Brevet FR2002136A1 — publié le 19691017

La présente invention se rapporte à la stabilisation des corps contre les déplacements angulaires oscillatoires et elle concerne plus particulièrement un appareil gyroscopique qui assure une stabilisation extrêmement efficace. 5 II est connu cScj.als être agencé de façon à stabiliser un corps contre les déplacements angulaires oscillatoires. On utilise des stabilisateurs gyroscopi-ques dans les navires, par exemple pour réduire le roulis du navire c'est-à-dire son oscillation autour de son axe longitudinal, 10 effet qui constitue une source d'inconfort pour les passagers dans les transports par mer. Théoriquement, un stabilisateur gyroscopi-que passif pourrait assurer cette fonction. La difficulté à laquelle on se heurte dans le cas d'un dispositif passif est qu'il est nécessaire d'utiliser un rotor extrêmement lourd pour obtenir une 15 stabilisation satisfaisante et que le support du rotor doit être d'une construction lourde. Par exemple, un stabilisateur gyroscopi-que passif monté sur un navire devrait peser à peu près 1/20 du poids du navire pour travailler efficacement. Pour cette raison, on a abandonné l'utilisation des stabilisateurs passifs en faveur des 20 stabilisateurs gyroscopiques actifs ou des ailerons actionnés par des moteurs. Le stabilisateur actif permet d'utiliser un rotor plus petit et un support moins important, mais il nécessite d'importants appareillages additionnels tels qu'un gyroscope de commande, un moteur et des tringleries mécaniques et engrenages. Le stabilisateur 25 actif est également plus compliqué dans son fonctionnement que le stabilisateur passif, et il est donc plus difficile à maintenir en état de marche. Par contre, les ailerons ne sont efficaces que dans une plage étroite de vitesses relativement élevées. Le brevet britannique N° 549 893» délivré le 11 décembre 19^2, décrit un stabi-30 lisateur gyroscopique passif monté sur un disque pour amortir les vibrations que le disque décrit autour de son axe. Un organe réglable d'absorption de l'énergie de rotation est fixé à l'arbre sur lequel le cadre de suspension du rotor tourne et des ressorts sont montés entre ce cadre et le disque, de part et d'autre de l'axe de 35 rotation du cadre» Les ressorts exercent un couple de rappel sur le cadre lorsque ce dernier a été déplacé angulairement par rapport à une position de référence. La rigidité des ressorts est choisie de façon à donner au dispositif gyroscopique une fréquence propre choisie à l'avance. On ne trouve dans le brevet britannique aucune ko étude plus précise concernant les caractéristiques des ressorts. 6901882 o 2002136 Suivant l'invention, un couple de rappel uniquement proportionnel au déplacement ou écart angulaire autour de l'axe du cadre par rapport à une position de référence, est appliqué au cadre du stabilisateur gyroscopique et ce dernier est monté sur le corps à sta-5 biliser de telle façon que l'axe du cadre soit perpendiculaire à l'axe de stabilisation. Le rapport entre le couple de rétablissement et le déplacement angulaire du cadre est choisi, par rapport à la fréquence du couple oscillatoire appliqué au corps de façon que cette fréquence se trouve à peu près entre les points de la 10 courbe représentative des variations du déplacement angulaire du corps autour de l'axe de stabilisation en fonction de la fréquence du couple appliqué. Le résultat est une stabilisation beaucoup plus efficace que celle que l'on pouvait considérer antérieurement comme possible, en utilisant un stabilisateur gyroscopique passif. Si le 15 couple appliqué est un harmonique simple ou est proche d'un harmonique simple, le rapport entre le couple de rappel et le déplace- ^ x / v ^ 2 ment angulaire est à peu rès égal à (2 )L f) , où f est la fré- ' quence du couple appliqué et est le moment d'inertie de l'ensemble du cadre autour de l'axe de ce cadre. 20 Une caractéristique de la présente invention consiste à appli quer le couple de rappel à l'aide d'un dispositif ayant une caractéristique de rappel réglable, tel qu'un ressort hydraulique. De cette façon, le rapport du couple de rappel au déplacement angulaire peut être réglé lorsque la fréquence du couple appliqué varie. 25 Cette caractéristique est particulièrement avantageuse pour stabiliser un navire en mer car la fréquence des lames rencontrées en mer varie de temps à autre. On a constaté que l'ajustement de la caractéristique de rappel du ressort permet d'adapter efficacement un stabilisateur gyroscopique monté à bord d'un navire aux varia-30 tions de la fréquence des lames de la mer, tandis que l'ajustement du coefficient d'amortissement autour de l'axe du cadre n'est pas efficace pour cela. Suivant un procédé plus avantageux, la fréquence du couple appliqué est captée et la caractéristique de rappel est automatique-35 menu ajustée en réponse aux variations de la fréquence captée. Pour réduire le déplacement angulaire du cadre, dû à la précession, sans ai'fec.cr défavorablement la stabilisation, on utilise une caractéristique de rappel non linéaire, c'est-à-dire une caractéristique de rappel qui varie en fonction du déplacement angulaire du cadre-ko Plus particulièrement, la caractéristique de rappel croît en même 6901882 3. 