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"CALCULATEUR EVALUANT DES DONNEES RELATIVES AUX MAREES"
La présente invention est relative aux dispositifs 'servant à évaluer des données relatives aux marées et, en particulier, à un dispositif servant à évaluer la hauteur de la marée à un moment donné- On a déjà utilisé des dispositifs de ce genre, mais ils nécessitent tous, soit un calcul assez développé, soit des travaux de dessin assez développés, avant qu'on puisse donner à l'usager la hauteur de l'eau. Ceci est un renseignement indispensable au navigateur et il doit pouvoir le déterminer par lui-même très rapidement.
Le dispositif selon l'invention permet de faire ces évaluations à l'aide de moyens impliquant le strict minimum de calculs. En fait, le seul calcul nécessaire pour déterminer, la profondeur de l'eau consiste à ajouter, à une quantité dé- terminée par la position du dispositif, la profondeur de l'eau la plus basse, ordinairement la marée de l'équinoxe de printemps donnée par les tables nautiques et que l'on appelle en général les basses eaux.
Pour permettre de comprendre sans ambiguité les termes utilisés ici relatifs aux marées, on va les expliquer en se reportant à la figure 1.
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(H) (4) La différence de niveau à marée haute et à marée basse pour une marée particulière peut s'appeler l'amplitude(-,)
L'amplitude et les niveaux de la marée haute et de la marée basse'varient cycliquement avec les phases de la lune.
Elles varient également avec les conditions locales, telles que le vent et les conditions barométriques. Les marées les plus hautes sont celles d'équinoxe de printemps et, en négli- geant l'effet des conditions locales, on les appelle marées ordinaires d'équinoxe de printemps (EH)
Les tables nautiques donnent en général des chiffres relatifs aux marées par rapport à un niveau de référence qui peut être un niveau arbitraire quelconque, mais on choisit, en général, le niveau de marée basse, de la marée d'équinoxe de printemps. La profondeur de l'océan en dessous de la valeur de référence peut s'appeler le sondage. La hauteur au dessus de la valeur de référence à laquelle monte l'eau pour une marée particulière s'appelle la hauteur de la marée (h).
Si la valeur de référence coincide avec le niveau inférieur ordinaire de la marée de printemps, l'amplitude de printemps et la hauteur de la marée de printemps sont égales.
Il est évident, d'après la figure 1, que la différer* ce entre la hauteur de la marée de printemps et la hauteur de la marée du jour est la même que la différence entre la pleine mer de la marée ordinaire de printemps et la pleine mer pour la marée en question et, par suite, également que la différence entre la basse mer et la valeur de réfé- rence.
N'importe quelle marée particulière monte et des- cend à la même vitesse totale, mais la vitesse varie d'un moment à l'autre pendant la période de la marée. On ne peut pas exprimer le changement du niveau de l'eau à l'aide d'une fonction linéaire par rapport au temps ; c'est plutôt une fonc tion harmonique simple du temps.
La figure 2 est un schéma représentant le principe sur lequel est basée la construction des dispositifs selon l'invention.
A est un tableau comportant deux graduations paral- lèles al et a2. On trace la ligner à partir d'un point de la graduation a représentant le niveau de la basse mer pour une marée particulière, pour aller à un point de l'échelle a re- présentant la pleine mer pour cette marée.
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C est une graduation du temps. Son bord semi-cir- culaire c1 est divisé linéairement de manière à représenter ues intervalles égaux pendant la durée de la marée. Son bord rectiligne ±2 est divisé en abaissant sur lui des perpendi- culaires à partir des divisions du bord ±1 et, par conséquent, il forme une graduation d'une harmonique simple du temps.
D est un curseur dont le bordd -est divisé de façon analogue aux graduations a 1 et a2 et il peut se déplacer trans- versalement, parallèlement à ces graduations.
D'après les explications ci-dessus, il est évident que dans n'importe quelle position du curseur D, sa gradua- tion d est coupée par la ligne B en un point qui indique la hauteur de l'eau au-dessus du niveau de référence au moment indiqué par le point d'intersection de la graduation c2 avec le curseur. Par suite, en mettant en place le curseur à un moment particulier sur la graduation ± , la hauteur de l'eau à ce moment (qui est le renseignement généralement cherché par le marin) est donnée sur la graduation d.
