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Perfectionnements aux instruments gyroscopiques de navigation.
Cette invention concerne des perfectionnements aux instruments gyroscopiques de navigation du type à horizon artificiel ou gyro-verticale destinés aux aéronefs et aux navires (tant de surface que sous-marins).
Le principal but de l'invention est de procurer un nouveau dispositif indicateur pour ces instruments, à l'aide duquel le pilote puisse observer en image l'allure de son véhicule, que l'on appellera avion ci-après, pour la simpli- cité de la description. Un autre but de l'invention est de procurer un nouveau dispositif indicateur pour ces instruments,
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qui produise un mouvement exagéré des éléments indicateurs afin que marne une légère déviation par rapport au vol hori- zontal 'soit clairement indiquée au pilote.
Suivant l'invention, on équipe l'instrument d'un l'anneau fantôme" monté à pivot, placé en avant et à distance d'un cadran faisant face au pilote, anneau portant l'image d'un avion et relié à un cercle de cardan intérieur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, une image de l'avion et une figuration de l'horizon se déplacent en sens inverses, en s'écartant l'une de l'autre, sous l'action des cercles de cardan quand l'avion sur le- quel est monté l'instrument s'écarte de l'horizontale.
Suivant une autre caractéristique encore, il est prévu un troisième indicateur destiné à fonctionner en con- cordance avec l'indication fournie par l'image d'avion.
Afin que l'invention soit clairement comprise et facilement réalisable, on en décrira ci-après deux formes d'exécution appliquées à un instrument gyroscopique de navi- gation entraîné et réglé pneumatiquement, en se référant aux dessins annexés qui sont donnés à titre d'exemple et ne li- mitent pas l'invention.
Dans ces dessins:
Fig. 1 est une coupe verticale d'une gyro-verticale et d'un indicateur à "anneau fantôme",
Fig. 2 est une vue en plan, partie en coupe, du même instrument sans boîtier,
Fig. 3 est une vue de face de l'indicateur, sans boîtier, dans la position normale,
Fig. 4 est une vue analogue à la Fig. 3, mais telle qu'on la voit quand l'avion se déverse et s'élève en même temps,
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Fig. 5 est aussi une vue analogue à la Fig. 3, mais telle qu'on la voit quand l'avion est déversé de 90 ,
Fig. 6 est une vue de face correspondant à la Fig. 1, faite à plus petite échelle et comprenant le boiter,
Fig. 7 est une vue en plan., partie en coupe, analo- gue à la Fig. 2, montrant une autre forme d'exécution de l'indicateur,
Fig. 8 est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 7, vue dans le sens des flèches,
Fig.
9 est une vue de face de l'instrument repré- senté sur les Figs. 7 et 8, où le dispositif indicateur est dans la position normale, et
Fig. 10 est analogue à la Fig. 9, mais montre le dispositif indicateur déplacé pendant une montée.
Dans la description ci-après tous les éléments ana- logues sont désignés par les mêmes lettres de référence.
Comme le montrent de manière générale les dessins, un volant gyroscopique entraîné pneumatiquement est monté pour tourner sur un arbre vertical al dans un boîtier b étanche à l'air,qui constitue le cercle de cardan intérieur et qui est monté sur des tourillons c portés par un demi-cer- cle de cardan extérieur d en forme d'U, lequel à son tour est porté par un tourillon ou arbre creux d1 tourillonné dans un palier à roulements espacés e. Ce palier est logé dans l'ar- rière du boitier f. Les axes des tourillons c et du palier coupent l'axe vertical du volant du gyroscope au centre du système mobile.
Grâce au fait qu'on n'emploie qu'un seul tourillon et un seul palier pour le cercle de cardan extérieur, le boi- tier de l'instrument peut tourner sans entrave autour du mé- canisme, de sorte que lorsque l'instrument est monté sur un @
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avion celui-ci peut exécuter une révolution complète ou une série de révolutions sans détraquer l'instrument et ce dernier continue à fonctionner quand l'avion est très dé- versé par rapport à sa position normale, par exemple de 90 , ou quand il est tourné sens dessus-dessous.
Le fonctionnement du gyroscope est commandé par des soupapes roulantes g montées sur des pivots centraux g1 qui peuvent rouler dans des boutonnières rectilignes / de la paroi des chambres à soupape g3, un courant d'air moteur étant aspiré dans l'instrument et envoyé au volant du gy- roscope et aux chambres à soupape g3. Il est prévu deux chambres à soupape et les axes de roulement des soupapes sont perpendiculaires l'un à l'autre. Chacune des chambres à soupape comporte à chaque extrémité des lumières de sortie d'air g4 disposées de manière que, normalement, elles soient ouvertes au même degré.
