BE755594A - Suspension a la cardan pour gyroscope - Google Patents

Suspension a la cardan pour gyroscope

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BE755594A
BE755594A BE755594DA BE755594A BE 755594 A BE755594 A BE 755594A BE 755594D A BE755594D A BE 755594DA BE 755594 A BE755594 A BE 755594A
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emi
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Litton Industries Inc
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/04Details
    • G01C19/16Suspensions; Bearings
    • G01C19/22Suspensions; Bearings torsional

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Description


  La présente invention concerne d'une façon générale les

  
suspensions à la cardan, et d'une façon plus particulière des

  
suspensions utilisées dans des instruments ou des appareils qui

  
comportent un corps tournant entraîné par un arbre. La suspension selon l'invention est particulièrement destinée aux gyroscopes

  
dans lesquels il faut maintenir en rotation par un arbre, un

  
corps constituant l'élément à inertie du gyroscope, et simultané-

  
 <EMI ID=1.1>  .de rotation pour lui permettre tous les déplacements angulaires nécessaires, comme il est connu de le faire dans la technique des gyroscopes. :. ' 

  
Les suspensions à la cardan souvent appelées "cardans"

  
 <EMI ID=2.1> 

  
pension à la cardan classique sert essentiellement à suspendre

  
un élément par rapport à un autre,de façon à permettre pratiquement

  
tous leurs déplacements relatifs, abstraction faite des forces

  
 <EMI ID=3.1> 

  
caractéristiques du dispositif qui comprend la suspension. L'essentiel est de permettre l'isolement du mouvement d'un élément

  
supporté par rapport à un élément support, quelle que soit leur

  
position angulaire relative.

  
La première suspension à la cardan comprenait essentiellement des anneaux de suspension ou au moins un anneau, qu'on

  
peut se représenter sous la forme d'un arbre muni d'articulations

  
définissant des axes de rotation orthogonaux passant par le centre du cercle. Dans ces premières suspensions, on plaçait l'élé- 

  
ment suspendu., qui était souvent une tête tournante, au centre 

  
d'un anneau extérieur formant l'élément externe et servant de

  
support à la tête tournante qui pouvait librement se déplacer, de

  
façon à occuper une position quelconque par rapport à l'anneau 

  
externe. On va définir les mots et les expressions qui vont être 

  
 <EMI ID=4.1> 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
l'anneau du dispositif classique, et des éléments de liaison, et 

  
on désignera cet ensemble par l'expression "suspension à la car- 

  
dan&#65533;. Les éléments de liaison associent les éléments support et 

  
supporté et ce sont par exemple les articulations des suspensions 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
dan de divers types et de diverses configurations, en particulier  pour les instruments et dispositifs de guidage à inertie utilisés

  
 <EMI ID=7.1> 

  
plus beaucoup au modèle classique. Cependant, les fonctions restent essentiellement les mêmes ou sont au très proches. Bien , qu'on ait changé les torses et les dissensions. , les suspensions 

  
 <EMI ID=8.1> 

  
Les considérations précédentes s'appliquent aussi aux éléments de liaison. Dans le modèle classique, c'étaient de simples pivots. Dans les dispositifs récents, ce sont des roulements

  
 <EMI ID=9.1> 

  
point pour d'autres applications, en particulier pour les gyroscopes et les plates-t'ormes à inertie, des. liaisons flexibles qui sont actuellement utilisées & la place des pivots. Ces liaisons

  
 <EMI ID=10.1> 

  
mouvement de l'élément supporté. On a aussi utilisa ces liaisons souples lorsqu'il fallait des liaisons empêchant la torsion, maïa

  
 <EMI ID=11.1> 

  
ment suspendu qui est la fréquence naturelle définie par le moment d'inertie du dispositif et les constantes élastiques de la liaison

  
 <EMI ID=12.1> 

  
tures support et supportée codifie quelque peu les propriétés de la suspension * Il reste cependant que ces dispositifs sont toujours du même type que la suspension classique.

  
Pour mieux préciser la signification des termes employés,.

  
 <EMI ID=13.1>  

  
sique, et,. bien qu'elle puisse être fixe en torsion, elle désigne ;

  
tout élément qui associe un élément de cardan avec l'élément sus-  pendu ou avec l'élément de suspension. 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
dans le présent mémoire ne comprend pas l'élément suspendu, par exemple l'élément à inertie d'un gyroscope, et ne comprend pas non plus l'élément de suspension, qui est un arbre d'entraînement  dans de nombreux gyroscopes; l'expression "dispositif à la cardan* comprend la combinaison des éléments de cardan, par exemple les anneaux de cardan, et des liaisons de cardan, par exemple les liaisons souples empêchant la torsion. On appelle "dispositif de cardan', un dispositif complet comprenant un élément de cardan

  
et ses liaisons.