Les figures 3 à 6 représentent une forme de réali- sation pratique, d'un appareil basé sur le principe expliqué à l'aide de la figure 2. la figure 3 représente l'appareil vu de face.
La-figure 4 le représente vu par l'arrière.
La figure 5 est une vue en perspective correspon- dant à une partie de la figure 3, avec certaines parties en arrachement.
La figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 3.
L'appareil comporte un châssis 10 dans lequel est fixée une graduation ± pour le temps.
Le temps pris par une marée pour monter et pour descendre varie dans les différentes parties du monde de 4 heures à 8 heures. La graduation C, pour le temps comporte un certain nombre de graduations horizontales ± ayant toutes la même longueur et représentant les durées de la marée de 4 à 8 heures, à des intervalles de 20 minutes. Chacune des gra- duations c2 est divisée harmoniquement par le procédé indiqué au sujet de la figure 2, de manière à donner des indications à des intervalles de temps de 20 minutes pendant la durée des marées.
Dans le châssis 10, en.dessous de la graduation C, il y a une aiguille 12 munie d'une ligne B, correspondant à la ligne B de la figure 2. Cette aiguille est portée par une
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.plaque 14 coulissant sur la base 16 de l'instrument de manière à monter et descendre. Son pivot 18 est sur la ligne B, à moitié de sa longueur. Un ressort 19 porté par la plaque
14 pousse l'aiguille dans le sens des aiguilles d'une montre de sorte qu'elle porte sur un axe 20 porté par une plaque 22, coulissant sur la base 16 de façon à monter et descendre.
La plaque 14 est fixée sur une tige 23 se trouvant dans une rainure de guidage 24 de la base 16 et elle porte un axe 25 faisant saillie dans une fente 26 de la base. La plaque 22 est fixée de même sur une tige 27 logée dans une rainure 28 de la base et elle porte un axe 29 faisant saillie dans une rainure 30 de la base. En conséquence, en déplaçant la plaque 14 à l'aide de l'axe 25, on peutdéplacer l'aiguille 12 en bloc pour la faire monter et descendre et, endéplaçant la plaque 22 à l'aide de l'axe 29, on peut faire tourner l'aiguille sur son pivot.
Il y a, en outre, un curseur D coulissant en travers de la base 16. Il comporte une partie supérieure 32 et une partie inférieure 34, fixée sur une pièce 36 cou- lissant en travers de la base 16 sur une tige fixe 8. La partie supérieure 32 est transparente et porte une ligne 40; la partie inférieure 34 a la forme d'un "bord rectiligne" situé dans le prolongement de la ligne 40 et elle porte une graduation correspondant à celle d de la figure 2.
Le châssis comporte une plaque de recouvrement arrière 42 .à l'intérieur de laquelle est monté un excentri- que 44, sur l'arbre 46 duquel est calée une grande roue 48 avec bord moleté faisant saillie au delà du châssis. L'ex- centrique est' relié au curseur D à l'aide d'une pièce de - liaison 49 pivotant sur la base en 50, avec extrémité supé- rieure fourchue 2 entourant un axe '54 porté par la pièce coulissante 6 et ouverture ovale dans laquelle est en prise l'excentrique 44. En faisant tourner la roue 48, on peut ainsi déplacer le curseur D en travers ce la base 16.
On comprendra mieux le fonctionnement du dispositif à l'aide d'un exemple pratique d'utilisation.
On supposera, par exemple, qu'il faille déterminer la profondeur d'eau qu'il y aura en un point particulier, à
16 heures, un jour particulier. Le tableau indique un sondage de 2,44 m en ce point. L'Almanach nautique donne le moment de la pleine mer à 12 heures, la hauteur de marée du jour de 7,30 m, la hauteur de marée de printemps de 9,15m
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et la durée de la montée ou de la descente de la marée de 6 heures.
