FR2728174A1 - Projectile gyroscopique a lancement manuel, axe longitudinal et actionnement interne - Google Patents
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Abstract
Le projectile présente à proximité de son centre de gravité une surface d'appui (BB') orientée transversalement par rapport à l'axe longitudinal (CC') du projectile et contenue à l'intérieur du volume défini par l'enveloppe extérieure de celui-ci. Le bout de l'index de la main appuie sur un réceptacle de la surface d'appui qui est décentré par rapport à l'axe longitudinal. Ce projectile se lance comme on lance une pierre et la rencontre entre le bout du doigt et la surface d'appui produit une rotation rapide autour de l'axe longitudinal, qui stabilise le vol par effet gyroscopique. Le projectile maintient sa pointe dirigée vers l'objectif et tend à tomber sur celui-ci, et son axe longitudinal est à tout moment tangent à la trajectoire de son centre de gravité. Application aux couteaux de sport à lancer.
Description
Projectile gyroscopique à lancement manuel. axe longitudinal et
actionnement interne L'invention concerne un projectile gyroscopique à lancement manuel, axe longitudinal et actionnement interne, et se situe
dans le secteur technique de la mécanique.
La désignation de l'objet de l'invention s'explique comme suit: Gyroscopique: parce que la stabilité en vol est basée sur
l'effet gyroscopique.
- A lancement manuel: parce qu'il est destiné à être lancé
à la main.
- A axe longitudinal: parce qu'il tourne autour de son axe longitudinal. - À actionnement interne: parce qu'il est excité par le bout
de l'index depuis l'intérieur du volume défini par l'enve-
loppe extérieure du projectile.
Pour une compréhension rapide du problème mécanique qui nous occupe, rien ne vaut la référence à son application la plus
commune, le lancer de couteaux.
Pour réaliser l'objectif de planter le couteau dans la cible
A, située sur le plan ZX (figure 1), le lanceur, situé au-
dessus de ce plan, peut utiliser trois méthodes connues par le Demandeur: 1. Le saisir par la lame en un point quelconque voisin de la pointe et le lancer; le couteau se déplace dans l'air, en tournant autour de l'axe YY' (ou d'un autre axe contenu dans le plan ZY, voir figure 1) qui passe par le centre de gravité du couteau. Comme on le sait, le centre de gravité décrira
une parabole contenue dans le plan ZX.
2. Le saisir par le manche et le lancer de façon analogue à
celle décrite ci-dessus, avec des effets mécaniques analo-
gues. 3. L'appuyer longitudinalement sur la paume de la main, la pointe vers l'avant, et le lancer en laissant glisser la
main. Le couteau se déplace en étant poussé par l'accéléra-
tion centrifuge produite par le mouvement de rotation du bras. Dans ce cas, on vise à déplacer le couteau dans l'air
comme un avion, avec la pointe de la lame dirigée continuel-
lement vers la cible. Cependant, une déviation entre l'axe longitudinal du couteau et le vecteur vitesse du centre de gravité donne naissance à un couple perturbateur qui augmente cette déviation, rendant le projectile instable sur sa
trajectoire et diminuant sa portée.
D'autres projectiles à lancement manuel qui se déplacent dans l'air avec la pointe vers l'avant, c'est-à-dire sans tourner autour d'un axe contenu dans le plan ZY (figure 1), sont les lances et les dards; tous deux maintiennent leur pointe métallique en direction de l'objectif du fait que leur centre de gravité est déplacé vers l'extrémité pointue et que par conséquent le moment des forces produites avant une déviation entre l'axe du couteau et le vecteur vitesse du centre de gravité est toujours compensateur et tend à aligner l'axe
avec le vecteur vitesse.
Il existe trois projectiles à lancement manuel qui utilisent l'effet gyroscopique pour leur stabilité en vol:
- Les disques giratoires: aussi bien ceux de plage (généra-
lement en matière plastique) que les étoiles "ninjas" maintiennent en vol la stabilité du plan du disque grâce à
l'effet gyroscopique de la rotation qui leur est imprimée.
Dans ce cas, le vecteur moment cinétique forme un angle d'environ 90 avec le vecteur vitesse du centre de gravité, de sorte que ces projectiles peuvent être qualifiés de
gyroscopiques à lancement manuel et axe transversal.