  
Comme on l'a défini ci-dessus, la présente invention con-  cerne les suspensions à la cardan particulièrement utiles dans les gyroscopes, surtout dans ceux qu'on appelle "gyroscopes à rotor libre" pour indiquer que le rotor constitue l'élément à inertie tournant, suspendu de façon à isoler les mouvements angulaires de son axe des mouvements de la structure de support. La structure de support est, en pratique, l'enveloppe de l'appareil sou-

  
 <EMI ID=15.1> 

  
le mouvement du rotor par des équations mathématiques pour déterminer ses paramètres et ses caractéristiques de fonctionnement  dans un instrument. Ceci nécessite, comme toutes les descriptions analytiques d'événements physiques dans le temps et dans l'espace un système de coordonnées, par exemple un système d'axes trireotangles. On peut supposer que ce système d'axes est fixe,soit par rapport à l'arbre d'entraînement, soit par rapport au carter,qui constitue la structure de support, 

  
Si on suppose que le rotor d'un gyroscope est supporté par un dispositif de cardan, son axe de rotation peut prendre une orientation spatiale quelconque, au moins dans la mesure ou

  
 <EMI ID=16.1> 

  
tions dues aux liaisons souples. Une telle liberté limitée suffisant en pratique- , on désigne dans la littérature les gyrosco-

  
 <EMI ID=17.1> 

  
mitée, de changer l'orientation de son axe de rotation sous le ' .

  
 <EMI ID=18.1> 

  
moins un mouvement angulaire limité autour de chacun des axes trirectangles de tout système d'axes imaginables. 

  
En avançant maintenant dans la description détaillée des  gyroscopes qui utilisent la suspension de l'invention, on peut voir  que le rotor d'un gyroscope à rotor libre est monté sur une struc-  ture de support, le carter en général, de façon qu'un déplacement angulaire ou un mouvement de translation ne puisse exercer de ^¯;  couple sur le rotor, car cela pourrait perturber sa rotation et  changer l'orientation de son axe. L'orientation de cet axe reste

  
 <EMI ID=19.1> 

  
En pratique cependant, au cours du fonctionnement normal., le rotor subit des couples du fait de sa précession. Comme on le

  
 <EMI ID=20.1> 

  
peuvent comprendre des palpeurs formés par des dispositifs détec-

  
 <EMI ID=21.1> 

  
d'autres dispositifs, les dispositifs de détection tournent avec  l'arbre d'entraînement., et les signaux produits sont représentatifs de la position de l'axe de rotation par rapport à l'arbre d'entrainement, le système d'axes de référence tournant avec l'arbre.. 

  
 <EMI ID=22.1> 

  
après amplification, d'appliquer des couples au rotor pour modifier l'orientation de son axe, de façon à suivre la structure de support.

  
Il faut mentionner qu'on a essayé d'éviter dans les suspen-  .forces de frottement <EMI ID=23.1> 

  
des anneaux de cardan, et à d'autres causes. On a utilisé divers  principes pour la disposition du rotor qu'on voulait équivalente à la suspension à la cardan. Ces essais sont bien connus dans, la 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
quide, dans un gaz sous pression, dans des champs électrique ou  magnétique, ou des combinaisons de tels principes. Bien que ces dispositifs remédient aux inconvénients des suspensions à la cardan,, ils sont compliqués et nécessitent une grande précision lors

  
de la fabrication et lors du fonctionnement. Par exemple, on ne

  
 <EMI ID=25.1>  cle paru sous le titre -Gyroscope à rotor libre accordé dynamique- j 

  
 <EMI ID=26.1> 

  
Le gyroscope décrit et représenté dans cet article'comprend* un élément à inertie en forme d'anneau porté par un arbre d'entraînement auquel il est associé par un dispositif à cardan unique, c'est-à-dire, qui ne comprend pas plus d'un seul élément de suspension en forme d'anneau avec des éléments de liaison définissant deux axes de pivotement orthogonaux entre eux et à l'axe de l'arbre au moins lorsque l'instrument est au repos. L'article discute la possibilité d'utiliser des éléments de liaisons souples pour définir les axes de pivotement et pour permettre l'association élastique fixe en torsion, de l'anneau de cardan d'un coté et, de l'autre coté, de l'anneau formant l'élément à inertie.

   Suivant la termina-  logie de ce mémoire, le gyroscope à rotor libre de l'article comprend un dispositif à cardan unique associant l'élément à inertie à l'arbre d'entraînement qui le porte. L'instrument est dit "accordé dynamiquement" parce que les constantes élastiques des liaisons souples donnent au dispositif de suspension une fréquence naturelle égale à la fréquence de rotation. L'instrument décrit dans

  
 <EMI ID=27.1> 

  
Les principaux inconvénients des gyroscopes portés par

  
 <EMI ID=28.1> 

  
des paliers pour l'arbre d'entraînement, contrairement aux rotors de gyroscopes flottants. Malgré la haute précision des palier*,

  
 <EMI ID=29.1> 

  
tion -le l'axe. En pratique, ce jeu est nécessaire puisque, s'il n'existait pas, le frottement empêcherait la rotation et ferait chauffer les paliers. Aussi faut-il considérer l'élasticité propre

  
 <EMI ID=30.1> 

  
'   <EMI ID=31.1> 

  
cession. Cette procession est unidirectionnelle, de telle sorte

  
 <EMI ID=32.1> 

  
caractère d'un redressement, dans le sens où ce terme décrit la conversion d'un courant alternatif en courant continu. On sait que

  
 <EMI ID=33.1>  l'élément support; on a obtenu un instrument ne présentant pas ces  signaux de sortie erronés, ni là dérive importante due au flotte- - - .  ment de l'arbre ou à un autre manque de précision des éléments de l'instrument. 