Comme on l'a déjà dit, la différence entre la hauteur de marée de printemps (9,15m) et la 'hauteur de marée du jour (7,30 m) donne la hauteur de la basse mer au dessus de la basse mer de la marée de printemps ordinaire, c'est-à- dire 1,85 m.
A 16 heures, la marée descendra et,'par suite, il faut d'abord placer l'aiguille 12 de façon que sa ligne B aille d'un point de la graduation a (fig. 2), représentant la pleine mer (7,30 m) à un point de la -graduation a2 (fig.2) représentant là basse mer (1,85 m). Ceci se fait en manoeu- vrant les deux axes 25 et 29, le curseur D étant placé suc- cessivement le long du bord de gauche et du bord de droite du châssis et l'aiguille étant placée sur le repère approprié de la graduation et prenant la position représentée sur la figure 3.
On déplace alors le curseur de façon que sa ligne 122 coïncide avec la division de 4'heures sur la ligne de 6 heures de la graduation du temps, le moment (16 heures) où l'on désire avoir la hauteur de 1 eau étant 4 heures après la pleine mer. Le curseur est représenté dans cette position sur la figure 3 et, comme on le voit, sa gradua- tion est coupée par la ligne B à une hauteur de 5,9 mètres.
La hauteur de l'eau au-dessus de la hauteur de ré- férence (basse mer de la marée ordinaire de printemps) à l'en droit et au moment en question sera, par suite 5,9 mètres et, pour déterminer la profondeur de l'eau, il suffit d'y ajouter le sondage de 2,4 mètres. La profondeur est donc de 8,3 mètres.
On voit que l'on a effectué toute l'opération en faisant une simple soustraction pour déterminer la hauteur de la basse mer et une simple addition pour déterminer la hauteur d'eau finalement cherchée.
On peut modifier de beaucoup de façons le disposi- tif des figures 3 à 6. Ainsi, la graduation du temps, au lieu d'être au dessus, pourrait être sur le côté de l'ai- guille, de sorte que le dispositif serait comme représenté schématiquement sur la figure 7 sur laquelle on a porté les mêmes signes de référence que sur la figure2. En ce cas, les deux graduations a 1 et a2 sont portées sur le curseur D.
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En utilisait le dispositif, on fait coïncider le bord de gauche du curseur avec le bord de droite des graduations du temps C. On met aiors en place la ligne B et on déplace le curseur vers la gauche jusqu'au temps-approprié sur la graduation du temps, la hauteur cherchée de-0 l'eau étant indiquée par-la ligne B sur la graduation -;2. Evidemment, on pourrait prolonger le curseur vers la gauche et porter sur lui les graduations du temps, la base portant un repère fixe en regard duquel on lirait les graduations.
Il est entendu que les dispositifs ci-dessus com- portent de nombreuses variantes. Ainsi, dans le cas des figures 3 à 6 , l'aiguille pourrait être faite de manière à être amenée en position par de nombreux types de méca- nismes , par exemple des vis à grand pas. L'aiguille 12 sur laquelle est tracée une ligne B pourrait être remplacée par un bord rectiligne de même que la partie supérieure 32 du curseur. Inversement, la partie inférieure 34 du curseur pourrait être transparente et porter une ligne servant de ligne de repère. On peut aussi utiliser un dispositif com- plètement mécanique comportant un tambour enregistreur que l'on peut régler au moyen d'opérations correspondant au réglage des deux extrémités (ou une extrémité et le pivot) de l'aiguille ci-dessus et également au réglage du curseur sur les graduations du temps.
On conçoit également que l'on peut utiliser le dispositif selon l'invention pour d'autres applications que pour déterminer la profondeur de l'eau en un point et à un moment particuliers. Evidemment, on pourrait l'utiliser pour résoudre le problème inverse de la détermination du moment où il y aura une profondeur d'eau particulière.
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"CALCULATOR EVALUATING DATA RELATING TO TIDES"
The present invention relates to devices for evaluating tidal data and, in particular, to a device for evaluating the height of the tide at a given time. Devices of this kind have already been used, but they require all, either a sufficiently developed calculation, or sufficiently developed drawing work, before we can give the user the height of the water. This is essential information for the mariner and he must be able to determine it for himself very quickly.
