Machine pour mesurer les moments d'inertie
<EMI ID=1.1> La présente invention concerne une machine pour mesurer les moments d'inertie d'un satellite artificiel suivant deux axes de rotation.
Les méthodes de mesure du moment d'inertie sont
<EMI ID=2.1>
moment d'inertie autour de l'axe de rotation, �
est l'accélération angulaire du satellite et T
est le couple appliqué. La mesure de l'accélération angulaire � étant difficile à effectuer,
la plupart des machines connues font usage d'une oscillation de torsion appliquant un couple T proportionnel au déplacement angulaire du satellite. La mesure de la fréquence ou de la période d'oscillation permet d'obtenir le moment d'inertie I.
Les machines connues pour mesurer le moment d'inertie sont principalement des machines à oscillateur harmonique qui utilisent des pivots élastiques ou des paliers à gaz pour déterminer l'axe de rotation de la table oscillante.
Les machines connues permettent de mesurer
la valeur absolue du moment d'inertie par rapport
à un axe de rotation. Lorsque l'on veut déterminer
les moments d'inertie par rapport à deux axes de rotation, le moment d'inertie par rapport à l'axe
de rotation d'un satellite artificiel et le moment d'inertie latéral par exemple, les machines
connues imposent d'effectuer des mesures consécutives en modifiant la configuration mécanique et dynamique de la machine, ce qui modifie les conditions des essais d'une mesure à l'autre de sorte que ces mesures ne sont pas exactement comparables.
L'invention a pour objet une machine permettant de mesurer le moment d'inertie d'un engin par rapport à deux axes sans aucune modification de la configuration de la machine.
<EMI ID=3.1>
mettant de mesurer la différence entre les moments d'inertie par rapport à deux'axes, plutôt; que leurs valeurs absolues.
La machine suivant l'invention se caractérise
en ce qu'elle comprend un plateau fixe et en-ce
que la table oscillante est centrée par un palier
radial et repose sur le plateau fixe par l'intermédiaire de plusieurs dispositifs de support pneumatiques écartés de l'arbre de rotation
et disposés symétriquement autour de celui-ci.
Dans un mode de réalisation préférentiel
la table oscillante comporte une partie verticale
érigée sur la table horizontale, la table et la
partie verticale portant chacune un dispositif de
fixation pour l'engin à essayer.
Un exemple de mode de réalisation va être
décrit ci-après en se référant aux dessins joints
sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une machine suivant l'invention avec arrachement
partiel montrant l'arbre de rotation central;
- la figure 2 est une vue en coupe verticale de la partie centrale de la machine;
- la figure 3 est une vue partielle en perspective montrant un mode d'exécution du dispositif de démarrage; - les figures 4 et 5 montrent schématiquement la configuration de la machine pour la mesure du moment d'inertie par rapport à deux axes;
- la figure 6 illustre schématiquement le dispositif de mesure de la période d'oscillation de la table;
- la figure 7 illustre schématiquement un dispositif photo-interrupteur utilisé pour la mesure de l'amplitude d'oscillation de la table.
Se reportant à la figure 1 on voit que la machine comprend un plateau fixe 1 et une table oscillante 2 portant un arbre de rotation 3
et reposant sur le plateau fixe 1 par l'intermédiaire de trois dispositifs de support pneumatiques 4 disposés symétriquement autour de l'arbre
de rotation.3. La table oscillante 2 consiste en
une pièce comportant deux parties en équerre l'une sur l'autre : la partie horizontale 21 porte l'arbre de rotatio - dispositifs de support pneumatiques 4, la partie rerticale 22 s'élève à l'extrémité de la partie horizontale 21. Les parties
21 et 22 portent chacune un dispositif de fixation
23 pour l'engin à essayer de manière à mesurer
les moments d'inertie suivant deux axes de l'engin comme on le verra plus loin.