2002136 temps que le déplacement angulaire du cadre par rapport à la position de référence. La stabilisation esc la considération qui régit la sélection de la v.ileur de la caractéristique de rappel au voisinage de la position ue référence-, tandis que le déplacement angulaire processionnel tolérable est la considération qui régie le choix de la valeur de la caractéristique de rappel dans les régions extrêmes de l'excursion angulaire du cadre. Entre ces deux valeurs, la valeur de la caractéristique de rappel est de préférence choisie de façon à donner une transition progressive de façon à éviter les chocs très durs sur le bâti et le cadre du stabilisateur. Ine autre caractéristique de l'invention consiste dans l'utilisation de deux stabilisateurs gvros copiques identiques, comportant des cadres montés do façon à tourner autour d'axes parallèles et des rotors qui tournent dans les deux sens opposés. Le résultat de cet agencement est d'annuler l'effet du déplacement angulaire autour d'un axe parallèle aux axes des cadres lors de l'effet de stabilisation, l'effet de l'un des stabilisateurs étnnt égal et opposé à l'effet de l'autre stabilisateur. D'autrc-s caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin, annexé, donné uniquement à titre d'exemple : - la Fig. 1 est un schéma d'un stabilisateur gyroscopique à ressorts hydrauliques réglables; - la Fig. 2 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande servant à l'ajustement automatique de la caractéristique de rappel des ressorts de la Fig. 1 ; - la Fig. 3 est une vue en élévation frontale d'un navire en mer ; - la Fig, 4 est une vue en élévation latérale d'un navire en mer, muni de deux stabilisateurs gyroscopiques identiques; - la Fig. 5 est un graphique montrant les courbes normales de réponse à la fréquence pour différentes caractéristiques de rappel des ressorts; - la Fig. 6 est un graphique montrant les caractéristiques idéale et réelle, non linéaires de rappel des ressorts. L'invention est particulieremont bien adaptée pour la stabilisation en roulis d'un navire en mer, c'est-à-dire pour éliminer l'oscillation du navire autour de son axe longitudinal, qui est provoquée par les lames. On la décrira donc ci-ajjrès dans son application à la stabilisation en roulis d'un navire. Toutefois, les 6901882 2002136 principes sont applicables à n'importe quel type de corps soumis à des couples oscillatoires. Sur la Fig. 3, on a représenté un navire i ayant un axe longitudinal 2, un axe transversal 3 et un axe vertical k qui coupe les axes 2 et 3« Lorsque la surface libre de 5 la mer désignée par la référence 5 est ondulée, le navire 1 est soumis à des couples oscillatoires qui sont plus prononcés autour de l'axe 2, c'est-à-dire de l'axe de roulis du navire 1. Sur la Fig. 3, le navire 1 est représenté avec un déplacement ou écart angulaire Q par rapport à sa position horizontale et la surface 10 libre de l'eau, au point où se trouve le navire 1, est représentée Q avec une pente . Sans stabilisation, le rapport — peut atteindre 50 à 100. Le but de la stabilisation est de réduire ce rapport à une valeur inférieure à l'unité et, dans le cas idéal à zéro. Si, le rapport est zéro, le navire 1 restera parfaitement horizontal 15 indépendamment de la pente des lames. Sur la Fig. 1 on a représenté un stabilisateur gyroscopique comprenant un bâ-Çi de support 6 qui est fixé au navire 1 (Fig. 3). a la cardan Un cadre de suspension 7 'est monté pour tourner par rapport au bâti 6 autour de l'axe transversal 3» Des tourillons 9 et 10 sont 20 fixés aux côtés opposés du cadre 7 et font saillie sur ce cadre suivant l'axe 3 pour s'engager dans des paliers 11 et 12 respectivement, qui sont fixés dans le bâti 6.•Un rotor 13 est monté sur un arbre 14 qui est monté rotatif par des paliers 15 et 16 eux-mêmes fixés dans les côtés opposés du cadre 7« Le rotor 13 comprend 25 des moyens électriques ou pneumatiques classiques (non représentés) qui le font tourner autour de l'axe 17. Pour obtenir la construction la plus efficace, l'axe i7 est perpendiculaire à l'axe 3 mais, théoriquement, il pourrait occuper n'importe quelle position non parallèle à l'axe 3• Des ressorts hydrauliques classiques 18 et 19 30 sont montés entre le corps du navire 1 et le cadre 7, de part et d'autre de l'axe 3• Les ressorts 18 et 19 exercent une force lorsque leur partie mobile est déplacée dans un sens ou dans l'autre à. partir d'u^e t. sition de icpos. Cette force est directement proportionnelle au déplacement. Les ressorts 18 et 19 sont initiale— 35 ment ajustés de telle façon qu'ils soient en position de repos lorsque le cadre 7 occupe la position de référence en rotation autour de l'axe 3 par rapport au navire 