  
On a proposé dans le passé des suspensions contenant plus d'un anneau de cardan intermédiaire. Dans tous ces dispositifs, les anneaux étaient montés de façon qu'un anneau interne supporte un anneau externe. D'une façon plus précise,. seul l'anneau interne  est associé à l'arbre, et l'anneau interne est associé à l'anneau

  
 <EMI ID=34.1> 

  
emprunte un terne à la terminologie électrique, l'association des éléments est une association série, puisqu'un seul élément intermédiaire se trouve monté entre deux éléments voisins. On a découvert au contraire qu'on obtenait l'effet désiré en utilisant deux dispositifs à la cardan séparés., associés en parallèle. Cette as-

  
 <EMI ID=35.1> 

  
des deux éléments à la cardan est associé à la fois aux éléments supporté et de support. 

  
Il apparaît donc qu'un gyroscope qui contient la suspension à la cardan selon l'invention est un gyroscope à rotor libre accordé, comportant des cardans intermédiaires pouvant vibrer,qui réduisent à une valeur négligeable l'effet indésirable dû au dé-

  
 <EMI ID=36.1> 

  
double de la fréquence d'entraînement. Pour réduire ces effets tout en obtenant un rotor libre, le montage selon l'invention comprend au moins deux dispositifs à la cardan intermédiaires, fixés sur l'arbre d'entraînement et sur le rotor de façon à pouvoir  subir des torsions, en coopérant de façon à supprimer les effets de redressement 2N dus aux oscillations de l'arbre d'entraînement du gyroscope.

  
Selon un mode de réalisation préféré., des éléments d'as-  sociation empêchant la torsion associent chacun des dispositifs à la cardan intermédiaires au rotor et à l'arbre d'entraînement; on appelle ces associations des "ressorts de torsion". leurs axes sont perpendiculaires. De plus, les deux axes ...de_ vibration or-  thogonaux définis par les ressorts d'un dispositif ne se recoupent pas, c'est-à-dire qu'ils sont orthogonaux aux axes de l'autre dispositif de cardan. En résumé, chacun des dispositifs est perpendiculaire à l'autre. Dans chaque élément de cardan du mode de réalisation préférée le ressort fixé à l'élément de cardan et au rotor comporte un axe de torsion qui est, de préférence, mais pas néces- 

  
 <EMI ID=37.1> 

  
élastiques des ressorts pour que le dispositif de cardan et le  rotor aient une fréquence naturelle de vibration, de préférence 

  
 <EMI ID=38.1> 

  
 <EMI ID=39.1> 

  
minant les effets.-des oscillations de l'arbre donnant des couples 

  
 <EMI ID=40.1> 

  
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les  éléments de cardan intermédiaires sont entièrement fermés, 0 test-  à-dire que ce sont des anneaux de cardan qui peuvent se recouvrir 

  
 <EMI ID=41.1> 

  
trale de laquelle on usine la lame. On peut alors fixer les res-  sorts à lames aux anneaux de cardan et au rotor, par exemple par brasure. En l'absence de toute torsion appliquée aux ressorts, les axes de torsion des quatre ressorts se trouvent alignés dans ce mode de réalisation. Cela signifie qu'on associe deux des ressorts d'un dispositif à la cardan au rotor et les deux autres ressorts appartenant à l'autre dispositif à la cardan à l'arbre" . d'entraînement. Pour rendre la structure isoél?:stique, les plans médians des ressorts à lame fixés à l'arbre forment un angle aigu avec les plans médians des ressorts à lame associés au rotor; un  plan défini par les axes de torsion alignés et l'axe de rotation

  
 <EMI ID=42.1> 

  
La structure isoélastique ainsi obtenue est insensible  aux accélérations.alternatives, c'est-à-dire aux vibrations (con-

  
 <EMI ID=43.1> 

  
de fléchissement de la structure lors d'une accélération passe par le centre du support en n'appliquant ainsi aucun couple à la structure. Il est cependant parfois souhaitable de fabriquer un rotor d'un gyroscope pendulaire. On l'obtient en déplaçant son centre de masse de façon à le rendre sensible à une composante particulière de l'accélération. Un tel gyroscope pendulaire est sensible à la fois aux déplacements angulaires et accélérations linéaires. Pour séparer les effets de l'accélération linéaire et du déplacement angulaire, on utilise deux gyroscopes l'un pen- <EMI ID=44.1> 

  
enfermer dans un même carter. Le gyroscope non pendulaire mesure les déplacements angulaires seuls. Le gyroscope angulaire mesure les déplacements angulaires et les accélérations linéaires. Le signal fourni par le gyroscope non pendulaire peut être combiné  à celui du gyroscope pendulaire pour donner un signal représenta-