L'arbre de'rotation 3 est centré dans le cylindre 6 par un palier radial 7 visible sur la figure 2. Ls centrage de l'arbre 3 dans le cylindre 6 est assuré par l'intermédiaire d'un gaz comprimé <EMI ID=4.1> cylindre. L'arbre 3 est également pourvu d'un
dispositif de distribution de gaz comprimé 9 pour alimenter les supports 4.
Une barre de torsion 5 est fixée à une extrémité
à l'arbre de rotation 3 et à l'autre extrémité au plateau fixe par l'intermédiaire de mandrins hydrauliques. La barre de torsion 5 assure l'entraînement alternatif.de la table oscillante 2 autour de l'axe de l'arbre 3.
A la table oscillante 2 est associée un dispositif de démarrage pour déterminer avec précision
la position de démarrage de la table oscillante et
amener automatiquement celle-ci cans cette position
à chaque démarrage de manière à assurer chaque
fois un démarrage doux parfaitement reproductible.
Cette disposition permet également le démarrage
de l'oscillation par commande à distance de telle
sorte que les mesures puissent être effectuées
dans une chambre à vide afin d'éliminer les
effets préjudiciables de masses d'air. Une forme
de réalisation pneumatique de ce dispositif de
démarrage est représentée à la figure 3. Une telle version à commande pneumatique a l'avantage d'éviter toute contamination de l'atmosphère entourant le spécimen essayé.
..... Le dispositif montré à la figure 3 comprend un levier 11 monté sur le plateau fixe 1 de telle manière qu'il soit susceptible de pivoter autour
d'un axe horizontal X-X et autour d'un axe verti-
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cylindres pneumatiques 13 et 14. La commande de ce dispositif se fait en deux phases à partir
d'un pupitre de commande (non représenté).
Le cylindre 13 est actionné de façon que la tête 12 du levier 11 se déplace vers le bas jusqu'à ce qu'elle se trouve en'regard d'un poussoir 15 monté sur la table oscillante 2. Lorsque le levier 11 a accompli ce mouvement, une vanne pneumatique (non montrée) s'ouvre automatiquement et actionne le cylindre 14 : celui-ci a pour effet de déplacer la tête 12 du levier 11 dans un plan horizontal de manière qu'elle vienne pousser le poussoir 15 et amène la table 2 dans la position de démarrage requise, créant ainsi le couple de torsion voulu dans la barre de torsion 5 couplée à la table 2 (cf. figure 1). Le cylin-dre 13 est alors actionné afin de déplacer le levier 11 vers le haut,,la tête 12 du levier libérant ainsi le poussoir 15 : le couple de torsion de la barre 5 démarre alors l'oscillation de la table 2. A la fin de ce mouvement vertical du
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tiquement et actionne le cylindre 14 afin de ramener le levier 11 dans sa position initiale.
Cette machine permet de mesurer avec précision le moment d'inertie d'un engin par rapport à deux axes. Les figures 4 et 5 montrent schématiquement la configuration de l'ensemble machine /engin pour ces deux mesures. La figure 4 montre la configuration pour la mesure du moment d'inertie par rapport à son axe de roulis : l'engin S est fixé sur la partie horizontale de la table oscillante 2 avec son axe de roulis,qui est supposé passer par le centre de gravité de l'engin, coïncidant avec l'axe de l'arbre de rotation 3 de la machine.
La figure 5 montre la configuration pour la mesure du moment d'inertie latéral : l'engin S est fixé sur la partie verticale de la table oscil-
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arbre de rotation 3. La distance d désigne l'écart du centre de gravité C par rapport à l'axe de rotation de la machine : elle doit être aussi petite que possible afin de réduire les erreurs dans
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imprécision de mesure de la distance d, c'est-à-dire de la position du centre de gravité sur l'axe de roulis.
Dans ce type de machine on sait que si le couple est proportionnel au déplacement angulaire de l'engin à essayer, le moment d'inertie peut être déterminé en mesurant la période d'oscillation après étalonnage de la machine avec un corps dont le moment d'inertie est connu avec la précision voulue.