The device according to the invention makes it possible to carry out these evaluations using means involving the strict minimum of calculations. In fact, the only calculation necessary to determine the depth of the water is to add, to an amount determined by the position of the device, the lowest water depth, usually the tide of the equinox of spring given by nautical tables and which are generally called low water.
To allow an unambiguous understanding of the terms used here relating to tides, they will be explained by referring to figure 1.
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(H) (4) The difference in level at high tide and at low tide for a particular tide can be called the amplitude (-,)
The amplitude and levels of high tide and low tide vary cyclically with the phases of the moon.
They also vary with local conditions, such as wind and barometric conditions. The highest tides are those of the spring equinox and, neglecting the effect of local conditions, they are called ordinary spring equinox (EH) tides.
Nautical tables generally give figures relating to the tides in relation to a reference level which can be any arbitrary level, but we generally choose the level of low tide, of the spring equinox tide. The depth of the ocean below the reference value can be called sounding. The height above the reference value at which the water rises for a particular tide is called the tide height (h).
If the reference value coincides with the ordinary lower level of the spring tide, the spring amplitude and the height of the spring tide are equal.
It is evident from Figure 1 that the difference between the height of the spring tide and the height of the day tide is the same as the difference between the full tide of the ordinary spring tide and the high tide for the tide in question and therefore also the difference between low tide and the reference value.
Any particular tide rises and falls at the same total speed, but the speed varies from moment to moment during the period of the tide. We cannot express the change in water level using a linear function over time; rather, it is a simple harmonic function of time.
FIG. 2 is a diagram showing the principle on which the construction of the devices according to the invention is based.
A is a table with two parallel graduations a1 and a2. We draw the line from a point on the graduation a representing the level of low water for a particular tide, to go to a point on the scale a representing the high water for that tide.
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It is a graduation of time. Its semi-circular edge c1 is divided linearly so as to represent equal intervals during the duration of the tide. Its ± 2 rectilinear edge is divided by lowering perpendiculars to it from the divisions of the ± 1 edge and, therefore, it forms a graduation of a single harmonic of time.
D is a cursor whose border d -is divided in a manner analogous to the graduations a 1 and a2 and it can move transversely, parallel to these graduations.
From the above explanations, it is evident that in any position of cursor D, its graduation d is intersected by line B at a point which indicates the height of the water above the level. reference point at the moment indicated by the point of intersection of the graduation c2 with the cursor. Consequently, by placing the cursor at a particular time on the ± graduation, the height of the water at that moment (which is the information generally sought by the sailor) is given on the graduation d.
Figures 3 to 6 show a practical embodiment of an apparatus based on the principle explained with the aid of Figure 2. Figure 3 shows the apparatus seen from the front.
Figure 4 shows it seen from the rear.
Figure 5 is a perspective view corresponding to part of Figure 3, with some parts cut away.
Figure 6 is a section taken along line VI-VI of Figure 3.
The apparatus comprises a frame 10 in which is fixed a graduation ± for the time.
The time taken for a tide to rise and fall varies in different parts of the world from 4 am to 8 am. The graduation C, for time has a number of horizontal graduations ± all of the same length and representing the tide times from 4 to 8 hours, at 20 minute intervals. Each of the gradations c2 is harmonically divided by the method indicated in connection with figure 2, so as to give indications at time intervals of 20 minutes during the duration of the tides.
In the frame 10, below the graduation C, there is a needle 12 provided with a line B, corresponding to the line B of FIG. 2. This needle is carried by a
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.plate 14 sliding on the base 16 of the instrument so as to go up and down. Its pivot 18 is on line B, at half its length. A spring 19 carried by the plate
14 pushes the needle clockwise so that it bears on a pin 20 carried by a plate 22, sliding on the base 16 so as to move up and down.
The plate 14 is fixed to a rod 23 located in a guide groove 24 of the base 16 and it carries a pin 25 projecting into a slot 26 of the base. The plate 22 is fixed in the same way on a rod 27 housed in a groove 28 of the base and it carries a pin 29 projecting into a groove 30 of the base. Accordingly, by moving the plate 14 with the aid of the axis 25, one can move the needle 12 as a block to move it up and down and, by moving the plate 22 with the aid of the axis 29, one can rotate the needle on its pivot.
