons 7.
L'axe c-c est matérialisé par la tige 75 sur laquelle coulisse une rotule 76 matérialisant le joint 2, prise entre deux glissières 11, parallèles à l'axe b-b. Ces deux glissières i1 sont montées à coulissement sur deux tiges verticales 12 situées dans un plan parallèle à celui défini par les axes a-a et b-b.
Les glissières il sont solidaires d'une patte 13 dont l'extrémité 14 est munie d'un filetage s'engageant sur une tige filetée 15 parallèle à l'axe a-a. Cette tige filetée de façon à pouvoir tourillonner sur elle-même et est entraînée en rotation par un axe 23 par l'intermédiaire d'un couple de pignons coniques 16.
Cette disposition permet au projecteur 1 d'osciller suivant l'axe a-a.
A la fourche 6 est fixée une patte 17 munie d'une mortaise 18 dans laquelle se déplace un doigt 19 porté par un baladeur 20 qui est entraîné en translation par une tige filetée 21, parallèle à l'axe cc et reliée à un arbre 22.
Tous les mouvements du projecteur 1 sont commandés à partir d'un moteur unique 30, à vitesse variable, commandé à partir d'un poste de commande
P.
L'arbre de sortie 24 du moteur 30 attaque, par l'intermédiaire d'un couple de pignons coniques un arbre 25 portant un pignon 26 qui engrène sur un pignon 27 porté par un arbre 28.
L'arbre 25 entraîne un arbre 29 à travers un embrayage 31. Cet arbre 29 porte un pignon denté 32 qui engrène sur un pignon 33, qui peut être relié à l'arbre 28 au moyen d'un deuxième embrayage 34.
Lorsque l'embrayage 31 est embrayé et l'embrayage 34 débrayé, l'arbre 29 est entraîné par le moteur 30 à vitesse rapide; lorsque l'embrayage 31 est débrayé, l'embrayage 34 étant embrayé, l'arbre 29 est entraîné à vitesse lente.
L'arbre 29 porte deux pignons 35 et 36 qui entraînent respectivement des pignons 37 et 38, solidaires de deux disques identiques 39 et 40, qui tournent dans le même sens et à la même vitesse.
Le moteur 30 commande d'autre part un plateau 41 qui entraîne par friction une molette 42, qui entraîne elle-même en rotation un arbre 43 en pouvant coulisser sur ce dernier (clavetage ou arbre carré). Un dispositif à vis 44 et écrou 45, par exemple, permet de positionner en translation la molette 42 en un point quelconque d'un diamètre du plateau 41. La vis 44 est mue par le volant de direction 46.
L'arbre 43 commande la rotation de la figurine montée dans le projecteur 1. Cette figurine peut par exemple être une diapositive circulaire dont le cadre possède extérieurement une couronne dentée attaquée par un pignon mu par un arbre flexible 46a (ou un système d'arbres coulissants et joints à la cardan), lequel arbre flexible est en relation indirecte avec l'arbre 43. Ce dernier commande également, par l'intermédiaire d'un électro-embrayage 47 et un renvoi de pignons une roue dentée 48, sur l'axe de laquelle sont montés deux bras 49 et 50 disposées à 900 l'un de l'autre (fig. 3).
En tournant autour de l'axe de la roue dentée 48, axe qui est concentrique aux disques 39 et 40, ces deux bras 49 et 50 entraînent en translation les molettes 51 et 52.
A cet effet (fig. 4) chacun des bras 49 et 50 possède un tourillon 53 s'engageant dans une glissière 54 coulissant sur l'arbre 22 sur laquelle la molette 52 est montée de façon à pouvoir coulisser tout en l'entraînant en rotation. La molette 52 est prisonnière de la glissière 54.
Le montage de la mollette 51 est identique et elle entraîne l'arbre 23.
Les disques 39 et 40 tournent ensemble, dans le même sens à une vitesse V proportionnelle à celle du mobile. Ils entraînent par friction les mollettes 51 et 52 qui roulent l'une et l'autre sur des cercles ayant respectivement pour rayon R sinus O- et R cosinus 6
R étant la longueur des bras 49 et 50 et O- l'angle de cap déterminé par la commande 46; pendant un temps dt les deux molettes 51 et 52 tournent chacune d'un angle respectivement proportionnel à V sinus O- dt et
V consinus O- dt.
Ces déplacements angulaires sont transformés en déplacements selon les axes a-a et b-b au moyen des tiges filetées 15 et 21.
