<Desc/Clms Page number 1>
"Perfectionnements ,aux appareils gyroscopiques destinés, par exemple, aux véhicules aériens et àutres"
L'invention se rapporte aux appareils gyroscopiques destinés, par exemple, aux véhicules aériens et autres et l'objet de l'invention est un appareil de petites dimensions, léger, robuste et de forme convenable pour la navigation au- tomatique aérienne et autre, lorsque le navigateur désire con- server sûrement sa direction sans oscillation.
Le mécanisme gyroscopique de ce type conforme à l'invention possède un rotor qui est monté sur un arbre rota- tif, qui l'actionne, au moyen d'un joint sphérique entre les surfaces duquel il se produit un glissement dans le sens de rotation. On doit remarquer que le terme "joint sphérique" se rapporte à des joints dans lesquels il n'y a pas de sphère
<Desc/Clms Page number 2>
effective, mais seulement des surfaces à parties sphériques.
Un exemple de mécanisme du type spécifié se trouve dans le brevet français, n 703.996, du 25 Août 1930, où il est décrit un mode de réalisation d'indicateur de déviation destiné à indiquer la déviation d'un véhicule de sa route.
Dans ce mode de réalisation, lorsque le véhicule et, avec ce dernier, l'arbre du rotor, dévie.angulaire.ment de sa route, l'axe du rotor ne suit pas momentanément cette déviation et il se déplace ainsi relativement au véhicule et indique le changement de direction de ce dernier. Des moyens tels que des palettes sont installés pour retarder le rotor de façon qu'il se produise un glissement continu entre les surfa- ces du joint sphérique et aussi une petite résistance au mou- vement relatif autour d'axes perpendiculaires à l'axe du ro- tor.
Dans un tel appareil, lorsque la direction angulaire de l'arbre change, de façon que son axe ne coincide pas plus longtemps avec celui du rotor, une petite composante du frot- tement produit un couple qui tend à causer la précession du rotor gyroscopique dans le sens de la remise en alignement avec l'arbre.
De cette manière, si l'arbre change son orientation dans l'espace, le rotor tend à le suivre et change ainsi éga- lement son orientation dans l'espace.
Dans la présente invention, qui cherche à surmonter cette tendance, on emploie des moyens pour communiquer à l'arbre un mouvement consécutif à bref délai relativement au véhicule, de sorte que, où l'axe du rotor change de position relativement au véhicule, l'arbre reçoit un mouvement cor- respondant pour le ramener en alignement avec le rotor.
<Desc/Clms Page number 3>
Ce mouvement consécutif à bref délai peut être ef- fectué autour d'un axe perpendiculaire à celui de l'arbre ou autour de deux axes perpendiculaires l'un à l'autre et, tous deux, perpendiculaires à l'axe de l'arbre. De tels axes sont appelés "axes de contrôle".
La présente invention comprend, ainsi, dans un appa- reil gyroscopique, la combinaison avec le mécanisme gyrosco- pique du type précité, de moyens à commande automatique ac- tionnés par lé mouvement de l'axe du rotor relativement à l'arbre, autour d'un axe de contrôle à angle droit avec l'axe de l'arbre et servant à imprimer à l'arbre un mouvement con- sécutif à bref délai relativement à son support autour de cet axe de contrôle pour amener de nouveau l'axe de l'arbre dans un plan contenant l'axe du rotor et ledit axe de contrôle.
Dans un mode de réalisation conforme à l'invention, se trouve, dans l'appareil gyroscopique, en combinaison avec le mécanisme de gyroscope du type spécifié, un appareil à commande automatique actionné par le mouvement du rotor rela- tivement à l'arbre autour de chacun des deux axes de contrôle' perpendiculaires l'un à l'autre à angle droit avec l'axe de l'arbre, chaque appareil à commande automatique servant à im- primer à l'arbre un mouvement consécutif à bref délai relati- vement à son support, autour de l'axe respectif de contrôle pour amener, de nouveau, l'axe de l'arbre dans un plan conte- nant l'axe du rotor et ledit axe de contrôle, les deux appa- reils àcommande automatique amenant, ensemble, par ce moyen, l'axe de l'arbre en alignement avec l'axe du rotor.
Dans une application de l'invention pour véhicule aérien ou autre, les moyens à commande automatique sont aussi disposés pour actionner des appareils de contrôle de naviga-
<Desc/Clms Page number 4>
tion, dirigeant la marche du véhicule, par rapport aux axes de contrôle ou de chacun de ces axes. On a précédemment employé un appareil de navigation automatique, dans lequel le contrôle est effectué au moyen d'un rotor "gyroscope libre", c'est-à-dire d'un rotor monté de façon à être libre d'osciller relativement au véhicule, autant qu'il est pratiquement et communément possible.
Un tel montage nécessite des pivots délicats qui sont difficiles à maintenir en bon état d'entretien, puisque le mouvement de bascule de la suspension à la cardan, dans laquelle le gyroscope est monté, doit se produire sans changer l'orientation du gyroscope dans l'espace. En effet, un faible couple de frottement quelconque aux pivots tend à causer une précession du gyroscope et à introduire dans toutes les directions des erreurs qui ne peuvent être ni évaluées ni tolérées.
Dans la présente construction, au contraire, une petite erreur quelconque, qui peut se produire à cause du frottement du joint sphérique, se trouve toujours dans la direction dans laquelle se produit la déviation et peut être, par suite, compensée dans une large mesure. Le montage du châssis dans lequel l'arbre du gyroscope est supporté n'a pas besoin d'être délicat puisque le mouvement de bascule de l'arbre du gyroscope est sous le contrôle d'un mécanisme à commande automatique, qui peut être construit aussi puis- sant qu'il peut être nécessaire.