1, de préférence la position dans laquelle l'axe de rotation 1? est perpendiculaire à l'axe 2. Dans ce cas, aucun couple ne s'exerce sur le cadre 7« A chaque 40 fois que le cadre 7 'subit un déplacement angulaire autour de l'axe 6901882 2002136 3, par rapport à sa position de référence, les ressorts 18 et 19 exercent respectivement sur le cadre 7 des forces dirigées dans deux sens opposés. Sous cet effet, il s'exerce sur le cadre 7 un couple fie rappel qui, pour les petits déplacements angulaires, est 5 une fonction linéaire du déplacement angulaire du cadre 7 autour de l'axe 3 à partir de la position de référence, c'est-à-dire que le couple est proportionnel au déplacement angulaire. Les ressorts hydrauliques 18 et 19 peuvent comprendre un piston qui se déplace dans un cylindre rempli d'air. Une enceinte communiquant avec le 10 cylindre est remplie d'air et d'huile séparés 3.'un rie l'autre par une membrane mobile. La caractéristique de rappel des ressorts 18 et 19 dépend de la compressibilité de l'air utilisé dans le cylindre. Cette caractéristique peut être ajustée par modification du rapport existant entre la quantité d'air et la quantité d'huile 15 qui sont contenues dans l'enceinte, suivant des teclmiques bien connues. Lorsque la quantité d'huile contenue dans l'enceinte est augmentée, la quantité d'air diminue et la caractéristique de rappel croît. Un frein 30 actionné par un vérin permet de réduire la vitesse de rotation du rotor 13-20 Lorsque la mer exerce un couple sur le navire 1, en rotation autour de l'axe 2, il se produit une précession, qui faix tourner le rotor 13 et l'arbre 14 autour de l'axe 3* Par conséquent, le cadre 7 tourne autour de l'axe 3 en s'écartant de la position de référence et les ressorts 18 et 19 exercent un couple de rappel 25 sur le cadre 7- Ce couple de rappel, ainsi que d'autres qui s'exercent sur le cadre 7 donnent à leur tour naissance à un couple autour de l'axe 2 qui contrarie le roulis du navire, c'est-à-dire sa rotation autour de l'axe 2. Les équations du mouvement angulaire du navire 1 autour de l'axe 2 et du stabilisateur gyroscopique de la 30 Fig. 1 autour de l'axe 3, respectivement,sont : • t « t llG + Cl6 + Wh9 + ^ a t1' et b p B f I2i + c2à + - jne = o où : X.J est le moment d'inertie du navire autour de l'axe de roulis 2; C.j est le coefficient d'amortissement du navire autour de l'axe 6901882 2002136 de rouli s 2 ; V," est le poids du navire; h est la hauteur du métacentre du navire; J est le moment d'inertie du rotor 13 et de l'arbre 14 autour de 1'axe 17 ; JX est la vitesse migulaire de rotation du rotor 13; Ig est le moment d'inertie de l'ensemble du cadre (cadre 7» rotor 13» tourillons 9 et 10 et arbre 14) autour de l'axe 3î C0 est le coefficient d'amortissement de l'ensemble du cadre au- tour de l'axe 3> K est la caractéristique de rappel des ressorts 18 et 19; 1 est la distance séparant les points de contact entre les ressorts 18 et 19 et le cadre 7; 9 est' le déplacement ou écart angulaire du navire 1 autour de l'axe 2 par rapport à sa position horizontale; est le déplacement ou écart angulaire du cadre 7 autour de l'axe 3 P&r rapport à la position de référence ; -> Les trémas qui surmontent G et 0 représentent la dérivée seconde par rapport au temps; et, Les points simples qui surmontent 0 et 0 représentent la dérivée première par rapport au temps. Les équations ci-dessus négligent le tangage du navire autour de l'axe 3i supposent que la valeur du déplacement angulaire 0 et 9 reste nettement inférieur à 1 et supposent de plus que la largeur du navire 1 est plus petite qu'une demi-longueur d'onde des lames de la mer. Dans l'équation (1), en lisant de gauche à droite, le premier terme représente l'inertie du navire autour de l'axe 2, le deuxième terme représente l'amortissement du navire autour de l'axe 2, le troisième terme représente le couple de rétablissement ou rappel qui tend à ramener le navire à la position horizontale, le quatrième terme représente le couple de précession dû à la vitesse angulaire de l'ensemble du cadre autour de l'axe 3 et le cinquième terme représente le couple exercé sur le navire par la mer. Dans 1' équation (2), de gauche à droite, le premier terme représente l'inertie de l'ensemble du cadre autour de l'axe 3» le deuxième terme représente l'amortissement du cadre autour de l'axe 3, le troisième terme représente le couple de rétablissement ou de rappel appliqué au cadre 7 par les ressorts 18 et 19 et le quatrième terme repré- 6901882 7. 2002136 sente le couple de précession dû à la vitesse anf£ul.