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oscillation et de la période d'oscillation la machine doit être associée à des appareils de mesure optiques et/ou électroniques.
La mesure de la période d'oscillation de la table 2 est effectuée au moyen d'un dispositif optique qui ne perturbe pas l'oscillation. Un mode d'exécution est illustré à la figure 6. A la table oscillante 2 est fixé un miroir plan 61 destiné à coopérer avec un dispositif monté sur le plateau fixe 1. Ce dernier dispositif comprend une source lumineuse 62, un miroir parabolique 63 et une cellule photoélectrique 64. Le
faisceau lumineux émis par la source 62 à travers
<EMI ID=10.1>
que 63 en direction du miroir plan 61; celui-ci réfléchit ce faisceau dans une direction qui
dépend de la position angulaire de la table 2. Lorsque celle-ci oscille, le faisceau lumineux provenant du miroir parabolique 63 se trouve réfléchi par le miroir 61 à chaque alternance
de l'oscillation. Pendant le passage de ce faisceau, le miroir parabolique 63 le réfléchit à
son tour et à chaque passage de la table par la position zéro, ce faisceau réfléchi par le miroir 63 illumine la cellule photoélectrique 64
qui produit.une impulsion électrique. La fréquence de ces impulsions est égale au double de
la fréquence d'oscillation de la table 2. La cellule photoélectrique 64 est illuminée à travers une fente 66 de manière à n'être illuminée
que brièvement et à engendrer une impulsion
aiguë. Les impulsions de la cellule photoélectrique sont envoyées à un compteur électronique, éventuellement à travers un diviseur de fréquence électronique pour ramener leur fréquence à
celle de la table oscillante 2.
La mesure de l'amplitude d'oscillation de la table 2 est effectuée au moyen de photo interrupteurs placés sur le plateau fixe 1 sur- un cercle autour de 1' axe d'oscillation en des positions angulaires prédéterminées, ces interrupteurs coopérant avec une ailette fixée sous la table oscillante 2
comme illustré à la figure 7. Chaque photointerrupteur 71 contient une source de rayonnement infrarouge 72 qui illumine un photo-transistor 73. Les différents interrupteurs sont connectés dans un circuit de signalisation comportant des indicateurs visuels ou autres prévus sur le pupitre
de commande (non montré). L'ailette 74 fixée à
la table oscillante 2, lors de son passage pendant l'oscillation de la table 2, vient interrompre le faisceau lumineux 75 qui illumine le photo-transistor 73, celui-ci produisant alors une impulsion électrique qui sert à allumer une lampe-témoin respective sur le pupitre de commande.
REVENDICATIONS
=00=
1. Machine pour mesurer les moments d'inertie d'un engin suivant deux axes, cette machine comprenant une table oscillante montée de manière à pouvoir osciller autour d'un axe vertical, caractérisée en ce qu'elle comprend un plateau fixe,
et en ce que la table oscillante est centrée par un palier radial et repose sur le plateau fixe par l'intermédiaire de plusieurs dispositifs de support pneumatiques écartés de l'arbre de rotation et disposés symétriquement autour de celui-ci.
Machine for measuring moments of inertia
<EMI ID = 1.1> The present invention relates to a machine for measuring the moments of inertia of an artificial satellite along two axes of rotation.
The methods of measuring the moment of inertia are
<EMI ID = 2.1>
moment of inertia around the axis of rotation, �
is the angular acceleration of the satellite and T
is the applied torque. The measurement of angular acceleration � being difficult to perform,
most of the known machines make use of a torsional oscillation applying a torque T proportional to the angular displacement of the satellite. The measurement of the frequency or of the period of oscillation makes it possible to obtain the moment of inertia I.
The machines known for measuring the moment of inertia are mainly harmonic oscillator machines which use resilient pivots or gas bearings to determine the axis of rotation of the oscillating table.