  
 <EMI ID=45.1> 

  
Sous une forme générale, l'invention concerne une suspension

  
à la cardan associant un premier élément, devant: être librement

  
 <EMI ID=46.1> 

  
51 tifs à la cardan, chacun des dispositifs associant le premier et le second éléments de façon à constituer deux dispositifs à la

  
 <EMI ID=47.1> 

  
ment à suspendre. De préférence, on utilise des ressorts de torsion pour les liaisons des éléments et des dispositifs. D'unefaçon générale et dans l'application pour laquelle la suspension a été aise au point, le premier élément est le rotor d'un gyroscope et le second élément est un arbre d'entraînement faisant tourner le rotor à une fréquence de rotation constante. On a obte-  nu les meilleurs résultats en combinant dans une suspension deux

  
 <EMI ID=48.1> 

  
ment de cardan peut être un anneau complètement fermé. Dans une variante, chaque élément peut comprendre des parties fractionnaires coopérantes qui peuvent être séparées.

  
Lorsque les éléments de cardan comprennent des parties séparées, chacune d'entre elles recouvre sensiblement un quart de cercle, une de ses extrémités étant fixée au premier élément et l'autre, au second.

  
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les ressorts de torsion peuvent être des barres ayant une section en  croix, ou bien des ressorts à lame plats. Dans ce dernier cas,

  
les plans des ressorts à lame d'un dispositif à la cardan peuvent  avantageusement faire un angle de 84* avec les plans des ressorts  à lame de l'autre dispositif, en étant dirigés dans la même di-  rection, rendant ainsi la suspension isoélastique. 

  
 <EMI ID=49.1>   <EMI ID=50.1> 

  
de rotation, vers un côté de son plan de fixation à l'arbre d'entraînement. On peut monter deux ensembles tels que décrits 'sur un

  
 <EMI ID=51.1> 

  
raîtrcnt dans la description qui va suivre, donnée en référence aux dessins annexes sur lesquels  la figure 1 est .une coupe d'un presier mode de réalisation <EMI ID=52.1>  <EMI ID=53.1>  la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de car- <EMI ID=54.1>  la figure 4 est une coupe selon, la ligne 4- 4 de la figure <EMI ID=55.1> 

  
mais simplifiée pour expliquer le fonctionnement du dispositif;

  
les figures 7a, b, c et d, sont des coupes selon la ligne 7-7 de la figure 6 montrant les déplacements relatifs des divers

  
 <EMI ID=56.1> 

  
tor, pour des positions du rotor perpendiculaire* les unes aux autres: 

  
les figures Sa., b, c, d, sont des coupes analogues aux fi-

  
 <EMI ID=57.1>  <EMI ID=58.1> 

  
 <EMI ID=59.1>  <EMI ID=60.1>  <EMI ID=61.1>  La figure 12,est une vue en perspective partielle de par-  ties des deux anneaux de cardan prises dans la région repérée par  la flèche 12 de la. figure 9; 

  
les'figures 13a, b, c, d, sont des schémas utilisés pour  décrire la théorie du fonctionnement de la - suspension de l'inven-

  
 <EMI ID=62.1> 

  
la figure 14 est une vue analogue à celle de la figure 9  <EMI ID=63.1> 

  
vention, utilisée dans un gyroscope qui comprend des ressorts de torsion à lame au lieu des ressorts à sections en croix de la figure 9;  la figure 15 est une coupe selon la ligne 15-15 de la figure 14;  la figure 16 est une coupe selon la ligne 16-16 de la fi- <EMI ID=64.1>  la figure 17 est une coupe selon la ligne 17-17 de la figure 14;  <EMI ID=65.1>  gure 14;  la figure 19 est une vue en perspective d'un morceau de matière montrant les découpes à faire pour fabriquer le ressort <EMI ID=66.1>  <EMI ID=67.1>  ressort de torsion à lame utilisé dans le mode de réalisation de  la figure 14 et fabriqué à partir de la matière de la figure 19; et ' la figure 21 est un diagramme par blocs du dispositif de commande associant'la sonde et le coupleur et qui peut être porté par une suspension selon l'invention.