-;ire du navire autour de l'axe V. in supposera que le couple exercé sur le navire est l'harmonique simple, c'est-à-dire que la pente X (t) de la mer au droit du navire 1 varie suivant une fonction sinusoïdale du 5 temps, avec une pente maximnle , que le déplacement angulaire 9 du navire 1 autour de l'axe 2 varie en fonction sinusoïdale du temps, avec un déplacement maximal 6^ ,et que le déplacement angulaire 0 du cadre 7 autour de 1'axe 3 varie en fonction sinusoïdale du temps avec un déplacement maximal 0q, les équations (l) et (2) 10 donnent alors la relation suivante en fonction de la fréquence f de la mer (c'est-à-dire de la fréquence du couple appliqué) : ç (w2 -w2)2 + 4u2w2 ^ ~ [(w2-w2) (w2-w2) -p (4) 2 1 fiww «(o 10 | «f [ (w2-w2) (w2-w2) -p ou 2 _ Wh 2 Kl2 W1 I1 w2 I2 „ = 1 fl - i 2i 1 " 2 X1 I2 p = ^ a = — xi ^ h et : w = 2 1 I f La fonction d'un stabilisateur de navire, exprimée par l'équa- 15 tion (3) est de rendre la valeur de |gq J aussi petite que possible. Suivant un aspect de l'invention, la valeur de 9 est rendue 2 , , 2 très petite en rendant éyal à w lorsque le couple appliqué peut être considéré comme un harmonique simple. En d'autres termes, le rapport entre le couple de rétablissement exercé sur le cadre 7 2 20 par les ressorts 18 et 19 et le déplacement angulaire, qxii est Kl est rendu égal à 1^ (2 r)T' f) • Dans ce cas, le coefficient {l'amplification du navire et du stabilisateur est donné par l'équation suivante : 6901882 7002136 2u2W1 1 ~ -v- r ? , 2 ? 2 ^ ? i — ■ - (_•"" (?"3 : 4"4u1u2) 4u2 )J 2 Les par.'Uf'irej lict- navires et s t ab ilisuleurs classiques ont des valeurs telles que le numérateur de l'équation (5) est beaucoup petit que le dénoniinat eur sur tout, l'intervalle des iV .ivec un stabilisateur nui pè.-e :uoi:i- ce i , 5 d;. navire, La val-'::- f) a c u'~ peut être modifiée fie façon simple et commode lorsquo la fre-(îuonce des lunes do la mer varie, par a.jus t ement manuel de la c K, rar-tf'rirtinuo de rétablissement iv des ressorts 11; et lu. Le coe4' ficient d ' ainpl i fication optimal représenté par l'équation (5) f ainsi être facilement préservé. L'ajustement de tout autre paran' : ■ ire que w0 (y compris le coefficient d'atténuation d'amortisseiaent A. '>0) ne permettrai i pas de consen er le coefficient d'amplification 1 j optimal de l'équation ( "y ) lorsque la fréquence des lames de la mer varie. La l'if,'. 5 est un graphique qui montre le coefficient d'amplification en fonction de l'inverse ^ de la fréquence des lames fila nier, c'est-à-dire en fonction de la période des lames, pour .. -2u caractéristique K de l'établissement des ressorts ayant diverse- leurs discrètes. Ces courbes de réponse sont basées sur les conditions qui ont 'éjà été supposées plu> haut. Les courbes de réper- --t2, 43, 44, 45 et 4n représentent le coefficient d ' amplificati-pour des valeurs décroissantes de la caractéristique de rétabl.t_ 2 5 nient K entre O et l'infini. Les courbes 42 à 46 ont chacune une pointe ue haute fréquence à gauche, une pointe de basse fréque" à -i roi te et ua creux, entre les pointes de haute fréquence et de basse fréquence, dans lequel la stabili-ation optimale se produis s Ainsi qu'on l'a représenté sur la Fi}". "i, les creux des courbes 3 , h, 10 et secondes respective.tieni . La valeur BAD ORIGINAL 6901882 9. 2002136 plification en fonction de la fréquence, c'est-à-dire à proximité du creux de la courbe de réponse appropriée. Lorsque la fréquence f des lames varie, on ajuste la caractéristique de rétablissement K de façon à maintenir le creux de la courbe de réponse à un ^r. 5 La Fig-, 2 montre un dispositif servant à l'ajustement automa tique de la caractéristique de rétablissement K des ressorts 18 et 19. Un capteur de fréquence de roulis 50 produit un signal électrique qui est proportionnel à la fréquence du déplacement angulaire du navire 1 autour de l'axe de roulis 2. Le capteur 50 peut com-10 prendre un petit gyroscope et un transducteur servant à transformer le déplacement de précession du gyroscope en un signal électrique. La sortie du capteur 50 est couplée, à travers un réseau 51 de mise en forme de l'amplitude, à une jonction additive 52, ou cette sortie est combinée à un signal proportionnel à la caracté- 15 ristique de rétablissement des ressorts 18 et 19 au moment considé- , 2 ré, laquelle est initialement réglée de façon que w soit égal à Ig (2 7c f) , pour la fréquence des lames de la mer qui existaient au moment du réglage initial. La différence entre ces signaux est appliquée à un servo-moteur 53 de ressorts hydrauliques pour modi-20 fier la caractéristique de rétablissement des ressorts 18 et 19. Si les ressorts 18 et 19 sont du type décrit ci-dessus en regard dé la Fig. 1, le servo-moteur 53 peut être un distributeur qui, dans un cas, introduit une plus grande quantité d'huile dans l'enceinte et, en même temps expulse l'air de cette enceinte pour augmenter 25 la caractéristique de rétablissement des ressorts, dans l'autre cas, extrait de l'huile de l'enceinte et, en même temps aspire de l'air d'une source extérieure pour l'introduire dans l'enceinte, en diminuant ainsi la caractéristique de rétablissement des ressorts. Un capteur 5^ de caractéristique des ressorts produit un si-30 gnal de sortie proportionnel à la caractéristique actuelle de rétablissement des ressorts 18 et 19^ Le capteur 5^ peut être un