Si le montage sphérique du rotor peut être exécuté exactement sphérique et être ajusté de façon à permettre un graissage convenable sans jeu entre les surfaces, qui permet- trait un changement d'équilibre, le temps pris par le rotor
<Desc/Clms Page number 5>
pour se mettre en ligne avec l'arbre peut alors être rendu considérable et l'erreur, par suite, réduite.
Ainsi, dans un exemple, dans lequel la vitesse de l'arbre et celle du rotor sont respectivement de 3..240 tours par minute et de 1. 670 tours par minute, le temps pris par le rotor pour se remettre lui-même en alignement, après une dévia- tion de 5 , a été de 120 secondes. Ce temps était de 60 secon- des pour une déviation de 1 . Dans ce cas, le rotor avait un dia- mètre de 127 millimètres et sa jante pesait 453,6 grammes, le poids total était d'environ 680 grammes et le joint sphérique avait un diamètre de 12,7 millimètres.
Le mécanisme à commande automatique, d'autre part, peut prendre moins d'une seconde pour remettre en alignement l'arbre avec le rotor, de sorte que, lorsqu'une déviation se produit, l'arbre est ramené de nouveau en alignement avant que le rotor ait eu le temps de se déplacer de manière appréciable. Ainsi, avec un gouver- nail contrôlé par un appareil conforme à l'invention, on a constaté qu'après un vol de plusieurs centaines de kilomètres sans ajustement, il ne s'est pas produit de déviation apprécia- ble du gyroscope de son orientation initiale.
D'autres caractéristiques de l'invention sont dé- crites dans la description qui suit d'un mode de réalisation particulier de l'invention et de certaines modifications le concernant, en se référant aux dessins joints dans lesquels:
La figure 1 est une vue en plan d'un appareil gyros- copique'pour contrôler, ensemble, les gouvernails de direc- tion et de profondeur d'un véhicule aérien.
La figure 2 est une élévation de côté de l'appareil
La figure 3 est une élévation en bout de l'appareil.
La figure 4 est une élévation à plus grande échelle
<Desc/Clms Page number 6>
de l'une des soupapes à commande automatique et de son dispo- sitif de fonctionnement, comme on le-voit sur la figure 3.
La figure 5 est une élévation d'un dispositif pour produire la précession du rotor gyroscopique.
La figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5.
La figure 7 est une élévation en coupe d'une variante de soupape à commande automatique et de son dispositif de commande.
La figure 8 est une élévation, avec parties en coupe, d'une installation du type à commande automatique auxiliaire, destinée à être incorporée dans l'appareil lors- qu'un seul contrôle de navigation doit fonctionner.
Dans l'exemple préféré représenté sur les figures 1, 2 et 3, l'appareil est disposé pour exécuter des contrôles de navigation autour de chacun de deux axes de contrôle perpen- diculaires l'un à l'autre et l'arbre du gyroscope est construit de façon à suivre le rotor par rapport à l'un et à l'autre de ces axes.
Dans un dispositif simplifié,' l'appareil peut être disposé pour exécuter des contrôles de navigation autour d'un axe seulement, l'arbre étant construit pour suivre le rotor par rapport à cet axe, tandis que le rotor est construit pour suivre l'arbre par rapport à un axe perpendiculaire sur celui-ci au moyen du dispositif représenté sur la figure 8.
Dans le dernier cas, l'appareil peut être utilisé pour exécuter tout contrôle de navigation; il peut, par exem- ple, actionner le gouvernail d'un véhicule aérien. De façon similaire, dans la construction plus complète représentée sur les figures 1, 2, 3, l'appareil peut être utilisé pour exécu- ter tout contrôle double de navigation, par exemple pour con-
<Desc/Clms Page number 7>
trôler les gouvernails de direction et de profondeur, ou le gouvernail de direction et les ailerons ou le gouvernail' de profondeur et les ailerons d'un véhicule aérien. Dans cha- que cas, l'appareil doit être correctement orienté pour les contrôles particuliers qui sont à exécuter.
La construction particulière représentée sur les fi- gures 1, 2, 3 est destinée à commander les gouvernails de direction et de profondeur d'un véhicule aérien pour maintenir le véhicule en direction et position définies et à être montée, l'axe du rotor étant dans la direction avant et arrière.
Comme représenté sur les figures 1, ,2, 3, l'appareil est supporté par une plaque d'embase, A, munie d'un bord rele- vé, A1, formant une cuvette, au moyen de laquelle toute huile s'écoulant de l'appareil peut être recueillie et renvoyée à un réservoir en traversant des filtres appropriés.
La plaque d'embase porte un pilier vertical, A2, qui supporte un châssis, B, de telle façon que'celui-ci est capable d'osciller autour d'un axe vertical de contrôle.
Le châssis B est muni de paliers, B1, qui supportent la boîte du gyroscope, C, de telle façon que celle-ci est ca- pable de basculer autour d'un axe horizontal situé en travers du véhicule.
La boîte du gyroscope C est munie, à son extrémité avant, de paliers maintenant un arbre horizontal (non repré- senté). L'arbre peut soit être actionné par engrenage au moyen d'une commande flexible, C1, par une petite hélice' ou tout autre moyen de commande convenable, ou encore la partie avant de la boîte peut contenir une petite turbine à huile et la partie C1 peut être constituée par un tube flexible par lequel l'huile est envoyée d'une source d'huile sous pression pour
<Desc/Clms Page number 8>
actionner la turbine.
On peut encore employer d'autres moyens pour mainte- nir la rotation de l'arbre. L'arbre possède une extrémité sphé- rique dont le centre de courbure est situé sur l'axe de rota- tion, sur l'axe des paliers horizontaux B1 et sur l'axe du pilier vertical, A2. Sur l'extrémité sphérique de.l'arbre est monté le rotor gyroscopique, D, dont le moyeu comprend une ou plusieurs surfaces partiellement sphériaues qui coo- pèrent avec l'extrémité en forme de sphère de l'arbre pour former un joint sphérique.