- Les boomerangs australiens, qui s'apparentent aux précé-
dents par l'angle entre le moment cinétique et la vitesse du centre de gravité, mais auxquels l'absence de symétrie de la pièce et son profil en aile d'avion confèrent une trajectoire dans l'air très spéciale. - Le ballon de rugby que l'auteur a cru voir à la télévision
se déplacer dans l'air en tournant autour de son axe longitu-
dinal et avec l'une de ses extrémités dirigée constamment
vers son objectif. L'impulsion et la rotation sont communi-
quées au ballon par les doigts de la main agissant sur
l'extérieur de la surface du ballon.
Pour revenir au cas des couteaux, ceux-ci (cas 1 et 2) tournent autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal (contenu dans le plan ZY de la figure 1) et, à chaque tour, la pointe du couteau est dirigée vers l'objectif seulement pendant une fraction de seconde, et pour que le couteau se plante, il faut faire coïncider cet instant avec l'objectif,
ce qui est très difficile à réaliser.
Dans le cas 3 on cherche à ce que la pointe soit constamment dirigée vers l'objectif, mais ceci est très difficile à
réaliser, un tel mouvement étant mécaniquement instable.
Pour éviter les deux inconvénients ci-dessus, à savoir le
changement continuel de direction de la pointe et l'instabi-
lité du vol, a été imaginé le projectile à lancement manuel
de l'invention.
Ce projectile permet d'introduire l'un des doigts à l'inté-
rieur du manche pour lui donner une impulsion, grâce à quoi le projectile présente sa pointe constamment dirigée vers l'objectif et quitte la main animé d'un mouvement giratoire autour de son axe longitudinal, décrivant une trajectoire
stable, droite ou parabolique.
On est ainsi assuré que le couteau se plante dans l'objectif.
L'invention apporte par rapport à l'état de la technique les avantages suivants: - La pointe (ou extrémité de percussion) est maintenue constamment vers l'objectif de façon stable. - L'apprentissage du lancer est beaucoup plus rapide et
facile que dans les systèmes classiques de lancer de cou-
teaux. - A égalité de poids, la portée est supérieure par rapport
aux autres solutions mentionnées plus haut.
- La visée est plus précise.
Conformément à l'invention, le projectile est constitué par:
Une partie postérieure qui constitue la poignée ou le manche.
Une partie antérieure ou de percussion, qui dans le cas du
couteau est la lame.
L'invention porte sur la constitution du manche, qui présente une cavité ou ouverture traversante, dans la région de laquelle est disposée une surface d'appui pour le doigt,
sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du projec-
tile. Cette surface d'appui présente des saillies ou reliefs pour faciliter le positionnement de l'index et permettre au couteau, lors du lancer, de partir avec un mouvement de
rotation autour de l'axe longitudinal.
Ainsi, le projectile selon l'invention comporte tout ou partie des particularités suivantes: - Il est constitué par un manche ou partie postérieure et une partie antérieure ou de percussion, qui peut être une lame métallique, un rond métallique ou un percuteur de tête, le mancne présentant dans sa zone antérieure une cavité ou ouverture traversante propre à permettre l'introduction de
l'index de la main à l'intérieur du manche.
- La face antérieure de l'ouverture est formée par une surface transversale à l'axe longitudinal du projectile, ladite surface étant constituée par des creux et des reliefs qui favorisent le positionnement du doigt pour la prise et le
Lancement, les creux étant sensiblement plans et perpendicu-
laires à!'axe longitudinal et les reliefs étant sensiblement prismatiques. - Les reliefs prismatiques sont au nombre de trois, deux d'entre eux étant parallèles à la direction de l'index et le troisième étant transversal aux deux précédents, ces trois
reliefs formant, conjointement au creux plan qu'ils entou-
rent, un réceptacle pour le positionnement et l'appui du bout
de l'index.
- Le réceptacle est décentré par rapport à l'axe longitudinal
du projectile.
- Dans la partie interne antérieure du manche sont disposées deux pièces de masse volum.ique élevée, entre lesquelles est disposée et fixée l'extrémité de la lame, et qui constituent un contrepoids destiné à placer le centre de gravité du projectile en avant du plan d'appui du doigt. Dans le cas o la partie antérieure du couteau est suffisamment lourde (cas
du percuteur de tête), ce contrepoids n'est pas nécessaire.