débit-mètre massique qui mesure la quantité d'air contenue dans le cylindre à n'importe quel moment donné. Lorsque le servo-moteur 53 modifie la caractéristique de rétablissement des ressorts 18 et 19, la 35 sortie du capteur 5^ varie en conséquence. En résumé, la caractéristique de rétablissement des ressorts 18 et 19 est ajustée en réponse aux variations de la fréquence des lames de la mer de façon à maintenir le coefficient d'amplification à sa valeur optimale. L'analyse donnée ci-dessus est basée sur diverses suppositions 40 qui ne seraient pas valables dans certains cas. La première suppo- 6901882 10 2002136 4 sition est que le déplacement angulaire 0 du cadre 7 qui est dû à la précession reste inférieur à un. En fait, le quatrième terme de l'équation (l) et le quatrième terme de l'équation (2) sont tous deux multipliés par le facteur cos 0. La diminution du couple de 5 précession qui peut être attribuée à cos 0 lorsque 0 croît est annulée dans une certaine mesure par l'accroissement du couple de précession qui peut être attribué à l'accroissement de la vitesse angulaire du cadre 7» c'est-à-dire 0, qui résulte de l'accroissement de 0. Le résultat est que l'on a constaté que le stabilisateur 10 est efficace pour des déplacements angulaires précessionnels pouvant atteindre 45°, ce qui ne peut pas être considéré comme nettement inférieur à 1. Par conséquent, on devra tenir compte du co s 0 dans les équations (l) et (2) lorsqu'on envisage de grands déplacements angulaires 0. La deuxième supposition est que le couple ap-15 pliqué varie suivant un harmonique simple en fonction du temps. Dans de nombreux états de la mer, cette supposition n'est pas justifiée. Dans ces cas, les équations (1) et (2) doivent être résolues pour tin état aléatoire et stationnaire de la mer, ce qui constitue iin procédé empirique. On trouvera une analyse des équations 20 (1) et (2) pour un grand déplacement angulaire 0 et une analyse des équations (l) et (2) pour un état aléatoire stationnaire de la mer avec des graphiques du spectre de puissance d'un navire stabilisé en roulis pour diverses vitesses du vent dans l'article écrit par 1 ""inventeur intitulé MA Tuned Gyro-Stabilizer for Offshore Drilling 25 Vessels", qui a été présenté à la Conférence sur l'exploration au large, à la Nouvelle-Orléans, Louisiane, Etats-Unis d'Amérique, du l4 au 16 février 1968, et qui a été publié dans les "Proceedings of OECON, 1968. En dehors de la stabilisation optimale, le choix de la carac-30 téristique de rétablissement K des ressorts 18 et 19 est lié à une autre considération. Le déplacement angulaire 0 subi par le cadre 7 en raison de la précession est proportionnel à la hauteur de crête des lames. Etant donné que le déplacement angulaire maximal 0 pour lequel le stabilisateur est efficace est 450, il existe une hau-35 teur de lame correspondante qui ne doit pas être dépassée pour que le stabilisateur reste efficace. Par grosse mer, il est fréquemment possible que les lames excèdent cette hauteur maximale, à laquelle la valeur de la caractéristique de rétablissement Iv assure la stabilisation optimale. On devra donc prendre des dispositio'ns.qpécia-40 les pour réduire le déplacement angulaire 0 dû à la précession. 6901882 2002136 Ce- e i peut être réalisé soit par amènent .nion du moment un.Tilaire T -/"L au rotor 13 autour fie l'axe 17, soit par une variation de la nrr.r t éri >-• : i -u•- «ic n." t ablissonen .• ^ La nro. ii >t-- solution n; ost ■ -.s coraao :e roc (tu* elle nécessite un accrois» omt-111 de .La -ilxien-3 sion et. ou L • vitesse de rotation du rotor 13- La ueuxièm. solu-lion semble ô:re nal commode parce qu'elle semble exiger pour la car -ïc t éri s rique il de rétablissement du ressort, un compromis nui s'opposerait à l'obtention de la stabilisation optimale. Suivant une imnortante e.:rae. t ér \ tcue de l'invention, 0:1 uti-10 lise toutefois la dernière solution pour réduire le déplacement angulaire 0 du cacre 7 en utilisant une caractéristique? de ré caolis-sement K non linéaire. La valeur de la caractéristique de rétablissement K peur les déplacements angulaires 0 proches de la position ne référence détermine essentiellement la valeur de la stabilisais tion obtenue. Un peut vérifier ce résultat en considérant le quatrième terme a partir de la gauche de l'équation (l), qui représente le couple qui stabilise le navire 1. Ce couple est proportionnel à la vitesse angulaire du cadre c'est-à-dire à 0 et, dans un mouvement oscillatoire, la vitesse maximale 0 est obtenue dans la 20 position de référence. Pour augmenter cette vitesse angulaire maximale 0, on diminue donc la caractéristique de rétablissement K dans la région de la position de référence,, Au contraire, pour la stabilisation, la caractéristique de rétablissement il dans les régions extrêmes do l'excursion angulaire du cadre 7» détermine essentiel-23 lement le déplacement angulaire 0 qui se produit d;œs le cours ue la stabilisation. On peut voir ceci en considérant qu" le couple nécessaire pour vaincre les ressorts 1K et 19 croît avec le -.iépla-ceinent angulaire 0. Pour diminuer le déplacement angulaire p"dû à la précession, 011 accroît donc la caractéristique de rétablissement 30 il dans les régions extrêmes de l'excursion angulaire du cadre ~.. En d'autres termes, en utilisant une caractéristique de rétablissement ii. non linéaire qui augmente en fonction du déplace;:!