Ainsi, le rotor gyroscopique peut osciller relative- ment à l'arbre autour d'axes à angle droit avec celui-ci.
Le rotor gyroscopique peut comprendre une jante lourde, un moyeu, un anneau plat qui. est fixé au moyeu et . un certain nombre de palettes qui, outre qu'elles assem- blent les parties entre elles, servent à retarder la rotation du rotor et produisent un glissement entre les surfaces du joint sphérique dans le but dont il est question dans le brevet français n 705.996 précité. La construction et le dispositif du rotor peuvent, par exemple, être les mêmes que ceux qui sont décrits dans ce brevet ou encore le dispo- sitif peut être le même que celui qui est décrit dans le brevet français ? 769.185, du 24 Février 1934.-
Du côté du rotor éloigné de l'arbre (par exemple celui qui fait face à la queue du véhicule aérien) une tige, E, s'étend le long de l'axe du rotor.
Sur cette tige est placé un poids, E1,qui peut être ajusté axialement, en le vissant, pour régler l'équilibre du rotor.
Une plaque, C2, fixée à la boite C du rotor, porte deux dispositifs de soupapes à commande automatique, F et G,
<Desc/Clms Page number 9>
pour contrôler respectivement les gouvernails de direction et de profondeur. L'ensemble de la soupape F est représenté clairement sur la figure 4, où l'on voit que cet ensemble comporte deux soupapes, F1 et F2 , à pistons, qui sont montées dans une boite unique, avec leurs axes verticaux. Les soupapes sont connectées aux extrémités opposées d'un levier, F3, pivoté à son centre, de façon à pouvoir basculer. Le pivot F4 du levier porte un bras, F5, se prolongeant vers le bas, qui commande.le fonctionnement des soupapes.
L'emploi de soupapes parallèles dans une boîte unique permet d'avoir un dispositif commode et compact pour l'admission d'un liquide sous pression à une extrémité d'un piston à double action, tandis que l'autre extrémité est connectée à un passage d'échappement ou vice-versa.
Dans le but d'actionner la soupape F, se trouve une petite fourchette, H, montée verticalement sur un paral- lélogramme articulé, avec une branche située sur chaque côté de la tige axiale E du rotor.
1,' articulation inférieure, H1, du parallélogramme articulé est montée sur la plaque d'embase de soupape C2 et les articulations latérales, H et H3, sont montées à pivot sur cette plaque, de façon que l'articulation supérieure, H4, peut se mouvoir longitudinalement en restant' horizontale.
La fourchette H est montée sur l'articulation H4 dans un coussinet, H5, qui lui permet de tourner autour d'un axe parallèle à sa longueur.
La connection entre la fourchette H et l'ensemble des soupapes F est complétée par une articulation, F6, qui connecte le parallélogramme articulé au bras F5. L'articula- tion latérale H2 du parallélogramme articulé se prolonge vers
<Desc/Clms Page number 10>
le bas à travers la plaque d'embase de soupapes C2 et est munie d'un contrepoids, H6, pour éqùilibrer le poids du paralle logramme articulé et de la fourchette H.
Si le rotor tourne autour d'un axe vertical rela- tivement à sa boîte, la fourchette H se meut horizontalement le levier F3, portant les soupapes, pivote autour de son pivot, F4, et une soupape est relevée, tandis que l'autre est abaissée.
Les branches de la fourchette sont espacées de façon à appuyer légèrement sur les deux côtés de la tige. Bien que l'organe soit décrit comme une fourchette, il est entendu qu'il n'est pas nécessairement ouvert à une extrémité, mais qu'il peut être constitué par une simple barre rainurée. Il est toutefois préférable que la fourchette soit un peu élàsti- que, de façon à presser légèrement et uniformément sur les deux côtés de la tige. Dans le dispositif particulier, employé, la fourchette est un fil de ressort. La rotation de la four- chette autour d'un axe parallèle à sa longueur dans le cous- sinet H5 empêche la tige E d'être coincée entre ses branches.
La tige E peut, si on le désire, être très légère- ment en dehors de l'alignement de l'axe du rotor, de façon à maintenir la fourchette H en mouvement vibratoire continuel ou en léger mouvement de va et vient, et à éviter aussi le collag e.
L'ensemble de soupapes G pour le contrôle du gouver- nail de profondeur est muni d'une fourchette, J, similaire à la fourchette H, mais elle est montée horizontalement.
La fourchette est portée de manière similaire dans un coussinet, J5,fixé à une articulation, J4, montée de fa- çon à pouvoir se mouvoir longitudinalement, en restant verti-
<Desc/Clms Page number 11>
cale, sur une paire d'articulations, J et J. Celles-ci sont respectivement pivotées à la boîte de soupapes elle-même et à un bras, J1, qui se prolonge vers le haut de cette boite. Ce système articulé est représenté clairement sur la figure 7 tel qu'il est appliqué à une forme de soupape modifiée qui sera décrite plus loin.
Dans le dispositif représenté sur les figures 1, 2, 3 l'ensemble de soupapes G est similaire à l'ensemble de soupa- pes F et comprend une paire de pistons-valves verticaux, G1 et G2. Dans ce cas, cependant, les tiges de pistons des soupa- pes sont pivotées directement à l'articulation J3. L'articula- tion J2 est munie d'un prolongement, J7, portant un contre- poids, J8, pour équilibrer le poids du système articulé et de la fourchette J. Chacun des ensembles des soupapes à commande automatique F et G sert à contrôler l'admission d'huile sous pression à l'un de deux servo - moteurs, K et L, servant res- pectivement à effectuer les contrôles des gouvernails de direction et de profondeur.