Pour diminuer le frottement entre les extrémités de la soupape et la paroi de la chambre à soupape,, les extrémités des pivots gl sont arrondies et po- lies et elles sont disposées de manière à toucher légère- ment les bouchons qui sont insérés dans les joues de la chambre à soupape pour maintenir écartées des joues les extrémités de la soupape. Ces bouchons servent aussi à em- pécher un échappement d'air par les boutonnières g2.
L'air qui entraîne le volant du gyroscope est commandé subséquemment par les soupapes de manière à pro- duire un couple de redressement chaque fois que l'axe de rotation du volant s'écarte de la verticale. D'ordinaire, un tube d'aspiration à venturi ou autre dispositif appro- prié est raccordé au tube f1, et pendant le vol de l'air est aspiré par l'arbre creux dl à l'extrémité intérieure du- quel le courant d'air se divise et passe par un conduit inté-
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rieur de chaque branche du demi-cercle de cardan extérieur d et ensuite par des orifices d'entrée dans les portées du cercle de cardan intérieur d'où, après avoir passé à travers le tourillon, il sort par un orifice de sortie en un jet qui frappe et entrante le volant du gyroscope.
Vu que cette construction de la branche du demi-cercle de cardan d et du tourillon est identique de part et d'autre du volant, il suffit d'indiquer les éléments représentés en coupe sur les Figs. 2 et 7; sur ces figures, d2 est le conduit d'air, c1 sont les orifices d'entrée et c2 est l'orifice de sortie. Le courant d'air passe du boitier b dans les chambres à soupa- pe g3.
Quand l'axe du volant du gyroscope dévie de la posi- tion verticale exacte, l'une ou les deux soupapes se met- tent à rouler (selon que la déviation se produit dans le sens avant-arrière ou dans le sens transversal, ou dans les deux sens), en démasquant une plus grande surface des lumiè- res de sortie g4 d'une extrémité de la chambre à soupape et en masquant une plus grande surface des lumières de sortie g4 de l'autre extrémité de la chambre à soupape, ce qui fait varier l'intensité des jets d'air sortants et, par conséquent, produit le couple de redressement voulu. Dans le cas de dé- viation exagérée les lumières de sortie sont complètement ouvertes à une extrémité et complètement fermées à l'autre.
Dans l'exemple d'exécution des Figs. 1 à 6, sur une fourche q assujettie au boîtier f et dont les branches q1, q2 embrassent l'instrument,, est monté à pivot en r, sur un axe situé dans un plan perpendiculaire au plan des deux axes de cardan et parallèle à l'axe du cercle de cardan intérieur ou coïncidant avec cet axe, un support 1: appelé ci-après "anneau fantôme". Cet anneau fantôme a une section transversale creuse en forme d'U et est courbé sensiblement en arc de manière à se
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trouver en avant et à distance du cadran arqué ol de l'instrument, et il est articulé sur la fourche par l'en- tremise d'éléments massifs terminant le profil en U de part et d'autre de celui-ci.
Des contrepoids r1 de forme appro- priée sont montés sur les éléments massifs du profil de l'autre coté du point de pivotement pour équilibrer exacte- ment l'anneau fantôme r. Sur sa surface extérieure, l'anneau fantôme porte une image s d'un avion vu d'arrière, avanta-- geusement découpée dans une tôle, et colorée et marquée de manière appropriée.
Une tige n est attachée au cercle de cardan inté- rieur b de manière à être perpendiculaire à l'axe du gyros- cope ainsi qu'aux tourillons c. Cette tige n traverse une fente o du cadran o1 qui est porté par un croisillon o2 fixé au cercle de cardan extérieur d, et son extrémité est engagée dans le creux de l'anneau fantôme r qui se trouve ainsi normalement dans le plan de l'arbre d1. quand il se produit une déviation quelconque par rapport au niveau exact .dans le sens avant-arrière, un mouvement relatif a lieu entre le cadran o1 et la tige n et celle-ci se déplace dans la fente o. Durant tout mouvement latéral de la tige n à la suite d'un déversement de l'avion, l'extrémité de la tige n glisse le long du creux de l'anneau fantôme r.