- ut aivulaire à partir do la position de référence, on peut obtenir ane s t ,bi lis tion optimale sans 'tue le a'pl; copient angulaire p dû 33 ■- la procession r? devienne excessif. -tir 1.- '.'i . -, 0:1 a l'cpiv-seni un -.rapainu • ..'es variations du roupie -'le ré t abii s seaen s sft aux ressert s iS et 1'' en ror.ctlui: !n déplacement armî «tire 0 du cadre 7 P ;r rapport à sa posl 1 ior :e référence. La caractéristique de ré t- b i i s se.:: en t h. est représentée 4u par la pente du graphique. Une courbe JO nui a une pente progrès— ■? BAD ORIGINAL 6901882 2002136 sivemen 1: croissante en fonction de l'écart angulaire 0 représente la caractéristique de rétablissement M non linéaire. En pratique, on obtient le plus roramonémenr cotre caractéristique de rétablissement \ par supurposition des caractéristiques de rétablissement de 5 deux ou plusieurs ressorts linéaires qui entrent en action à différentes valeurs de l'écart angulaire 0. La courbe 70 est approchée pax- les se gui cru s do droite 7 1, 72, 73 qui produisent des variations discrètes d e la caracréri stiaue ne rétablissement K à diverses valeurs de l'écart anvjilaire 'p. On trouve «ans le commerce des rcs-10 sorts hy I2(~ Tf f) La caractéristique de rétablissement , représentée par le segment 73, est déterminée par la hauteur maximale des lames que le navire est supposé pouvoir rencontrer» En d'autres termes, la pente du segment 73 est suffisamment grande pour que l'écart angu-20 laire p dû à la précession ne soit pas supérieur à 45° pour la hauteur maximale de pointe des lames maximales envisagées. Les segment s 71 et 73 sont réunis par un segment 72. La caractéristique de rétablissement du segment 72 est choisie de façon à établir une transition progressive entre les segments 7 1 et 73 lorsque 1'-25 écart angulaire du cadre 7 croît. Le résultat est que le cadre 7, le cadre b et les tourillons et paliers correspondants 11e sont pas soumis a dos chocs sévères lorsque le cadre 7 passe, dans sa rotation, par les points où se produisent les variations discrètes de la caractéristique de rétablissement K. Dans certains cas, les seg-30 meiiLs 7 1 et 73 peuvent être reliés directement entre eux. Dans d'autres, il peut être u'sautageux d'interposer un plus grand nombre de segments iiiterrnédi?-. ires, ayant des pentes croissantes différentes pour rem.re encore plus progressive la transition entre les 50 ".monts 7 1 et 7 3 • 35 Les équations ( ! ] et (.- ) négligent l'effet du t:mgage du navi re ! autour de l'axe 3» Qui est du aux lames de la mer. Le tangage du navire I provoque un déplacement angulaire de l'ensemble du cadre autour de l'axe 3 en supplément de la précession due au roulis *•' ' 1 bad original 6901882 13. 2002136 du navire. Le stabilisateur peut donc, suivant le tangage, sur compenser ou sous-compens- le- rr ulis du navire 1. Sur la Fig. 4, on a représenté un navire 60 ayant des stabilisateurs gyrojcopiques 61 et 62 dont les axes 63 et 64 des cadres respectivement^,sont pa-5 rallèles à l'axe transversal 3 du navire 60. Les axes 63 et 64 sont de préférence équidistants de l'axe transversal 3» Les rotors des stabilisateurs 61 et 62 tournent dans les deux sens opposés, Le navire 60 est soumis à un déplacement angulaire 0 autour de l'axe 3 qui imprime un déplacement angulaire identique aux cercles des 10 stabilisateurs 61 et 62. L'un des stabilisateurs surcompense le roulis du navire tandis que l'autre stabilisateur sous-compense» Le résultat net est d'éliminer à peu près totalement l'effet du tangage du navire sur la stabilisation en roulis. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes 15 de réalisation décrits et représentés, qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples. 6901882 2002136 - REVEXDICATIOKS. - 1 - Appareil stabilisateur destiné à stabiliser un corps contre les déplacements angulaires oscillatoires par rapport à une position de référence, en rotation autour d'un premier axe, caracté- a Is cardan 5 risé en ce qu'il comprend un cadre de suspension^des moyens qui portent ce cadre de façon qu'il puisse tourner par rapport au corps autour d'un deuxième axe à peu px-ès perpendiculaire au premier; un rotor monté sur le cadre pour tourner autour d'un troisième axe non parallèle au deuxième axe, et des moyens capables d'appliquer au 10 cadre un couple de rétablissement autour du deuxième axe. qui est fonction de l'écart angulaire du cadre autour du deuxième axe, par rapport à la position angulaire dans laquelle le troisième axe est à peu près perpendiculaire au premier axe, le rapport entre le couple de rétablissement et l'écart angulaire du cadre en rotation au— 15 tour du deuxième axe ayant une valeur telle que la fréquence du déplacement angulaire oscillatoire autour du premier axe est à peu près maintenue entre les pointes de haute et de basse fréquence du déplacement angulaire autour du premier axe en fonction de la fréquence . 