La fig. 5 représente une variante de réalisation de la conjugaison mécanique du mouvement des deux molettes 51 et 52. La roue 48 est remplacée par deux roues 55 et 56 tournant dans le même sens et possédant une paire de bras 49a-50a et 49b-50b. Ces bras sont reliés deux à deux par des biellettes 57 et 58 portant respectivement les molettes 51 et 52.
Dans l'exemple représenté aux fig. 1, 2 et 4 on a disposé deux disques 39 et 40, identiques et se faisant face; mais il est bien évident que l'on peut utiliser un seul disque pour les deux molettes 51 et 52. I1 est bien évident également que la transmission du mouvement des molettes aux projecteurs peut se faire par des répétiteurs électriques types selsyn, autosyn, moteurs pas à pas ou autres.
Si l'on se reporte sur l'écran E (fig. 2) les axes directionnels X et Y des mouvements linéaires obtenus ci-dessus, on constate qu'à la fin de l'intervalle de temps t, le mobile parti de O étant en 4, le baladeur 20 a avancé d'une distance proportionnelle à la somme algébrique des quantités V sinus dt et la patte 13 d'une distance proportionnelle à la somme algébrique des quantités V cosinus O dt.
Le point 4 de la trajectoire a pour abscisse OB = S sinus 68 dut et par ordonnée
O D = I cosinus O dt.
Autrement dit, la figurine en 4 est donc bien animée d'un mouvement instantané dont le vecteur vitesse a en direction et en grandeur les valeurs correspondant à la vitesse et à l'orientation déterminées à partir du poste de commande, et ceci quel que soit le point de la trajectoire.
On peut constater également:
- qu'en débrayant l'accouplement 47 et les accouplements 31 et 34, seul le mouvement de rotation de figurine sur elle-même (cap 6\) subsiste. Le navire représenté est alors en position d'évitage;
- qu'en débrayant pendant un temps suffisant, l'accouplement 47 seul, on obtient un décalage de l'axe de la figurine par rapport à sa direction de déplacement.
On peut ainsi simuler d'une façon approximative, une dérive de valeur quelconque et à n'importe quel moment;
- le rayon de giration est indépendant de la vitesse du mobile grâce au plateau 41 et la molette 42. En effet, lorsque la vitesse V double par exemple, le temps mis pour faire une giration complète est deux fois plus petit;
ce qui conserve la même distance à parcourir, c'est-à-dire le même rayon de giration. I1 est évident que, de plus, avec le volant 46 on peut modifier à volonté le rayon de giration. I1 ressort également de la chaîne cinématique que lorsque le volant 46 est ramené à sa position d'équilibre (molette 42 dans l'axe du plateau 41), les bras 49 et 50 restent alors immobiles et la figurine poursuit son chemin en ligne droite dans la direction de sa dernière orientation, correspondant ainsi aux caractéristiques réelles de la conduite d'un véhicule terrestre ou marin;
- l'utilisation des vis-écrous 14-15 et 20-21 (ou crémaillère ou autres moyens de transformation de mouvements rectilignes) implique l'homothétie de la reproduction des coordonnées rectangulaires donc de la trajectoire, le projecteur oscillant autour d'un point 0.
Aucune déformation, très courante en optique, n'est donc à redouter pour ladite trajectoire.
Tous les électro-embrayages sont commandés électriquement, à distance, par des interrupteurs groupés au poste de commande.
I1 est possible de grouper plusieurs appareils tels que ceux décrits ci-dessus en projetant leurs images sur un seul écran, ce qui permet d'entraîner plusieurs élèves simultanément et de simuler un trafic important
I1 est en outre possible en modifiant l'adhérence des molettes 51 et 52 sur le ou les disques 49-50 de reproduire les effets de dérapage d'un véhicule.
On a décrit un appareil destiné à permettre de simuler à des fins pédagogiques les évolutions d'un bateau, mais cet exemple n'est pas limitatif. Un tel appareil peut, par exemple être utilisé pour simuler les évolutions d'une ou de plusieurs voitures automobiles.
En outre, les informations émanant dans l'exemple représenté du poste de commande P peuvent provenir du poste de commande usuel d'un bateau entrant dans un port et être transmis par ondes hertziennes à un poste récepteur à terre. Ces émissions sont alors transmises au moteur 30, à l'axe 44, etc. d'un appareil décrit placé à la direction du port. Un tel appareil permet au commandant d'un port d'avoir une visualisation immédiate des manoeuvres d'un bateau entrant au port, abstraction faite de la dérive du bateau.