There is, in addition, a slider D sliding across the base 16. It has an upper part 32 and a lower part 34, fixed on a part 36 sliding across the base 16 on a fixed rod 8. The upper part 32 is transparent and carries a line 40; the lower part 34 has the shape of a "rectilinear edge" situated in the extension of line 40 and it bears a graduation corresponding to that d in FIG. 2.
The frame has a rear cover plate 42 within which is mounted an eccentric 44, on the shaft 46 of which is wedged a large wheel 48 with a knurled edge projecting beyond the frame. The eccentric is' connected to the slider D by means of a connecting piece 49 pivoting on the base at 50, with a forked upper end 2 surrounding an axis '54 carried by the sliding piece 6 and opening oval in which the eccentric 44 is engaged. By rotating the wheel 48, it is thus possible to move the cursor D across this base 16.
The operation of the device will be better understood with the help of a practical example of use.
Suppose, for example, that it is necessary to determine the depth of water that there will be at a particular point, at
4 pm on a particular day. The table indicates a hole of 2.44 m at this point. The Nautical Almanac gives the moment of high tide at 12 o'clock, the day's tide height of 7.30 m, the spring tide height of 9.15m
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and the duration of the rise or fall of the tide of 6 hours.
As already said, the difference between the spring tide height (9.15m) and the daytime tide height (7.30m) gives the height of the low water above the low water of the ordinary spring tide, that is, 1.85 m.
At 4 p.m., the tide will fall and, therefore, you must first position needle 12 so that its line B goes from a point on the graduation a (fig. 2), representing high tide (7 , 30 m) at a point of the -graduation a2 (fig. 2) representing the low tide (1.85 m). This is done by maneuvering the two axes 25 and 29, the cursor D being placed successively along the left edge and the right edge of the frame and the needle being placed on the appropriate mark of the graduation and taking the position shown in Figure 3.
We then move the cursor so that its line 122 coincides with the division of 4 hours on the 6 hour line of the time scale, the moment (16 hours) when we want to have the height of 1 water being 4 hours after high tide. The cursor is shown in this position in Fig. 3 and, as can be seen, its graduation is intersected by line B at a height of 5.9 meters.
The height of the water above the reference height (low tide of the ordinary spring tide) at the right and at the time in question will therefore be 5.9 meters and, to determine the depth water, just add the 2.4-meter sounding. The depth is therefore 8.3 meters.
We see that we have carried out the whole operation by making a simple subtraction to determine the height of the low water and a simple addition to determine the height of water finally sought.
The device of Figures 3 to 6 can be modified in many ways. Thus, the time scale, instead of being above, could be on the side of the needle, so that the device would be as shown schematically in FIG. 7 on which the same reference signs have been applied as in FIG. 2. In this case, the two graduations a 1 and a2 are placed on cursor D.
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Using the device, we make the left edge of the cursor coincide with the right edge of the time C graduations. We then put the line B in place and we move the cursor to the left until the appropriate time on the graduation time, the desired height of-0 water being indicated by-line B on the graduation -; 2. Obviously, we could extend the cursor to the left and carry the time graduations on it, the base bearing a fixed mark opposite which we would read the graduations.
It is understood that the above devices include numerous variants. Thus, in the case of Figures 3 to 6, the needle could be made so as to be brought into position by numerous types of mechanisms, for example large pitch screws. The needle 12 on which a line B is drawn could be replaced by a straight edge, as could the upper part 32 of the cursor. Conversely, the lower part 34 of the cursor could be transparent and carry a line serving as a guide line. It is also possible to use a completely mechanical device comprising a recording drum which can be adjusted by means of operations corresponding to the adjustment of the two ends (or one end and the pivot) of the above needle and also to the adjustment. the cursor on the time ticks.
It will also be appreciated that the device according to the invention can be used for applications other than for determining the depth of the water at a particular point and at a particular time. Obviously, one could use it to solve the reverse problem of determining when there will be a particular water depth.