20 2 — Appareil stabilisateur suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le rapport entre le- couple de rétablissement et l'écart angulaire du cadre autour du deuxième-axe est à peu près ^ 2 1^(2 H f) , où est le moment d'inertie de l'ensemble du cadre autour du deuxième axe et jf est la fréquence du déplacement angu-25 laire oscillatoire autour du premier axe. 3 — Appareil stabilisateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport entre le couple de rétablissement et l'écrrrt angulaire du cadre autour du deuxième axe est réglable, des moyens étant prévus pour capter les variations de la fréquence de 30 l'écart angulaire oscillatoire autour du premier axe et d'autres moyens étant prévus pour ajuster ce rapport en réponse aux variations captées de la fréquence de façon que le rapport reste à peu prè s 1,(2 * f )2 ; i - Api:>areil stabilisateur suivant la revendication 1, carac-35 uérisé en ce que le rapport entre le couple de rétablissement et l'écart angulaire dit cadre en rotation autour du deuxième axe a la valeur citée pour les potits écarts angulaires et une valeur plus forte pour les grands écarts angulaires; 5 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 1, carac 6901882 15- 2002136 térisé en ce que le rapport entre le couple de rétablissemeiu et l'écart angulaire du cadre en i'ocation autour du deuxième axe est réglable, des moyens étant prévus pour caprer les varia rions de la fréquence du «éplaceiaent angulaire oscillatoire autour du premier 3 axe et d'autres moyens ét;int prévus pour ajuster ce rapport en ré- O ponse aux variations captées ds/fréquence de façon que cetto fréquence reste à peu près comprise entre la pointe ue haute fréquence et 1,-j pointe de basse fréquence îles valeurs du uéplaeemen . --.Titulaire en fonction de la fréquence - 10 o - .vppareil stabilisateur suivant In revendication I, cnran- térisé en ce que le rapport entre le couple de rétablissement et le déplacement nnçulaire du cadre autour du deuxième axe est réglable. 7 - Appareil stabilisateur suivant la revendication o, caractérisé en ce que les moyens servant à appliquer le couple de réta- 15 blissement sont constitués par un org;me élastique interposé entre le corps et le cadre, cet organe élastique ayant une caractérisai • que de rétablissement ou de rappel réfriable. 8 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 7» caractérisé en ce que l'organe élastique est un ressort hydraulique. 20 9 - Appareil stabilisateur servant à stabiliser un corps con tre les mouvements en rotation autour d'un premier axe, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre de suspension; des moyens de montage qui portent le cadre de façon à lui permettre de tourner par rapport au corps autour d'un deuxième axe, qui est a peu r-iès per- 23 pendiculaire au premier axe; un rutor monté sur le cadre de suspension pour tourner autour d'un troisième axe et, des moyens qui appliquent au cadre un couple de rétablissement autour du deuxième axe, ce couple étant fonction du déplacement angulaire fiu cadre autour du deuxième axe par rapport à une position de référence et le 30 rapport entre le couple de rétablissement et le déplacement ;m;ru-laire du cadre autour du deuxième axe était réglable. 10 - Appareil stabilisateur suivant la revendication y» caractérisé en ce que les moyens servant" à appliquer un couple de rétablissement sont constitués par un organe élastique à caractéristi- 35 que de rétablissement réglable, nui est interposé entre le cadre et Le corps. 11 - Appareil stabilisateur suivant la revendication caractérisé en ce que ues moyens sont prévu;- pour ajuster le rapport entre le couple de rétablissement et le déplacement nn.Tul aire, en ré — 4u ponse aux vari-.tions ORJGfN/^ 6901882 lu . 2002136 autour du premier axe. 12 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 9» caractérisé c:; ce que de.s Moyens sont prévus pour maintenir le rapport, entre le couple 3 cadre autour du deuxième axe .t une valeur à peu près éfyale à 2 ' i')~» où f est la fréquence avec laquelle le corps tourne autour du premier axe et I0 est le moment d'inertie de l'ensemble du cadre autour du deuxième axe, lorsque f varie. 13 - Appareil stabilisateur suivant la revendication lu, ca-iu ractérisé eu ce que l'organe élastique est un ressort hydraulique. 14 - Appareil stabilisateur suivant la revendication O, caractérisé en ce qu' tua frein est prévu pour diminuer la vitesse angulaire 'lu rotor. i 3 - Appareil stabilisateur caractérisé en ce qu'il comprend 13 tin corps soumis à des couples oscillatoires appliqués de l'extérieur autour d'un premier axe et d'un deuxième axe perpendiculaire au premier axe, un premier stabilisateur gyroscopique ayan: un rotor tournant, adapté pour stabiliser le corps contre les déplacements an.'