Brevet FR2001912A1 — publié le 19691003

La présente invention se rapporte à un système de pendule de gravitation stabilisateur, muni d'une enceinte remplie de liquide, dans lequel un fil de suspension,,. qui supporte un objet contenant ion équipement de mesure électrique,, 5 comporte une partie libre entre un point de l'enceinte et i: objet le poids de l'objet différant très peu du poids du liquide déplace par l'objet» Un système de pendule de ce type a des fréquences d'oscillation naturelles très basses, car les forces 10 de rappel, dans le cas des déviations à partir de la position d'équilibre, sont faibles en comparaison avec la masse ou le moment d'inertie de l'objet. Ceci n*est plus vrai quand interviennent d'autres forces de rappel, comme celles produites par les gyroscopes. Etant donné ce qui précède, cette invention se rapporte uni~ 15 quement aux systèmes de pendules dans lesquels les forces de rappel sont dues à la gravité, et non aux systèmes dans lesquels on utilise les gyroscopes. Une difficulté des systèmes connus du type défini ci-dessus réside dans le fait que l'équipement de 20 mesure doit comporter des connexions électriques. Même dans le cas où. ces connexions électriques consistent en des fils très minces disposés en un certain nombre d!enroulements,c'est-è,-dire sous la forme d'une ligne spirale ou hélicoïdale, ces fils contribuent à"la rigidité de la suspension à un degré tel que la stabilisation en est 25 affectée de manière défavorable. D'autre part les conductetirs peuvent avoir tendance à se tordre ou peuvent s'enchevêtrer les uns les autres. En plus il était important que les conducteurs électriques fussent attachés à l'objet à une distance donnée du point de sue-50 pension, si bien qufils étaient susceptibles d'exercer sur l'objet un certain moment qui ne pouvait pas être négligé. La rigidité des conducteurs électriques jouera un plus grand rôle si le fil de suspension & une très faible surface en section transversale, ce qui est possible quand 35 le poids de l'objet diffère très peu de celui du liquide déplacé par l'objet» Dans ce cas un fil de suspension extrêmement mince suffira, et les conducteurs électriques devront être également minces j alors le risque de torsion sera considérablement accru* L'invention a notacaneat pour but 40 de remédier aux inconvénients ci-dessus* AD ORfèïNAà 69 03728 2 2001912 Elle concerne à cet effet un pendule de gravitation à stabilisateur, muni d'une enceinte remplie de liquide; dans lequel un fil de suspension, qui supporte un objet contenant un équipement de mesure électrique, comporte une partie li= 5 bre entre un point de l'enceinte et l'objet» le poids de l'objet différant très peu du poids du liquide déplacé par l'objet ; pendule caractérisé par ce que le fil de suspension contient au moins un conducteur électrique, servant de connexion à l'équipement de mesure, ce qui permet d'aliminer les risques de torsion et d'en-10 chevêtrement des conducteurs» Cependant les conducteurs électriques, spécialement quand ils sont réalisés en métal, présentent la caractéristique de fatiguer et de se rompre quand ils sont déformés de manière répétée au delà d'une certaine limite, 15 Par suite et conformément à une va riante de l'invention, la partie libre du fil, près dudit point., de 1*enceintet est entourée par un corps de guidage, comportant \m alésage dont le diamètre augmente graduellement dans la direction de l1objet. 20 Gr âce à cela 1© rayon de courbure du fil est restreint et peut être limité à tins certaine valeur» Dans une exécution préférée, l'alésage de la surface de guidage a la forme d'une surface de révolution, engendrée par un arc de cercle, qui est tangente ou presque 25 tangente à la surface externe du fil. Cette forme de surface de guidage garantit que le fil présente la même courbure sur toute la longueur où il est courbé au voisinage dudit point* Le rayon de courbure de cette courb® est de préférence au moins 100 fois le rayon du fil. On obtient de 30 cette façon que la déformation du fil se situe pour la plupart des métaux très en-dessous de la limite d'élasticité, et que le fil ne fatigue aucunement. Une autre charge mécanique du fil est la torsion. Ceci peut conduire également à une panne. 