Pour éviter que les tuyaux flexibles connectant les soupapes à leurs servo-moteurs puissent restreindre le mouvement de la boite de rotor et soient exposées à être indûment pliés, l'ensemble de soupapes F, placé sur la gauche du véhicule, est connecté au servo-moteur K, placé sur la droite du véhicule, tandis que l'ensemble G, placé sur la droite du véhicule, est connecté au servo-moteur L, place sur la'gauche du véhicule. Les tuyaux sont représentés schématiquement et, en pratique, ils peuvent avoir une lon- gueur plus grande que celle qui figure sur les dessins. Cha- que servo-moteur comprend un cylindre contenant un piston à double action. Le cylindre K est pivoté, à son extrémité
<Desc/Clms Page number 12>
arrière, à la plaque d'embase, en Kl, tandis que la tige de piston, K2, fait saillie sur le cylindre à son extrémité avant.
On voit nettement sur la figure 4, sur laquelle est représenté clairement l'ensemble de soupapes, que 1-'ensemble F est muni de quatre connections de tuyaux.
Comme représenté sur la figure 3, le cylindre de soupape extérieur communique, par l'intermédiaire d'un tuyau, avec une source de liquide sous pression, tandis aue le cylindre intérieur communique, par 1-'intermédiaire d'un tuyau de décharge, N, avec un réservoir pour le liquide. On constate que, lorsqu'on emploie un liquide tel que de l'huile pour actionner le mécanisme servo-moteur, on obtient un mouvement rapide et certain sans oscillation. La source de liquide sous pression peut, par exemple, être un réservoir sous pression dans lequel le liquide est refoulé du réservoir de décharge par une pompe rotative actionnée par le moteur ou par une petite hélice.
L'orifice supérieur communique, par l'intermédiaire d'un tuyau, K3, avec l'extrémité arrière du cylindre à comman- de automatique, tandis que l'orifice inférieur communique, par 1''intermédiaire d'un tuyau, K4, avec 1-'extrémité avant de ce cylindre.
Ainsi, si, dans la figure 3 ou 4, la fourchette H est déplacée vers la gauche, l'alimentation sous pression, M, est mise en communication avec le tuyau K3 et la tige de piston K2est projetée hors du cylindre, c'est-à-dire déplacée vers l'avant du véhicule aérien.
Comme représenté sur la figure 1, la tige de piston K2 est connectée à une manivelle, P, pivotée sur la plaque d'embase A, de façon à tourner autour d'un pivot vertical
<Desc/Clms Page number 13>
central, pl. La manivelle est munie de deux bras et d'un prolongement en forme d'éventail,.
Le bras de la manivelle P, qui se prolonge vers l'arrière, est muni d'une rainure, P2, qui est placée au-dessus d'une rainure correspondante ménagée dans un bras, B2, fixé au châssis B. L'une de ces rainures porte une cheville qui passe dans l'autre rainure. En conséquence, lorsque le servo- moteur fait osciller la manivelle P, le châssis B oscille éga- lernent autour d'un axe vertical.
Si, par exemple, comme supposé précédemment, la fourchette H est déplacée vers la gauche dans la figure 3 et dans la figure 4, mettant la source de liquide sous pression en communication avec le tuyau K3 et faisant saillir la tige du piston K2 du cylindre K, la manivelle oscille dans un sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, comme on le voit sur la figure 1 et le châssis B dans le sens d.es aiguil- les d'une montre.
Le mouvement de la fourchette H supposé, correspond au mouvement du rotor dans le sens des aiguilles d'une montre dans la figure 1, et, de cette façon, le châssis a été conduit à suivre le mouvement du rotor.
Le rapport du mouvement du châssis à celui de la manivelle peut être réglé en déplaçant la cheville le long de la rainure et en la fixant en une position différente. De plus, la relation entre les mouvements peut aussi être facilement modifiée en fixant la cheville au bras B au lieu de la fixer à la manivelle.
Le châssis, et, avec ce dernier, la boite de la soupape F et le support du dispositif articulé portant la fourchette H, continuent à se déplacer jusqu'à ce que la fourchette soit de nouveau dans sa position centrale par rap-
<Desc/Clms Page number 14>
port aux soupapes, c'est-à-dire lorsque l'arbre du rotor se trouve en ligne avec la tige E,
Dans le présent dispositif, le servo-moteur n'imprime pas seulement un mouvement consécutif à bref délai à l'arbre du rotor, d'accord avec l'invention, mais Il effec- tue, en outre, un contrôle de navigation, comme indiqué ci- dessus.
Dans ce but, le pivot Pl porte un bras, P3, qui s-',étend sur le prolongement en forme d'éventail de la mani- velle et qui porte une tige qui, normalement, pénètre dans un trou du prolongement en forme d'éventail. La tige peut être retirée au moyen d'un fil Bowden, P4, s'il est désirable, (par exemple, en cas d'urgence) pour faire cesser 1-'action de l'ap- pareil gyroscopique et effectuer manuellement les contrôles.
Le pivot P1 se prolonge au travers de la plaque d'embase et porte, à son extrémité inférieure, une plaque, P5, munie de quatre tiges, P6, se prolongeant vers le bas, qui sont en contact avec les côtés opposés de la barre de gouver- nail, P7, du véhicule.
Ainsi, il est seulement nécessaire, pour mettre l'appareil dans la position correcte, de l'enfoncer directe- ment sur la partie de la barre de gouvernail placée entre les appuis de pied. Puisque'le châssis continue toujours à se déplacer jusqu'à ce que la fourchette H soit dans sa position moyenne et que les soupapes soient fermées, c'est-à-dire qu'il est déplacé d'une quantité eg le au déplacement du rotor relativement au véhicule, on remarque que, par le déplacement de la tige le long de la rainure P2, on peut modifier la valeur de déplacement du gouvernail pour une déviation donnée du véhicule.