  
Les figures 1 à 5 représentent un premier mode de réalisation du dispositif de 3'invention utilisé dans un gyroscope.Des paliers 23 et 25 portent un arbre 21; ce sont des jeux de roule-

  
 <EMI ID=68.1> 

  
dispositifs à la cardan intermédiaires mécaniquement associés en parallèle comprenant chacun deux éléments de cardan, appelés seg-

  
 <EMI ID=69.1> 

  
Un premier dispositif comprend les éléments 31 et 35 et un second

  
 <EMI ID=70.1>  aucune modification s'ils étaient mécaniquement associés. Chacun 

  
 <EMI ID=71.1> 

  
res. L'élément 31 se trouve associé par le . ressort 39 au rotor 

  
29 et par le ressort 41 à l'arbre 21. L'élément 33 se trouve asso- 

  
cié par le ressort 43'au rotor 29 et par le ressort 45 à l'arbre 

  
 <EMI ID=72.1> 

  
et par le ressort 49 à l'arbre 21 tandis que l'élément 37 se trou- 

  
 <EMI ID=73.1> 

  
à l'autre dans chaque paire. Les axes des ressorts 45 et 53 sont 

  
 <EMI ID=74.1> 

  
ressorts associé à chaque élément comporte une section en croix. + Les éléments 31, 33, 35, 37 sont par ailleurs de structure sens!-  tiennent identique.Aussi ne décrira-t-on que l'élément 31 en détail. 

  
 <EMI ID=75.1> 

  
drique interne du rotor 29 par un support 55. Ce-supporta qui -  n'est pas représenté sur la ligure. 2;1 correspond en forme et en 

  
 <EMI ID=76.1> 

  
letés 57, 59, 61 et 63 qui peuvent coopérer avec quatre vis cor-  respondant aux vis 69, 71, 73 et 75 des figures 1 et 2, les qua-  tre segments de cardanétant fixés au rotor de façon analogue. Les 

  
trous 77 et 79 peuvent recevoir des vis d'équilibrage (non repré-  sentes) permettant de régler l'inartie de masse du segment 31. 

  
 <EMI ID=77.1> 

  
permet de venir au contact de la surface de l'arbre 21. La longueur de l'arc de cercle de la pièce 81 est égale au quart de la circonférence de l'srbre 21. Les trois quarts de la circonférence res-

  
 <EMI ID=78.1> 

  
 <EMI ID=79.1>   <EMI ID=80.1> 

  
et un espace 105 pour permettre le pivotement sur l'arbre 21,

  
 <EMI ID=81.1> 

  
Un organe fileté 107 de l'arbre 21 repousse la plaque pivotante
101 de façon à ce qu'elle coopère avec les pièces 81, 83, 85 et

  
 <EMI ID=82.1> 

  
et en répartissant la force de coopération qui maintient en place les pièces 81, 83, 85 et 87. La plaque 101 porte aussi quatre butées dont deux sont représentées en 109 et 111.

  
Les enroulements du stator du moteur, par exemple l'enroulement 113,coopèrent magnétiquement avec l'anneau d'hystérésis
115 porté par un flasque 117 fixé à l'arbre 21, de façon à entra!:- ner ce dernier avec une vitesse angulaire synchrone N.

  
On détecte le déplacement angulaire relatif de l'axe du carter 27 et de l'axe de rotation du rotor 29 par des sondes capacitives représentées sur les figures 1 et 4. Le rotor 29 comporte

  
 <EMI ID=83.1> 

  
au rotor et l'entourant entièrement, comme représenté sur la fi-

  
 <EMI ID=84.1> 

  
ces plaques capacitives. On mesure les signaux produits;, qui sont représentatifs du déplacement angulaire de l'axe de rotation du rotor 29 par rapport au carter 27,, autour d'un axe non représenté

  
 <EMI ID=85.1> 

  
 <EMI ID=86.1> 

  
déplacement angulaire de l'axe de rotation de l'arbre 21 par rapport à l'axe de carter 27 autour d'un axe non représenté passant par le centre des électrodes 131, 129, 121 et 123. Les Plaques

  
 <EMI ID=87.1>  143 se trouve autour de la périphérie du rotor 29 sur la face du

  
 <EMI ID=88.1> 

  
 <EMI ID=89.1> 

  
 <EMI ID=90.1> 

  
ple. Lorsqu'on désire appliquer un couple autour d'un axe passant

  
 <EMI ID=91.1>   <EMI ID=92.1>  <EMI ID=93.1> 

  
 <EMI ID=94.1> 

  
à celui des figures 9 à 12, sauf en ce qui concerne les ressorts de torsion. Chaque ressort est un ressort à lame plate qui possède

  
la constante de torsion désirée. Les ressorts à lame- sont repré-

  
 <EMI ID=95.1> 

  
perpendiculaires à l'axe des z, qui est l'axe de rotation, sont

  
 <EMI ID=96.1> 

  
de torsion des ressorts, d'angles égaux 1 et ). *, comme représen-

  
 <EMI ID=97.1> 

  
exemple, les plans médians des ressorts 304 et 308 sont coplanaires au plan A de la figurer, alors que les plans médians des ressorts

  
 <EMI ID=98.1> 

  
avec le plan des ressorts 304 et 308. De même, les ressorts 306 et 310 sent dirigés dans une direction, et les ressorts 320 et 321 dans une autre. L'orientation opposée des plans des ressorts rend le rotor 29 isoélastiqus, donc Insensible aux accélérations.