35 Conformément à une autre variante de cette invention, la partie du fil soumise à un effort de torsion peut être réalisée essentiellement plus longue, en ce sens que le fil est disposé au delà dudit point de l'enceinte dans la direction qui s'écarte de l'objet. Le fil est disposé de préférence 40 aussi loin que la surface de l'enceinte, Quand 1®enc-sinte est ur:. BAD ORIGINAL ' 69 03728 3 2001912 sphéroïde, ce qui est la meilleure forme pour obtenir une déviation oscillatoire minimale de l'objet,, ce point est de préférence placé près du centre de la sphère. Quand dans ce cag la partie libre du fil a une longueur d'un tiers jusqu'à un dixième du rayon de la 5 sphère^ la longueur de cette partie du fil qui peut être chargée par torsion peut être multipliée par un facteur allant de 4 j'us-qu' à 11 « Four empêcher le fil de se rompre quand il est surchargé pendant un court instant;, car quand 1-objet 10 vient en contact avec une partie de l'enceinte, et conformément à une autre variante de cette invention,,. le fil est connecté au moins à une extrémité à une membrane élastique» Cette invention peut être employée quand on n'utilise qu'un seul conducteur5 Etais tout aussi.bien 15 quand on en utilise plusieurs. En plus5 il s-est avéré important que, lorsque l'on emploie en certain nombre de conducteurs, ceux-ci soient isolés l'un de l'autre à un dégré très élevé, ou au moins qu'un de ces fils soit isolé des autres fils à un degré très élevé} auquel cas ce fil peut servir à transférer les caractéristiques de 20 mesure, et les autres fils à alimenter 1;' équipement de mesure. Conformément à une autre variante de cette invention, le fil consiste en plusieurs fils secondaires* chacun d'eux contenant un ou plusieurs conducteurs métalliques* et ces fils secondaires, au moins à quelques endroitss sont disposés 25 à côté les uns des autres, les plans dans lesquels ils sont disposés les uns à côté des autres à ces endroits étant décalés dfau moins 90° sur la longueur du fil. Par suite la résistance à la flexion du fil dans ns importe quelle direction est jBi&iïsale au moins à un 30 endroit, car à cet endroit les file sont disposés les uns à ùM,é des autres, de telle façon que dans la direction perpendiculaire au plan la résistance à la flexion aoit minimale» Comme les fils doivent être mutuellement isolés électriquement» il est nécessaire d:utiliser une laa-35 tière de revêtement qui aoit insensible à la fatigue dans une fortes mesure. Une autre difficulté réside dans 1b fait que 1»objet peut accomplir quelquefois un mouvement de rotation considérable en regard du point de suspension,, ce mouvement de rotation du fil au point de suspension provoquant un. frotteasent qui? au cours d '■ uar.-40 utilisation prolongéef peut provoquer "une usure important®., pax- BAD ORtGINAtl 69 03728 4 2001912 exemple quand le système est utilisé pour mesurer des vagues ou d'autres mouvements d'eau et est monté dans une balise* On s{est rendu compte que le caoutchouc est un matériau très approprié pour éliminer ces difficultés. 5 En plus de ses propriétés isolantes, il possède la propriété de , pouvoir résister à des déformations importantes. En cas de frotte-» ment avec une partie fixe, les déformations du caoutchouc absorbent initialement le déplacement relatif du fil à l'endroit de la partie fixe, jusqu'à ce qu'une valeur limite soit atteinte pour laquelle 10 doit se produire un déplacement de la surface de caoutchouc par rapport à la partie fixe* A cause de l'énergie qui s'est accumulée dans le caoutchouc et qui devient alors libre, le caoutchouc a tendance à sauter un peu de la surface avec laquelle il est en 15 contact, grâce à quoi l'usure par frottement reste très faible. Dans le cas de systèmes de mesure qui ont à travailler pendant une longue période sans maintenance, on s*est rendu compte que la protection des fils par du caoutchouc contribue d'une manière surpre nante à leur durée de vie» 20 II est évident qu'avec ce modèle de la présente invention, les fils secondaires ne peuvent jamais être des fils rectilignes* Ils sont de préférence tordus dans leur direction longitudinale, c'est-à-dire que dans cette direction ils ont dans une certaine mesure une forme hélicoïdale* 25 Quand les fils sont maintenant réu nis entre eux en quelques points, et qu'en ces points de connexion ils sont situés les uns à côté des autres de telle manière que le plan dans lequel ils sont disposés à un point de connexion soit décalé par rapport au plan correspondant au point de connexion qui 30 est situé au-dessus ou au-dessous, on obtient aisément la caractéristique que les fils sont disposée les uns à côté des autres dans différents plans et ont une rigidité de flexion minimum dans différentes directions. Un autre avantage de l'exécution 35 ci-dessus réside dans le fait que dans la région entre les points de connexion les fils secondaires peuvent être très nettement séparés, grâce à quoi les couplages capacitifs et galvaniques peuvent être maintenus à un niveau très bas» La connexion des fils est très facile à réaliser dans le cas d'un revêtement de caoutchouc, 40 par exemple en adoucissant localement ou en ployant un adhésif approprié. * -V"* ' > "• bad original^ 69 03728 5 2001912 Dans les cas où les earaetëriebiques de mesure doivent être acheminées grâce à un seul conducteur, on s'est rendu compte que lson obtient de bons résultats gx'é.oe a la présente invention quand au moins l!un des fils secondaires ne eon-5 tient qu'un seul conducteur» Des modes drexécution de l'invention sont représentés sur les dessins ci-joints dans lesquels % -- la figure 1 représente schémati-quement un dispositif conforme à cette invention | 10 - la figure 2 montre un détail de la figure 1 à plus grande échelle ; ™ la figure 3 montre un autre détail? - la figure 4 représente un autre modèle de cette invention^ de la mêine Kanière que la -figure 1 ; 15 - la figure 5 représente un modèle avec des fils secondaires ; - la figure 6 montre un détail de la figure 5 à plus grande échelle } - la figure 7 montre une section 20 suivant la ligne VII-VTI de la figure 6 ; et - la figure 8 montre une section d'un détail de la figure 7 à une plus grande échelle encore. Dans la figure 1 une enceinte sphé-rique est repérée par 1f elle est remplie d:un liquide 2. Une tige 25 3 est disposée vers le bas à partir de la paroi de 1'- enceinte.