<Desc/Clms Page number 15>
On doit remarquer d'après la description précédente que, si le véhicule aérien tourne autour d'un axe verticale le rotor gyroscopique restant pour le moment où il est, déplace latéralement la fourchette H, relativement au véhicule et actionne les soupapes à commande automatique, de sorte que le châssis et, avec celui-ci, les soupapes à commande automatique ainsi que l'arbre du gyroscope tourne.nt jusqu'à ce que la fourchette soit ramenée à sa position normale. De cette manière l'arbre est 'amené de nouveau promptement en ligne avec l'axe du rotor et il n'y a pas tendance à déplacement pour ce dernier.
Le fonctionnement des contrôles de gouvernail de profondeur est similaire en principe à celui des contrôles du gouvernail de direction. Ainsi, l'ensemble de soupapes G est muni de quatre connections de tuyaux au moyen desquelles les cylindres des soupapes extérieure et intérieure sont con- nectés respectivement à l'alimentation sous pression M et au tuyau de décharge N, tandis que les orifices supérieur et inférieur sont connectés respectivement aux tuyaux L3 et L4 qui aboutissent respectivement aux extrémités avant et arrière du cylindre à commande automatique L. Ce dernier est pivoté, à son extrémité avant, en L1, et sa tige de piston, L2, se prolonge à l'arrière, c'est-à-dire du côté du-pilote.
La tige de piston L2 est connectée au plus long bras, Q, d'un levier double dont le bras le plus court, placé au-dessous du plus long bras,' comme représenté sur la figure 3, est muni d'une rainure, Q2. Le levier est pivoté en Q1. Dans la rainure se trouve un ancrage de tige ajustable, auquel est fixée une extrémité d'un fil plat, disposé pour pousser et tirer, convenablement flexible, C3, dont l'autre extrémité est ancrée
<Desc/Clms Page number 16>
à une tige similaire fixée dans la plaque d'embase de soupape C2. Ce fil est enfermé dans une gaine flexible appropriée, C4, dont une extrémité est ancrée à une tige tournant sur la plaque d'embase A et dont l'autre extrémité est ancrée de façon similaire au châssis B.
En conséquence, lorsque le levier Q tourne autour du pivot Q1, le fil fait tourner -la boîte du gyroscope et l'ensemble de soupapes autour de l'axe horizon- tal des tourillons B1.
Le pivot Q1 porte un bras, Q3, muni d'une tige com- mandée par un fil Bowden, Q4, et disposée de façon à pénétrer dans un trou percé dans un prolongement en forme d'éventail du bras Q. Le pivot Q1 se prolonge vers le bas à travers la plaque d'embase, et son extrémité inférieure porte un bras Q5 qui est connecté au moyen de joints universels et d'une articulation, Q6, à la colonne de contrôle ou levier de commande, Q7, du véhicule aérien. L'extrémité de cette articu- lation Q6 qui est près du levier, est de forme telle, qu'elle puisse être déconnectée du levier, si on le désire, comme par exemple quand on "reprend en mains!! un véhicule aérien, lorsqu'il est sous le contrôle du gouvernail automatique.
Ainsi, par exemple, si la tige axiale-E du rotor descend par rapport au véhicule en mettant la source d'ali- mentation en communication avec le tuyau L3 et.en faisant sortir la tige de piston L2 de son cylindre, le levier Q est déplacé dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, comme on le voit sur la figure 1, le fil C3 est tiré et la boîte de gyroscope C est déplacée dans le sens des ai- guilles d'une montre,- cornue on le voit sur la figure .
Le mouvement supposé était aussi un mouvement dans le sens des aiguilles d'une montre du rotor gyroscopique, comme on le volt sur la figure 2, et, par suite, on voit que
<Desc/Clms Page number 17>
l'appareil sert à imprimer un mouvement, consécutif à bref délai, à la boîte et à l'arbre du rotor. Comme dans le cas du contrôle du gouvernail de direction, ce mouvement continue jusqu'à ce que les soupapes soient ramenées à leur position centrale et on voit que la valeur de déplacement du gouvernail de profondeur, pour une déviation donnée, peut être réglée par le déplacement de l'extrémité du fil C3 le long de la rainure Q.
De façon à pouvoir changer de route définitivement, des moyens sont prévus pour déplacer le rotor et le maintenir en ligne avec l'arbre et pour mettre le mécanisme à commande' automatique hors d'action, de façon que la nouvelle route puisse être fixée manuellement.
Dans ce but, chaque servo-moteur est muni d'une soupape et de passages par lesquels les deux extrémités du cylindre peuvent être mises en communication l'une avec 1-1,au- tre à volonté.
Ainsi, le cylindre K est muni d'un tuyau, K5, et d'une soupape, K6, commandée par un fil Bowden, K7, opposé à un ressort, K8, tandis que le cylindre L est muni d'un tuyau, L5, et d'une soupape, L6, commandée par'un fil Bowden, L7, opposé à un ressort, L8. Les parties K9 et L9, associées avec les soupapes K6 et L6, sont de simples robinets d'échap- pement pour permettre à l'air de s'échapper des systèmes à commande automatique. Lorsque les fils Bowden K7 et L7 sont actionnés, les soupapes K6 et L6 sont ouvertes' et les extrémi- tés opposées des cylindres K et L sont mises en communication, de sorte que les contrôles peuvent être effectués manuelle- ment.
Par ces moyens, on rend. le pilote capable de tourner le véhicule dans la direction et dans la position dans lesquelles il désire voler.
<Desc/Clms Page number 18>
Tandis que cela est exécuté, il est nécessaire pour le rotor d'être ramené et maintenu en ligne avec son arbre.