  
Ceci .s'explique s i on considère que chacun des ressorcs est rela-

  
 <EMI ID=99.1> 

  
 <EMI ID=100.1> 

  
gure 14 que dans celui de la figure 9.. où on emploie des ressorts à section en croix.

  
Il est bien plus difficile de fabriquer les ressorts à section en croix que les ressorts des figures 14 à 20. Pour fabri-

  
 <EMI ID=101.1> 

  
19 pour obtenir le ressort 307 de la figure 20, en le fixant sur une fraiseuse, en fraisant un' côté.. en le retournant et en fraisant

  
 <EMI ID=102.1>   <EMI ID=103.1> 

  
Bien qu'on ait représenté le ressort 307 et les autres res-  sorts sous une forme épaisse, l'épaisseur réelle dépend de la constance élastique désirée. 

  
Ainsi, on a décrit Jusqu'ici une suspension pour gyroscope 

  
 <EMI ID=104.1> 

  
rendre sensible" on peut le rendre pendulaire en déplaçait son  centre de masse par rapport au plan de fixation. Le gyroscope qui  en résulte mesure à la fois les déplacements angulaires et l*accé-  lération linéaire. 

  
En combinant deux gyroscopes, l'un pendulaire et l'autre non,  sur un même arbre d'entraînement , on peut séparer le signal qui 

  
 <EMI ID=105.1> 

  
linéaire. 

  
 <EMI ID=106.1> 

  
angulaire du signal combiné de façon à donner un; signal représenta- 

  
 <EMI ID=107.1> 

  
 <EMI ID=108.1> 

  
le terme fixe signifiant que le système est fixe par rapport à. 

  
 <EMI ID=109.1>  d'une figure à l'autre. Les figures -la et 8a correspondent à

  
 <EMI ID=110.1>  tion autour de l'axe A fixe.

  
Les figures 7b et 8b. sont analogues, mais avec un angle supérieur de 90[deg.] dans le sens anti-horaire depuis la position de la figure 6. 

  
 <EMI ID=111.1> 

  
 <EMI ID=112.1> 

  
 <EMI ID=113.1> 

  
 <EMI ID=114.1> 

  
autour de l'axe y' fait fléchir en torsion les ressorts 51, 49,  <EMI ID=115.1>  dus. En conséquence, les éléments 31 et 35 tournent instantanément

  
 <EMI ID=116.1>  re sur la figure 6, le rotor va vers la position des figures 7b,

  
 <EMI ID=117.1> 

  
7b et 8b sont identiques aux figures 7a et 8a en ce qui concerne 

  
leurs structures. Cependant, comme le montre le changement de let-  tres, les parties en regard ont changé. Ainsi, on a remplacé A par

  
 <EMI ID=118.1> 

  
sont'pas , ce qui fait que les éléments 33 et 37 se déplacent avec  le rotor 29 et les éléments 31 et 35 avec l'arbre 21. Dans une po- :

  
 <EMI ID=119.1> 

  
rotor 29 est dynamiquement libre, les éléments oscillent lors du désalignement des axes d'entraînement et de rotation. 

  
 <EMI ID=120.1> 

  
 <EMI ID=121.1> 

  
 <EMI ID=122.1> 

  
positif avec leurs ressorts, se* comportent cinématiquement comme  s'ils étaient associés. De même , les éléments 33 et 37 forment  avec leurs ressorts un second dispositif unitaire. Chacun des deux 

  
 <EMI ID=123.1>  

  
 <EMI ID=124.1> 

  
ment associés en parallèle. Bien entendu, on peut considérer les

  
 <EMI ID=125.1>  <EMI ID=126.1> 

  
du gyroscope, ses conditions d'accord et la suppression des erreurs dues aux couples à fréquence 2N.

  
 <EMI ID=127.1>  schéma

  
peut diviser le/de la suspension en deux schémas ceux des figures

  
 <EMI ID=128.1> 

  
Un jeu de coordonnées orthogonales directes x, y z, est ..-,, ; - ': ;

  
 <EMI ID=129.1>  
 <EMI ID=130.1> 
 <EMI ID=131.1> 

  
combinées respectives. 

  
 <EMI ID=132.1> 

  
 <EMI ID=133.1> 

  
 <EMI ID=134.1> 

  
cient d'amortissement à une valeur suffisamment faible pour ne pas affecter le fonctionnement.

  
 <EMI ID=135.1> 

  
 <EMI ID=136.1> 

  
au rotor x, y, z, pour expliquer l'utilisation des angles, des

  
 <EMI ID=137.1> 

  
X et Y dans le système de coordonnées x, y, z. La vitesse angulaire de l'arbre est N. Les vitesses angulaires par rapport au carter

  
 <EMI ID=138.1>  .- des axes x et y.