- Il est composé de deux parties ou corps entièrement distincts, rendus solidaires au moyen d'une pièce de liaison
de section réduite, la surface interne d'appui étant consti-
tuée par la partie postérieure du corps antérieur.
Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après
en se référant aux dessins annexes.
La figure 1 représente un couteau de type classique se
dirigeant vers la cible A située sur le plan ZX.
L'axe XX' coïncide avec l'axe longitudinal du couteau & l'instant considéré. Les trois axes OX, OY et Oz, mutuellement orthogonaux,
passent par le centre de gravité du couteau.
La trajectoire JJ' du centre de gravité est représentée par
une ligne en trait interrompu.
La figure 2 représente une vue en élévation d'un couteau & lancer, gyroscopique, à axe longitudinal et actionnement interne, BB' indiquant la position de la surface d'appui pour l'index, BD et B'D' étant les deux extrémités de l'ouverture
traversante du manche.
L'axe longitudinal du couteau est la droite CC'.
La figure 3 est une vue en plan de la surface d'appui pour le
doigt lorsqu'il est positionné dans le couteau.
La figure 4 est une vue en élévation correspondant à la
figure 2.
La figure 5 représente une main droite en position de lancer, avec le bout de l'index sur la surface d'appui et le pouce et
le médius tenant la lame.
La figure 6 représente une vue en élévation d'un couteau formé de deux corps ou pièces entièrement distinctes auxquels
est soudée une pièce de jonction LL'.
La figure 7 est une vue de la surface du projectile de la figure 6, en coupe selon la ligne 7-7, avec représentation
d'un index à la même échelle.
La figure 8 montre une vue en perspective du projectile, en
l'occurrence un couteau.
La figure 8 illustre clairement la structure de l'invention.
Le projectile 1 est composé d'un manche ou partie postérieure 2 et d'une partie saillante ou antérieure 3 qui dans le cas
présent est la lame.
Le manche 2 présente une ouverture 4 aui le traverse de part en part et un renfort 5 qui donne de la rigidité à la poignée. L'ouverture 4 présente à sa partie antérieure une surface d'appui 6 pour le doigt, sensiblement perpendiculaire à l'axe
du couteau et située à proximité du centre de gravité.
La surface d'appui 6 est bordée par trois saillies ou reliefs sensiblement prismatiques 7, 8 et 9, qui délimitent un
réceptacle pour le positionnement du bout de l'index.
Ce réceptacle 6 est décentré par rapport à l'axe longitudinal
du projectile, comme on le voit aux figures 3 et 4.
Les saillies prismatiques 7, c et 9 présentent des hauteurs différentes, la saillie 7 étant la plus haute et la saillie
8 la plus basse.
La lame 3 est assemblée à deux contrepoids semi-cylindriques
10 et 11 au moyen d'un rivet 12, représenté en trait inter-
rompu à la figure 8.
Les contrepoids 10 et il sont ancrés et emboîtés dans la
matière plastique de la partie antérieure de la poignée.
Quand la section du projectile est très petite par rapport à la taille du doigt, le projectile est divisé en deux corps distincts (figure 6) reliés par une pièce de section réduite
LL' soudée aux deux corps.
Dans ce cas, la surface d'appui pour le doigt est la partie
postérieure du corps antérieur.
On trouvera ci-après quelques valeurs numériques approximati-
ves qui ne limitent en aucune façon l'invention, chacune
d'elles pouvant varier.
Manche 2: diamètre extérieur 40 mm, longueur 170 mm.
Lame 3: longueur 140 nm, largeur 16 mm.
Saillie 7: Hauteur 10 mm, longueur 20 mm.
Saillie 8: Hauteur 4 imn, longueur 14 mm.
Saillie 9: Hauteur 5 mm, longueur 14 -nm.
Poids total du couteau: entre 100 et 300 g.
L'invention s'applique à tout objet fusiforme, coupant, pointu ou émoussé, qu'on désire planter ou faire frapper sur un objectif éloigné, par exemple des couteaux, des poignards, des "navajas" ou couteaux pliants, des poinçons, etc. Le fonctionnement de l'invention consiste essentiellement à pousser le projectile depuis un point proche du centre de
gravité et décalé par rapport à l'axe longitudinal.