Dans ce but, on emploie des moyens pour augmenter le frotte- ment entre les surfaces du joint sphérique. Lorsque l'axe de rotatiôn du rotor et l'arbre ne sont pas en alignement, tout couple de frottement entre eux a une composante tendant à produire une précession du rotor pour l'amener en ligne avec l'arbre.
Dans le précedent brevet français ? 703.996 dont il est question ci-dessus, on décrit des moyens pour augmenter le frottement au moyen d'une tige pénétrant dans un trou axial percé dans l'arbre du rotor à travers l'extrémité de celui-ci et pressant sur la surface interne du moyeu du rotor.
Une telle tige est prévue dans l'exemple reorésenté sur les dessins et peut être actionnée lors du changement de route pour amener le rotor rapidement en ligne avec l'arbre et pour le maintenir en ligne quand l'arbre se deplace.
Le système n'est pas visible sur les dessins, mais il est contrôlé au moyen d'un bras, C4, par un fil Bowden, C5,
EMI18.1
-fixp?1 1A hoîtp rlu rntnr C, Ri flifl8nnt RUT'" la fil Bfiw1c*n 0, la tige est amenée en contact elastique avec la surface sphé- rique du moyeu du rotor.
Cette surface sphérique est munie, de préférence, à l'intérieur, d'un trou peu profond dans lequel la tige peut tomber librement lorsque le rotor et l'arbre sont en ligne. De cette manière, le rotor et l'arbre sont maintenus absolument en ligne sans exercer une force axiale sur l'arbre, ce qui est une caractéristique particulièrement désirable lors- que l'arbre est actionné au moyen d'une turbine. Il convient que le fil Bowden C5 et les fils Bowden K7 et L7 soient tous
<Desc/Clms Page number 19>
connectés à un levier de commande unique, de façon qu'il soit seulement nécessaire de tirer le levier avant le changement de route.
Lorsque la nouvelle route a été fixée, le levier est relâché ou remis à sa position normale, ce qui ferme les soupapes K6 et L6 et retire la tige le long de l'arbre du ro- tor, de façon que tout mouvement consécutif à bref délai du rotor en ligne avec l'arbre soit alors relativement lent par rapport à l'action servo-motrice qui oblige l'arbre à suivre le rotor et l'orientation du rotor peut, ainsi, rester sensi- blement constante. De façon à effectuer une petite correction à la direction du mouvement du véhicule aérien sans déconnecter l'appareil de navigation automatique, les boîtes de soupapes du mécanisme à commande automatique peuvent être amovibles par rapport à la boîte du rotor et vice-versa.
Par exemple, les boîtes de soupapes peuvent être pivotées, au fond, autour d'axes horizontaux, de façon qu'elles puissent être mues pour déplacer les soupapes, par exemple, au moyen d'une came connectée par un fil Bowden ou un organe semblable et agissant sur une partie des boites de soupapes.
On préfère, toutefois, construire les boîtes de soupapes comme une unité rigide solidement fixée à la boîte du rotor.
Dans ce cas on peut régler la route ou la position du véhicule en provoquant la précession du rotor gyroscopique autour de l'axe ou des axes de contrôle.
Ces moyens de réglage ou celui dont il est question dans le précédent paragraphe peuvent être commandés à la main ou par quelque mécanisme automatique extérieur. Par exemple, ils peuvent être commandés par un compas de type connu, tel qu'un "Télécompas Holmes" ou par des moyens électri-
<Desc/Clms Page number 20>
ques, électro-magnétiques ou radio-électriques tels que ceux qui sont employés pour détecter la déviation par rapport à un faisceau d'ondes hertziennes ou à un câble directeur.
Le contrôle du gouvernail de profondeur peut encore être commandé par un système manométrique sous pression.
On doit remarquer que l'on peut employer une combinaison de pareils systèmes et que ceux-ci peuvent être commandés soit directement soit par l'intermédiaire de méca- nismes servo-moteurs.
Sur les figures 5 et 6 est représenté un tel système pour provoquer la précession du rotor autour d'un axe vertical.
Le système est monté sur la face de la boîte de soupapes G, que l'on voit à droite sur la figure 3, et il fonctionne par pression, vers le haut ou vers le bas, sur la tige J7, qui se trouve dans le prolongement du bras J2, faisant partie du parallélogramme articulé qui porte la fourchette J. De cette manière, une pression vers le bas sur la tige J7 pousse la tige axiale du rotor vers le haut, tandis qu'une pression vers le haut la pousse vers le bas. Comme représenté sur les figures 5 et 6, le système pour provoquer la précession comprend un gui de fixe, R, dans lequel est monté un chariot rectangulaire, R1, qui peut coulisser longitudinalement.
Un arbre, R2, est en saillie sur la face du chariot et porte un renflement, R3, au travers duquel passe une tige, R, portant un poids, R, près d'une de ses extrémités. Le renflement R3 porte un
EMI20.1
méplat à na partie fJ1.lp6r[01lrr (comme on 10 voit nur flgit- res 5 et 6) sur lequel s'étend une tige, R6, portée par un manchon, R7, monté également sur l'arbre R2. Un arbre flexible, R8, est fixé au manchon R7.
Dans la position représentée en traits pleins
<Desc/Clms Page number 21>
sur la figure 5, la tige R4 repose par son poids sur la partie supérieure de la tige J7 et, ainsi, tend à provoquer, la précession du rotor dans une direction. Si l'arbre flexi- ble R est tourné à angle droit dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme on le voit sur la figure 5, la tige R4 est soulevée loin'de la tige J7 dans une position sensiblement verticale, tandis qu'une autre rotation à .angle droit amène l'extrémité opposée de la tige R4 dans une posi- tion où elle presse vers le haut sur la tige J7 et provoque la précession du rotor dans la direction opposée. Ces deux positions de la tige R4 sont représentées en traits disconti- nus.