De cette fa- çon le dispositif donne une lecture qualitative, étant donné que les ailes de l'image d'avion sont toujours parallèles à celles de l'avion sur lequel le dispositif est monté. Norma- lement, l'anneau fantôme r est situé devant la ligne d'hori- zon sl et on peut observer le roulis et le tangage en obser- vant la position de l'image d'avion par rapport à la ligne d'horizon s1.
Toutefois, quand l'avion se déverse notablement, l'image d'avion s se déverse également et lorsque l'avion
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est à 90 par rapport à la position normale, l'image n'in- dique plus au pilote si la direction du vol est montante ou descendante. Pour obvier à cet inconvénient., on monte sur la tige n, en un point compris entre le cadran ol et l'anneau fantôme r, une pièce en forme de losange nl avan- tageusement peinte en blanc et disposée de manière que son grand axe soit parallèle à l'anneau r.
Pendant toutes les manoeuvres normales, le losange n1 est caché derrière l'image d'avion s (comme indiqué en pointillés sur la Fig. 3), mais quand l'avion se déverse notablement, les bouts à angle aigu du losange n1 apparaissent de part et d'autre de l'anneau fantôme r et s'écartent du milieu de l'image d'avion d'un côté ou de l'autre selon le degré d'inclinaison et la direc- tion montante ou descendante du vol. Ainsi, sur la Fig. 4 qui montre la position que les éléments prennent quand l'avion exécute un virage à gauche en s'élevant, les bouts du losange nl sont visibles de part et d'autre de l'anneau fantôme r.
Sur la Fig. 5 est représentée la position que les éléments prennent quand l'avion s'est déversé de 90 , tandis que le bout du losange n1 situé derrière le milieu de l'image d'avion indique que l'avion est dans un plan horizontal.Quand le losange prend une position désignée par nll, l'avion est incliné le nez en haut, tandis que quand il prend la position désignée par n12, l'avion est incliné le nez en bas. De cette façon le pilote est à même de discerner la véritable allure du vol à tout moment en dépit du fait que l'image d'avion ne se meut que dans une dimension.
Sur les Figs. 7 à 10, l'horizon est représenté non pas par la ligne d'horizon s1 peinte sur le cadran o1, mais par les organes h,appelés ci-après "anneau d'horizonn, qui traversent des fentes o3 du cadran o1. Dans l'exemple repré-
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senté, l'anneau d'horizon h est articulé en hl sur le cercle de cardan extérieur d et est équilibré par les contrepoids h. Un bouton! du cercle de cardan intérieur joue dans la boutonnière 1 de l'extrémité bifurquée de l'anneau d'hori- zon. L'anneau d'horizon h est normalement situé dans le plan horizontal et derrière l'anneau fantôme r au-dessus et en-dessous duquel on peut voir les bords de l'anneau d'hori- zon h (Fig. 9).
Quand l'avion sur lequel l'instrument est monté commence à s'élever, l'axe de l'arbre d1 du cercle de cardan extérieur d représenté sur la Fig. 8 s'incline en provoquant une rotation du cercle de cardan extérieur par rapport au cercle de cardan intérieur et par rapport à l'axe c dans le sens des aiguilles d'une montre, et la tige n maintient l'anneau fantôme r dans une position sensiblement fixe, tandis que le cadran o1 descend, de manière à communi- quer à l'image d'avion un mouvement en apparence montant. Le mouvement du cercle de cardan extérieur fait descendre les pivots h1 de manière à amener les boutons! à faire osciller l'organe h sur les pivots hl, de sorte que l'anneau d'horizon descend par rapport au cadran o1 et s'écarte de l'image d'a- vion s, comme on le voit sur la Fig. 10.
Les pivots hl et les boutons i peuvent être permutés, c'est-à-dire que les boutons i peuvent être adaptés sur le cercle de cardan exté- rieur et les pivots hl sur le cercle de cardan intérieur, et on obtiendra néanmoins le même résultat.
Le losange n1 fonctionne exactement de la Berne ma- nière que sur le dispositif décrit avec référence aux Figs. 3 à 5.
On peut employer le dispositif indicateur avec d'au- tres dispositifs de redressement ayant un fonctionnement ana- logue ou avec d'autres instruments ayant les mêmes caractéris-
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tiques, par exemple un instrument entraîné électriquement.
REVENDICATIONS
1.- Instrument gyroscopique de navigation, carac- térisé en ce qu'il comporte en avant et à distance d'un ca- dran faisant face au pilote, un anneau fantôme monté à pivot, portant l'image d'un avion et relié à un cercle de cardan in- térieur.