Known machines make it possible to measure
the absolute value of the moment of inertia with respect to
to an axis of rotation. When we want to determine
the moments of inertia with respect to two axes of rotation, the moment of inertia with respect to the axis
of an artificial satellite and the lateral moment of inertia for example, machines
known methods require consecutive measurements to be carried out by modifying the mechanical and dynamic configuration of the machine, which modifies the test conditions from one measurement to another so that these measurements are not exactly comparable.
The object of the invention is a machine making it possible to measure the moment of inertia of a machine with respect to two axes without any modification of the configuration of the machine.
<EMI ID = 3.1>
putting to measure the difference between the moments of inertia with respect to two axes, rather; than their absolute values.
The machine according to the invention is characterized
in that it comprises a fixed plate and in-this
that the oscillating table is centered by a bearing
radial and rests on the fixed plate by means of several pneumatic support devices spaced from the rotation shaft
and arranged symmetrically around it.
In a preferred embodiment
the oscillating table has a vertical part
erected on the horizontal table, the table and the
vertical part each carrying a
attachment for the machine to be tested.
An exemplary embodiment will be
described below with reference to the accompanying drawings
on which ones :
- Figure 1 is a perspective view of a machine according to the invention with cutaway
partial showing the central rotation shaft;
- Figure 2 is a vertical sectional view of the central part of the machine;
FIG. 3 is a partial perspective view showing one embodiment of the starting device; - Figures 4 and 5 schematically show the configuration of the machine for measuring the moment of inertia with respect to two axes;
FIG. 6 schematically illustrates the device for measuring the period of oscillation of the table;
- Figure 7 schematically illustrates a photo-interrupter device used for measuring the amplitude of oscillation of the table.
Referring to Figure 1 we see that the machine comprises a fixed plate 1 and an oscillating table 2 carrying a rotation shaft 3
and resting on the fixed plate 1 by means of three pneumatic support devices 4 arranged symmetrically around the shaft
rotation. 3. Oscillating table 2 consists of
a part comprising two parts at right angles to one another: the horizontal part 21 carries the rotation shaft - pneumatic support devices 4, the rertical part 22 rises at the end of the horizontal part 21. The parts
21 and 22 each carry a fixing device
23 for the device to be tested in order to measure
the moments of inertia along two axes of the machine as we will see below.
The rotation shaft 3 is centered in the cylinder 6 by a radial bearing 7 visible in FIG. 2. The centering of the shaft 3 in the cylinder 6 is provided by means of a compressed gas <EMI ID = 4.1> cylinder. Shaft 3 is also provided with a
compressed gas distribution device 9 to supply the supports 4.
A torsion bar 5 is attached to one end
to the rotation shaft 3 and at the other end to the fixed plate by means of hydraulic chucks. The torsion bar 5 provides the alternating drive of the oscillating table 2 around the axis of the shaft 3.
With the oscillating table 2 is associated a starting device to determine with precision
the starting position of the oscillating table and
automatically bring it into this position
at each start-up to ensure each
times a perfectly reproducible soft start.
This arrangement also allows starting
of the oscillation by remote control of such
so that measurements can be performed
in a vacuum chamber in order to eliminate
detrimental effects of air masses. A shape
pneumatic realization of this device
start-up is shown in Figure 3. Such a pneumatically controlled version has the advantage of avoiding any contamination of the atmosphere surrounding the specimen being tested.
..... The device shown in Figure 3 comprises a lever 11 mounted on the fixed plate 1 so that it is capable of pivoting around
horizontal axis X-X and around a vertical axis
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pneumatic cylinders 13 and 14. The control of this device is carried out in two phases from
a control panel (not shown).