La tige R6 agit en venant s'appuyer contre des butées placées sur le chariot R1 et est seulement en contact libre- ment avec le plat situé sur le renflement R3 pour permettre à une pression due à son poids de s'exercer sur la tige J7 dans des limites raisonnables de son mouvement.
De façon à modifier la valeur de la précession, le chariot R1 est muni d'une commande par fil Bowden, par laquelle il peut être déplacé le long du guide R. Ainsi, lorsqu'il est dans la position représentée, le poids R5 agit avec une prépondérance mécanique considérable, de sorte qu'une pression sensible est exercée sur la tige J7. Lorsque le chariot R1 est déplacé vers la gauche sur la figure 5, la prépondérance mécanique est réduite.
Le système représenté sur les figures 5 et 6 peut être utilisé par intermittences pour effectuer des réglages de la route du véhicule ou il peut être utilisé continuellement pour voler en cercle, si on le désire, pour rester pendant un certain temps dans un endroit particulier.
Ainsi, par exemple, si un aérodrome n'est pas dispo- sé pour l'atterrissage d'un véhicule aérien, le pilote peut
<Desc/Clms Page number 22>
simplement actionner le système représenté sur les figures 5 et 6, après quoi, le véhicule. continuera à voler en cercle sur un parcours sensiblement le même, en passant au-dessus de l'aérodrome à plusieurs reprises jusqu'à ce qu'il puisse atterrir t. On doit remarquer qu'il est essentiel de réduire à une valeur très faible la résistance au mouvement des sou- papes à commande automatique, de façon à abaisser la résis- tance au mouvement latéral des fourchettes H et J et à éviter de provoquer intempestivement une précession du rotor gyros- copique.
Dans ce but, les soupapes peuvent être ajustées de manière relativement lâche dans leur boîte, de façon à réduire la résistance à leur mouvement et à se débarrasser de toute matière étrangère qui pourrait occasionner un colla- ge. Une certaine fuite d'huile est sans importance, à-moins que l'on ne veuille absolument éviter la pénétration des poussières de l'atmosphère, puisque toute fuite d'huile est recueillie dans la cuvette Al et renvoyée au réservoir de décharge par l'intermédiaire d'un filtre approprié. Avec les soupapes repr.ésentées sur les figures l, .2, 3, 4, on a employé une huile très légère, qui a donné des résultats satisfaisants.
Dans certains cas, cependant, il peut être désirable d'employer une huile relativement épaisse pour le fonctionne- ment du mécanisme à commande automatique. Par exemple, on peut prélever de l'huile sous pression sur le système de graissage du moteur du véhicule aérien, en éliminant ainsi toute pompe spéciale. Dans ces circonstances, il est désirable de réduire encore davantage la résistance au mouvement des soupapes, en faisant tourner celles-ci continuellement. Ainsi la figure 7 représente un dispositif dans lequel on emploie,
<Desc/Clms Page number 23>
au lieu des soupapes G, une variante de mode de réalisation de 1'* ensemble de soupapes S.
Dans et) cas, chacun des pistons- valves, S1 et S , est muni, à son extrémité inférieure, d'engrenages dentés, S3 et S4, qui engrènent, tous deux, avec un pignon de commande, S5 , commandé au moyen d'une vis sans fin, S6, et d'une roue, S7, commandée par la vis sans fin, au moyen d'un conducteur flexible, la roue S7pouvant être rempla- cée par une petite turbine.
Grâce au fait que les soupapes tournent, la résistance de frottement au mouvement longitudinal entre les soupapes et les parois de leurs enveloppes est réduit, tandis que, grâce au fait qu'un glissement se produit entre les dents d'engrenage, la résistance de frottement au mouve- ment longitudinal entre les dents et le pignon de commande
S5 est 'également faible.
Les pistons-valves peuvent être connectés à leurs leviers de commande de toute manière convenable, leur permet- tant de tourner, par exemple, au moyen de tiges de pistons avec des extrémités sphériques, S8 et S9, dans les têtes de pistons.
Dans le dispositif représenté sur les figures
1, 2 et 3, le système est construit pour effectuer ensemble les contrôles des gouvernails de profondeur et de direction, et, ainsi, l'arbre est construit pour se,aligner lui-même avec l'axe du rotor autour d'axes tous deux verticaux et transve'rsaux au véhicule. Dans certains cas, cependant, par raison de simplicité ou d'économie, il peut être suffisant et désirable d'employer un dispositif dans lequel le contrôle ne s'effectue qu'autour d'un axe seulement. Par exemple, le gouvernail de direction,, seulement, peut être contrôlé.
Dans ce cas, il est désirable que le mouvement relatif du
<Desc/Clms Page number 24>
rotor gyroscopique par rapport à l'arbre autour d'un axe transversal horizontal ne soit pas excessif, et, pour cette raison, on doit installer des moyens pour provoquer la préces- sion du rotor gyroscopique, de façon qu'il suive l'arbre si ce dernier oscille autour d'un pareil axe horizontal,.
Dans un tel dispositif, l'ensemble de soupapes G, le servo- moteur L et les connections jointes, telles que le bras Q, sont supprimés. A la place de ce mécanisme à commande auto- matique, le petit mécanisme à commande automatique auxiliaire, représenté sur la figure 8, est installé pour provoquer la précession du rotor autour d'un axe transversal horizontal.
Le mécanisme à commande automatique auxiliaire comprend une fourchette auxiliaire, T, montée, avec ses branches horizontales, au-dessus et au-dessous de la tige axiale E du rotor. La fourchette est supportée par un bras d'une manivelle coudée, T1, pivotée autour d'un axe horizon- tal parallèle à celui du rotor et munie d'un bras, T, portant un poids d'équilibrage, T3. Dans une variante, la fourchette peut être montée sur un parallélogramme articulé conme la fourchette principale. L'autre bras, T4, de la manivelle coudée est connecté à un petit piston à valve léger qui commande le servo-moteur auxiliaire.