  
En général, l'axe z' du rotor 29 n'est pas astreint à être

  
 <EMI ID=139.1> 

  
l'axe 21 autour des axes x et y. Les déplacements angulaires du  <EMI ID=140.1> 

  
D'après les définitions ci-dessus, les équations du mouvement du rotor 29 par rapport à l'arbre 21 sont : 

  

 <EMI ID=141.1> 


  
 <EMI ID=142.1> 

  
de torsion des ressorts et les moments d'inertie, le rotor se  comporte comme un rotor libre, et élimine les couples de redressement dus aux oscillations de l'arbre à la fréquence 2N.

  
La condition générale est

  

 <EMI ID=143.1> 


  
pour la suppression du redressement, et 

  

 <EMI ID=144.1> 


  
pour un accord parfaite formules dans lesquelles
 <EMI ID=145.1> 
 et N est la vitesse angulaire de l'arbre 21 en radians/seconde.

Pour un instrument utilisable dans' la pratique,

  

 <EMI ID=146.1> 


  
 <EMI ID=147.1> 

  
 <EMI ID=148.1> 
 <EMI ID=149.1> 
 . En réarrangeant les équations 10 et 11 et en substituant <EMI ID=150.1> 

  
sement 2N

  

 <EMI ID=151.1> 


  
 <EMI ID=152.1>  

  
nement. 

  
On peut aussi employer d'autres types de sonde et de coupleur que ceux décrits et représentés.

  
Bien qu'on ait décrit des modes de réalisation comprenant

  
 <EMI ID=153.1>  

  
 <EMI ID=154.1> 

  
1 - Gyroscope caractérisé en ce qu'il comprend un organe d'entraînement mobile en rotation comportant un premier axe de  rotation, un rotor comportant un second axe de rotation, un pré-

  
 <EMI ID=155.1> 

  
traînement et dont les axes de torsion sont des troisième et quatrième axes perpendiculaires au premier axe et entre eux, des troisième et quatrième dispositifs de torsion fixés au rotor,dont  les axes de torsion sont des cinquième et sixième axes perpendi-

  
 <EMI ID=156.1> 

  
cardan fixé aux premier et troisième dispositifs de torsion avec  une liberté de rotation par rapport aux dispositifs d'entraînement

  
 <EMI ID=157.1> 

  
au rotor élastiquement limitée, les quatrième et sixième axes 

  
 <EMI ID=158.1> 

Claims (1)