The cylinder 13 is actuated so that the head 12 of the lever 11 moves downward until it is in view of a pusher 15 mounted on the oscillating table 2. When the lever 11 has accomplished this. movement, a pneumatic valve (not shown) opens automatically and actuates the cylinder 14: this has the effect of moving the head 12 of the lever 11 in a horizontal plane so that it pushes the pusher 15 and brings the table 2 in the required starting position, thus creating the desired torque in the torsion bar 5 coupled to table 2 (see figure 1). The cylin-dre 13 is then actuated in order to move the lever 11 upwards ,, the head 12 of the lever thus releasing the pusher 15: the torque of the bar 5 then starts the oscillation of the table 2. At the end of this vertical movement of the
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tically and actuates the cylinder 14 in order to return the lever 11 to its initial position.
This machine makes it possible to measure with precision the moment of inertia of a machine in relation to two axes. Figures 4 and 5 schematically show the configuration of the machine / machine assembly for these two measurements. Figure 4 shows the configuration for measuring the moment of inertia with respect to its roll axis: the machine S is fixed on the horizontal part of the oscillating table 2 with its roll axis, which is supposed to pass through the center of gravity of the machine, coinciding with the axis of the rotation shaft 3 of the machine.
Figure 5 shows the configuration for the measurement of the lateral moment of inertia: the machine S is fixed on the vertical part of the table oscil-
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rotation shaft 3. The distance d denotes the deviation of the center of gravity C from the axis of rotation of the machine: it should be as small as possible in order to reduce errors in
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inaccuracy in measuring the distance d, that is to say the position of the center of gravity on the roll axis.
In this type of machine, we know that if the torque is proportional to the angular displacement of the machine to be tested, the moment of inertia can be determined by measuring the period of oscillation after calibration of the machine with a body whose moment d inertia is known with the desired precision.
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oscillation and period of oscillation the machine must be associated with optical and / or electronic measuring devices.
The measurement of the period of oscillation of table 2 is carried out by means of an optical device which does not disturb the oscillation. One embodiment is illustrated in FIG. 6. To the oscillating table 2 is fixed a plane mirror 61 intended to cooperate with a device mounted on the fixed plate 1. The latter device comprises a light source 62, a parabolic mirror 63 and a photoelectric cell 64. The
light beam emitted by the source 62 through
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that 63 towards the plane mirror 61; the latter reflects this beam in a direction which
depends on the angular position of the table 2. When the latter oscillates, the light beam coming from the parabolic mirror 63 is reflected by the mirror 61 at each alternation
of oscillation. During the passage of this beam, the parabolic mirror 63 reflects it back to
in its turn and on each passage of the table through the zero position, this beam reflected by the mirror 63 illuminates the photoelectric cell 64
which produces.an electrical impulse. The frequency of these pulses is equal to twice
the oscillation frequency of table 2. The photocell 64 is illuminated through a slit 66 so as not to be illuminated
only briefly and to generate an impulse
acute. The pulses from the photocell are sent to an electronic counter, optionally through an electronic frequency divider to bring their frequency back to
that of the oscillating table 2.
The measurement of the oscillation amplitude of the table 2 is carried out by means of photo switches placed on the fixed plate 1 on a circle around the axis of oscillation in predetermined angular positions, these switches cooperating with a fin fixed under the oscillating table 2
as illustrated in FIG. 7. Each photo-switch 71 contains a source of infrared radiation 72 which illuminates a photo-transistor 73. The various switches are connected in a signaling circuit comprising visual or other indicators provided on the console.
order (not shown). The fin 74 attached to
the oscillating table 2, during its passage during the oscillation of the table 2, interrupts the light beam 75 which illuminates the photo-transistor 73, the latter then producing an electric pulse which is used to light a respective indicator lamp on the control panel.
CLAIMS
= 00 =
1. Machine for measuring the moments of inertia of a machine along two axes, this machine comprising an oscillating table mounted so as to be able to oscillate about a vertical axis, characterized in that it comprises a fixed plate,
and in that the oscillating table is centered by a radial bearing and rests on the fixed plate by means of several pneumatic support devices spaced from the rotation shaft and arranged symmetrically around the latter.