^tilaires autour du prouier axe et un deuxième stabilisateur tournant. 20 .gyroscopique ayant un rotor /ad apte pour stabiliser également le corps contre les déplacements an^julaires autour du premier axe, le rotor du deuxième stabilisateur tournant dans le sens opposé au sens de rotation du rotor du premier stabilisateur. 10 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 13, carac-23 i.érisé en ce que le stabilisateur comprend un cadre de suspension, ries moyens qui portent ce cadre pour lui permettre de tourner par rapport au corps autour d'un axe parallèle au deuxième axe, des moyens de montage du rotor sur le cadre permettant à ce rotor de tourner autour d'un troisième axe non parallèle au deuxième axe. 3'-* 17 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 10, carac térisé en ce que chaque stabilisateur comprend des moyens servant à appliquer un couple do rétablissement au cadre pour ramener le troisième axe à une position de référence perpendiculaire au pre-rai- r axe, le couple de rétablissement étant à peu près proportion-33 nol au déplacement angulaire du cadre de suspension autour du deu-xi'r.ie axe par rapport à la position de référence. le* - Appareil stabilisateur suivant la revendication 17, caractérisé en ce qui' le rapport entre le couple de rét blisseiuont et le déplacement angulaire est réglable. 4 0 19 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 17, ca- BA0 ORIGINAL j 6901882 17. 2002136 ractcrisé en ce que le rapport entre le couple de rétablissement e le déplacement anguLaire du cadre de suspension autour du premier axe pour chaque stabilisateur est à peu près 1^(2 )( f )*" , où _f est la fréquence dos couples oscillatoires autour du premier axe, et le moment d'inertie de l'ensemble du cadre autour du deuxième axe . 20 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 17, caractérisé en ce que chaque stabilisateur comprend des moyens qui répondent aux variations de la fréquence des couples oscillatoires autour du premier axe en réglant le rapport du couple de rétablissement au déplacement angulaire, 21 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 17» caractérisé en ce que chaque stabilisateur comprend des moyens servant à maintenir le rapport entre le couple* de rétablissement et le déplacement angulaire à peu près égal à lp(2'/L f) , où f est la fréquence des couples oscillatoires autour du premier axe et Ig est le moment d'inertie de l'ensemble du cadre autour du premier axe, lorsque f varie. 22 - Appareil suivant la revendication 9» caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour capter la variation de la fréquence de la rotation autour du premier axe et pour uj .r.ter ledit rapport en réponse aux variations captées de la fréquence pour maintenir l'efficacité de la stabilisation lorsque la fréquence de la rotation autour du premier axe varie. 23 - Appareil stabilisateur servant à stabiliser un corps contre les déplacements angulaires oscillatoires par rapport à une position de référence en rotation autour d'un premier axe, caracté risé en ce qu'il comprend un cadre de suspension, des moyens qui portent ce cadre de façon à lui permettre de tourner par rapport au corps autour d'un deuxième axe qui est à peu près perpendiculaire au premier, un rotor monté sur le cadre pour tourner autour d'un troisième axe non parallèle au deuxième et des moyens qui ser vent à exercer sur le cadre de suspension un couple de rétablissement autour du deuxiume axe, qui varie en fonction non linéaire du déplacement angulaire du cadre de suspension autour du deuxième r;xe par rapport à la jiosition angulaire dans laquelle le troisième axe est à peu près perpendiculaire au premier axe. 24 - Appareil stabilisateur suivant la revendication 23, caractérisé en ce que les moyen1- servant à exercer un couple de réta blissement comprennent, un organe élastique ayant une caractéristiBAD ORIGINAL 6901882 2002136 que de rétablissement, non linéaire. 2 5 - Appareil stabilisateur suivant la i~ever.dication 2-4, ca-r;.iCi('riso en ce nu-- la caractéristique de rétablissement cie 1 'ornant élastique- subi i. ces variations discontinues entre lesquelles la 5 caractéristique de rétablissement est constante, la caractéristique uc rétablissement rivant une plus petite valeur pour les petits déplacements aiifçulaires du cadre autour du premier axe que pour les i';raiii.s déplacements an/.ulaires de ce cadre autour du deuxième axe. 2u — Appareil stauilisaieur suivant la revendication 23, ca-!o ractéri-é eu ce que le taux de variation du couple de rétablissement croît en fonction du déplacement angulaire du cadre de suspension autour du deuxième axe à partir de la position angulaire dans laquelle le troisième axe est à peu près perpendiculaire au premier axe. BAD ORIGINAL