La soupape, U, fonc- tionne avec un retard appréciable, de sorte qu'elle n'est pas actionnée par de petits mouvements haut et bas de la tige axiale du rotor, mais qu'elle est actionnée aussitôt que ces mouvements excèdent une certaine valeur.
Le servo-moteur auxiliaire comprend un piston, V, à double action, qui est normalement placé au milieu de sa course au moyen d'une paire de ressorts hélicoïdaux, Vlet V2.
A une extrémité, la tige de piston porte une paire de lames
<Desc/Clms Page number 25>
de ressorts parallèles, V3 et V4, qui sont en saillie latéra- lement sur la tige du piston et qui sont placées de part et d'autre d'une tige, W, qui est en saillie sur l'articula- tion de côté, ils, du parallélogramme articulé, qui porte la fourchette principale H. Les deux lame de ressorts V3 et V4 sont suffisamment éloignées l'une de l'autre pour permettre au parallélogramme articulé d'exécuter ses mouvements normaux sans entrer en contact avec l'une ou l'autre d'entre-elles.
Lorsque, cependant, le mécanisme à commande automa- tique auxiliaire est actionné, le piston V est déplacé longitu: dinalement sur une distance telle que l'une des lames de res- sorts appuie sur la tige W et tend à déplacer la fourchette principale d'un côté ou de l'autre. La pression s'exerce dans une direction telle qu'elle provoque une précession du rotor gyroscopique pour amener son axe en ligne avec celui de l'arbre.
Lorsque le gouvernail de direction est seul contrôlé, on doit naturellement remarquer qu'il n'est pas nécessaire-de monter la boîte du rotor C de façon qu'elle puisse osciller autour d'un axe horizontal dans le châssis B. La boite du rotor peut être montée directement sur la plaque d'embase de façon à pouvoir osciller autour d'un axe vertical. On doit remarquer que, pour le fonctionnement d'un contrôle donné, l'appareil peut être placé avec l'axe du rotor dans une direction quelconque, dans un plan à angle droit sur l'axe de contrôle.
Par exemple, pour le fonctionnement du gouvernail de direction, l'axe de contrôle doit être vertical et l'axe du rotor peut être placé dans la direction de l'avant à l'arrière, ou dans celle du travers du véhicule ou dans une autre direc- tion horizontale quelconque. De façon similaire, pour un
<Desc/Clms Page number 26>
contrôle de gouvernail de profondeur, l'axe du rotor peut être placé dans la direction de l'avant à 1''arrière, ou être vertical, ou être placé entre les deux directions, tan- dis que, pour un contrôle d'aileron, il doit être vertical ou placé dans la direction du travers ou entre ces deux direc- tions.
Dans chaque cas, le contrôle auxiliaire doit fonc- tionner autour d'un axe situé à angle droit à la fois sur l'axe du contrôle et sur l'axe du rotor. Dans les véhicules où l'on doit faire fonctionner deux contrôles de navigation, on doit remarquer que, pour actionner les gouvernails de profondeur et de direction, l'axe du rotor doit être placé dans la direction d'avant en arrière; pour actionner les gouvernails de profondeur et l'aileron, l'axe du rotor doit être vertical et, pour actionner, le gouvernail de direction et l'aileron, l'axe du rotor doit être dans la direction du travers du véhicule.
On doit remarquer que l'on peut apporter diverses modifications aux dispositjfs décrits, sans s'écarter de 1-'esprit de l'invention. Par exemple, dans les dispositifsoù les moyens pour provoquer une précession du rotor sont sous un contrôle automatique, ceux-ci peuvent agir par l'intermé- diaire d'un mécanisme à commande auxiliaire similaire à celui qui est représenté sur la figure 8, mais actionné par le sys- tème en question au lieu dE l'être par la manivelle coudée T1 et la fourchette T.
Le dispositif particulier pour connecter le mécanisme aux contrôles du véhicule aérien a l'avantage de la simplicité et, grâce au rassemblement très serré des organes, rendu possible par l'invention, le mécanisme peut, dans la grande majorité des cas, être placé entre les jambes du pilote et en avant du levier de commande ou colonne de
<Desc/Clms Page number 27>
contrôle du véhicule aérien..Ainsi, le mécanisme peut être construit de dimensions sensiblement standard, puisque les contrôles du gouvernail de direction et le levier de commande doivent être normalement espacés pour convenir au pilote moyen.
En même temps, on doit remarquer que l'invention n'est pas limitée à ce dispositif et qu'on peut employer d'autres dis- positifs, par exemple des dispositifs utilisant des organes faisant fonction de barres de gouvernail de direction connec- tées, par des fils métalliques, à des parties appropriées sur le véhicule aérien.
De plus, l'appareil peut être employé pour effec- tuer des contrôles autres que des contrôles de navigation, par exemple, pour maintenir constante l'orientation de supports tels que ceux de canons ou de projecteurs, de viseurs de bom- bardement, d'antennes directrices de T.S.F. et de semblables appareils.
Pour une plus grande exactitude, on peut employer deux ou plusieurs appareils, l'un d'eux servant à maintenir dans une orientation sensiblement constante le support d'un autre appareil qui peut, donc, en conséquence, fonction- ner avec plus d'exactitude.
De plus, l'invention n'est pas limitée aux appareils de contrôle, puisqu'elle peut être avantageusement appliquée lorsqu'on a simplement pour but d'utiliser le mouvement consécutif à bref délai de l'arbre pour maintenir l'exactitude de l'orientation du rotor, seulement dans des buts d'indica- tion. L'invention peut encore être appliquée aux appareils pour le contrôle d'autres facteurs que la déviation, par exem- ple pour éviter la mise de feu d'un canon, sauf lorsqu'une tourelle se trouve dans une orientation particulière.