  1. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif à la cardan comprend des premier et second cardans sensiblement identiques disposés symétriquement par rapport à l'organe d'entraînement et au rotor, chacun des premier et second dispositifs de torsion comprenant des premier et second ressorts de torsion orientés radialement vers l'extérieur de l'organe d'entraînement dans des directions opposées et chacun des troisième et quatrième dispositifs de torsion comprenant des premier et second ressorts de torsion orientés radialement vers l'intérieur du rotor dans des directions opposées.
    3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le centre de masse du premier dispositif à la cardan comprenant les premier et second cardans est sur le premier axe, le centre
    de masse du second dispositif à la cardan comprenant les premier et second cardans est sur le premier axe, les moments d'inertie <EMI ID=159.1>
    <EMI ID=160.1> <EMI ID=161.1>
    <EMI ID=162.1>
    <EMI ID=163.1>
    que la somme des constantes élastiques des premier et quatrième dispositifs de torsion diminuée de la somme des constantes élas- tiques, des second et troisième dispositifs de torsion est sensi- blement égale au carré de la fréquence de rotation de 1* organe .
    <EMI ID=164.1>
    qu'il comprend un dispositif pour détecter le non alignement des premier et second axes et un dispositif pour appliquer de façon_ contrôlée des couples au rotor.
    <EMI ID=165.1>
    que le rotor est pendulaire. '.'.'
    7 - Dispositif selon la revendication 1., caractérisé en ce que chacun des dispositifs à la. cardan comprend un cardan fermé,
    chacun des premier et second dispositifs de torsion comprend des
    <EMI ID=166.1>
    distance du premier axe et les troisième et quatrième dispositifs. de torsion comprennent les troisième et quatrième ressorts places de parte:; d'autre et à égale distance du second axe.
    8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le centre de masse du premier dispositif à la cardan coïncide avec le premier axe, le centre de masse du second dispositif à la,
    <EMI ID=167.1>
    les premier et second axes lorsqu'ils sont coaxiaux,' les moments d'inertie principaux du second dispositif à la cardan sont désignés
    <EMI ID=168.1>
    9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la somme des constantes élastiques des premier et quatrième ressorts, diminuée de la somme de celles des second et troisième <EMI ID=169.1>
    <EMI ID=170.1>
    <EMI ID=171.1>
    que les ressorts de torsion ont une section en croix.
    11 - Dispositif selon la revendication 9* caractérisé en ce que les- ressorts, sont des ressorts à lace.
    <EMI ID=172.1>
    sorts, les plans définis par l'axe de rotation de l'arbre et les axes de torsion des ressorts recoupent les angles aigus.
    <EMI ID=173.1>
    <EMI ID=174.1>
    <EMI ID=175.1>
    tor de gyroscope, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs car-
    <EMI ID=176.1>
    <EMI ID=177.1>
    tor, les liaisons à l'arbre et au rotor étant disposées angulaire-
    <EMI ID=178.1>
    au rotor. '
    15 - dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les liaisons au rotor empêchées de subir une torsion sont perpendiculaires entre elles, et les liaisons à l'arbre empêchées de subir une torsion sont perpendiculaires entre elles.
    <EMI ID=179.1>
    que les liaisons empêchées de subir une torsion comprennent des ressorts à section en croix.
    17 - Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce
    <EMI ID=180.1>
    à lame.
    18 - Dispositif selon, la revendicaticn 17, caractérisé en ce que-les ressorts à lame sont fabriqués à partir d'une languette dont la partie centrale'sert de ressort à lace.-
    <EMI ID=181.1>
    <EMI ID=182.1>
    des angles aigus avec les plans médians des ressorts à lame fixés à l'arbre et en ce que, en position dé repos des ressorts, un plan défini par l'axe de rotation de l'arbre et les axes de torsion des ressorts recoupe l'angle aigu.
    <EMI ID=183.1>
    <EMI ID=184.1>
    çant sur le rotor.
    23 - Dispositif selon la revendication 14,' caractérise en ce
    <EMI ID=185.1>
    <EMI ID=186.1>
    <EMI ID=187.1>
    de l'autre dispositif de cardan à l'arbre.
    25 - Dispositif selon la revendication 24,. caractérisé en ce
    <EMI ID=188.1> 28 - Combinaison caractérisée en ce quelle comporte un roter de gyroscope,un dispositif d'entraînement du rotor et deux dispositifs à la cardan fixés au rotor et au dispositif d'entraînement de façon à être empêchés de subir une torsion et de façon à permettre le non alignement de l'axe de rotation du rotor et
    <EMI ID=189.1>
    sensiblement identiques fixés symétriquement au rotor et au dispo1 sitif d'entraînement.
    30 - Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que les dispositifs à la cardan sont des anneaux de cardan,qui se recouvrent en laissant un espace pour leur déplacement relatif
    31 - Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que le rotor est pendulaire.
    <EMI ID=190.1>
    <EMI ID=191.1> <EMI ID=192.1>
    <EMI ID=193.1>
    l'arbre est coaxial à l'axe de la fixation, empêchée de subir une torsion, du premier cardan au rotor. '
    37 - Suspension à la cardan pour associer un premier élément devant être librement suspendu à un second élément, caractérisée
    <EMI ID=194.1>
    chaque dispositif associant le premier élément au second, de façon à constituer deux dispositifs à la cardan mécaniquement associés. en parallèle pour supporter l'élément à suspendre.
    <EMI ID=195.1>
    ce qu'elle comprend des ressorts de torsion formant les liaisons des éléments de cardan des dispositif s à la cardan.
    <EMI ID=196.1>
    ractérisée en ce que le premier élément est le roter d'un gyrosco-
    <EMI ID=197.1>
    rotor à une fréquence de rotation constante.
    <EMI ID=198.1>
    r&etérisée en ce qu'elle comprend deux dispositifs à la cardan
    <EMI ID=199.1>
    élément de cardan fixé au premier élément et au second élément*
    <EMI ID=200.1>
    ce que chaque élément de cardan est un anneau de cardan entière- sent fermé. '
    <EMI ID=201.1>
    ce que 'chaque élément de cardan comprend des parties fractionnaires
    <EMI ID=202.1> <EMI ID=203.1>
    risée en ce que chacune dès parties fractionnaires de chaque élément de cardan recouvre un quart de cercle environ, une extrémité de chaque partie étant associée au premier élément et l'autre extrémité au second élément.
    <EMI ID=204.1>
    <EMI ID=205.1>
    caractérisé en ce que la fréquence naturelle de la suspension à
    <EMI ID=206.1>
    ploi de ressorts de torsion de constantes élastiques choisies pour son association et de moments d'inertie choisis.
    49 - Suspension selon la revendication 39 et selon l'une des. revendications 40 à 48, prises dans leur ensemble,, caractéri-
    <EMI ID=207.1>
    rotor est déplacé axialement.
    50 - Suspension à la cardan, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux ensembles construite selon la revendication 39 et possédant un arbre d'entraînement commun..
    51 - Suspension selon les revendications 49 et 50 prises dans leur ensemble, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins
    <EMI ID=208.1>
    tre de masse décalé. *
BE755594D 1967-11-20 Suspension a la cardan pour gyroscope BE755594A (fr)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2449268A1 (fr) * 1979-02-14 1980-09-12 Sperry Corp Suspension souple pour gyroscope, detecteur gyroscopique et procede de fabrication de suspension souple

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2449268A1 (fr) * 1979-02-14 1980-09-12 Sperry Corp Suspension souple pour gyroscope, detecteur gyroscopique et procede de fabrication de suspension souple

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