L'objectif est d'obtenir une impulsion vers l'avant qui en même temps imprime au projectile une rotation autour de l'axe longitudinal. Ceci est obtenu grâce à la mise en place d'une surface
interne d'appui pour le doigt, qui est sensiblement perpendi-
culaire à l'axe longitudinal.
Le doigt doit appuyer de façon décentrée par rapport à l'axe CC' (figure 4) pour produire un moment de rotation lorsqu'il
heurte la surface d'appui 6, au moment du lancer.
Le réceptacle formé par les saillies 7, 8 et 9 (figure 8) a
pour fonction de positionner le doigt correctement, contri-
buant à obtenir l'effet recherché. Cet effet pourrait aussi
être obtenu sans que ces saillies soient nécessaires.
Le réceptacle peut ainsi présenter des configurations différentes; à la figure 7 par exemple, le relief 9 est
supprimé faute de place.
Le projectile se saisit comme on le voit à la figure 5. L'index est introduit par l'ouverture inférieure du manche (BD à la figure 2), le bout du doigt s'appuyant sur la surface 6 (figure 8) du réceptacle. Dans le cas o la partie antérieure du couteau est suffisamment lourde (cas d'une tête
de percussion), le contrepoids n'est pas nécessaire.
L'ouverture supérieure {B'D'j) la figure 2 sert à éviter que la pointe du doigt heurte la surface extérieure du manche. Si le diamètre du manche est très grand et que ce risque n'existe pas, une telle ouverture supérieure n'est pas nécessaire.
Le manche est généralement creux.
Le projectile se lance comme on lance une pierre, mais la rencontre entre le bout du doigt et la surface d'appui 6
produit un moment de rotation par rapport à l'axe longitudi-
nal. Lorsqu'il quitte la main au lancer, le projectile part avec sa pointe dirigée vers!'avant et animé d'une rotation rapide autour de son axe longitudinal, et se comporte dans l'air comme un projectile balistique qui sortirait du canon d'une arme rayée. L'effet gyroscopique rend sa trajectoire stable,
le projectile tend à tomber sur sa pointe et son axe longitu-
dinal se maintient approximativement tangent à la trajectoire décrite par son centre de gravité, de sorte qu'il se plante dans son objectif, indépendamment de la distance à laquelle
celui-ci se trouve.
Le relief 8 (figure 8) a connmme fonction fondamentale d'offrir une résistance additionnelle au bout du doigt et d'obtenir un moment de rotation supérieur et par conséquent une vitesse de
rotation plus élevée et un effet gyroscopique accru.
Claims (6)
1. Projectile gyroscopique à lancement manuel, axe longitu-
dinal et actionnement interne (1), caractérisé en ce qu'il est constitué par un manche ou partie postérieure (2) et une partie antérieure ou de percussion (3), qui peut être une lame métallique, un rond métallique ou un percuteur de tête, le manche présentant dans sa zone antérieure une cavité ou ouverture traversante (4) propre à permettre l'introduction
de l'index de la main à l'intérieur du manche.
2. Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face antérieure de l'ouverture est formée par une surface transversale à l'axe longitudinal du projectile, ladite surface étant constituée par des creux (6) et des reliefs (7-9) qui favorisent le positionnement du doigt pour la prise et le lancement, les creux étant sensiblement plans et perpendiculaires à l'axe longitudinal et les reliefs étant
sensiblement prismatiques.
3. Projectile selon la revendication 2, caractérisé en ce que les reliefs prismatiques sont au nombre de trois, deux d'entre eux (7, 9) étant parallèles à la direction de l'index et le troisième (8) étant transversal aux deux précédents, ces trois reliefs formant, conjointement au creux plan (6) au'ils entourent, un réceptacle pour le positionnement et
l'appui du bout de l'index.
4. Projectile selon la revendication 3, caractérisé en ce
que le réceptacle est décentré par rapport à l'axe longitudi-
nal du projectile.
5. Projectile selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que dans la partie interne antérieure du manche sont disposées deux pièces (10, 11) de masse volumique élevée, entre lesquelles est disposée et fixée l'extrémité de la lame, et qui constituent un contrepoids destiné à placer le centre de gravité du projectile en avant du plan d'appui
du doigt.
il !1
6. Projectile selon I'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est composé de deux parties ou corps
entièrement distincts, rendus solidaires au moyen d'une pièce de liaison de section réduite (LL'), la surface interne5 d'appui étant constituée par la partie postérieure du corps antérieur.
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