- son extrémité inférieure étant disposée au centre 0 de la surface intérieure de l'enceinte 1« Un fil 4-j extrêmement mince et auquel un corps 5 est suspendu en son point de suspension 6., est fixé en ûc Le centre de gravité du corps 5 est 30 indiqué par Z, Conformément à cetts- invention le fil 4 contient vn ou plusieurs conducteurs électriques. Quoique dans des cas spéciaux il soit possible que le fil 4 consiste en un. seul conducteur électrique jp d'une manière générale il consistera en plusieurs conducteurs revêtus d'un isolant ayant une faible rigidité» 35 le poids du corps 5 est à peu près égal à celui au liquide 2 qui est déplacé par le corps,, de telle sorte que la gravité n* exerce qu'une très faible charge sur le fil 4. Pour obtenir une suspension de 1- objet qui soit aussi inerte que possible, il est préférable que le fil 4 soit aussi mince que 40 possible pour supporter le poids du corps 5 quand celui-ci est bad original^ 69 03728 6 2001912 immergé dans le liquide. Le fil électrique 4 est en outre connecté à un ccaiducîfeeur électrique ou à un système de conducteurs électri~ quesr qui vont d'autre part à un ou plusieurs fils de connexion 8» La figure 2 montre un détail de la 5 figure 1 à plus grande échelle sur un modèle un peu modifié* D'une manière générale les mêmes numéros de référence sont utilisés que dans la figure 1, la différence avec le modèle de la figure 1 réside dans le fait que l'extrémité inférieure de la tige 3 comporte une structure, dont le dessous a la forme d'un tore» Le rayon R est 10 au moins 100 fois celui de la section transversale du fil 4« Comme la surface de révolution du tore près du poipt de suspension 0 est tangente ou presque à la surface externe du fil 4? on obtient que 1*élongation relative par flexion du fil 4 soit limitée grâce au rapport du rayon du fil 4 15 au rayon R* Il est possible de cette manière d* atténuer largement la fatigue du fil de sorte que l'on peut utiliser des fils considérablement plus minces quT ils ne serait possible de le faire sans le corps 8« Une telle suspension pourrait égal©»» 20 ment être utilisée au point 6 de !•'objet» Comme le fil 4 peut être extrêmement mince, il est soumis à de fortes contraintes dans le cas de chocs® Pour absorber ceux-ci, taie liaison élastique est appliquée sous la forme d'une membrane 10. (voir la figure 3)? Cette membrane est 25 ajustée dans une cavité 11 du corps 5«t Ê*le^!:un peu élastique? de telle façon que les chocs peuvent être absorbés sans que le fil 4 soit trop fortement chargé* La figure 4 représente un modèle de cette invention? dan a lequel le fil. 4 est allongé jusqu'à la 30 paroi de l'enceinte 1 « On dispose ainsi d'une certaine longueur de fil du point 6 jusqu'au point 12 pour absorber la torsion du fil quand l'objet 5 tourne par rapport à 1'enceinte j cad quand lfenceinte tourne sur un axe \rertical* On empêche ainsi dans 'me large mesure toute cassure du fil par effort de torsion;, les autres ca~ 35 ractéristiquee du système- de pendule n'étant pas altérées d'autre part« En outre, cessaie le montre la figure 4, le corps 5 peut comporter \iri prolongement 13 sous la ferras d'une plaque circulaire» On a ainsi l'avantage d'obtenir un cou-40 plage important avec le liquide} de sorte que*,. dans, le cas d5os-- bad original' 69 03728 7 2001912 dilations du corps 5 par rapport à la perpendiculaire } une nasse relativement grande du liquide se déplace avec le corps 5 et contribue au moment d'inertie du corps suspendu* Ainsi la période des oscillations est augmentée. 5 Un prolongement 13 sous la forme d'une plaque a cependant pour conséquence que v dans le cas d! oscillations qui amènent le corps à se déplacer parallèlement à celle-ci^ seul© une faible quantité de liquide est déplacée, de sorte que la période des oscillations n'augmente que dans une faible proportion 10 et que l'amplitude ne devient qu'un peu plus faible» PQur beaucoup d'applications de cette invention, qui ont trait à la stabilisation en orientation de l1objet 5» cette oscillation est d'importance mineure» Un effet secondaire| cependant, réside dans le fait que, quand se produit 15 cette oscillation, la plaque 13 doit se déplacer un peu vers le haut et vers le bas, ce déplacement étant contrarié par le liquide. Par suite, le fil de suspension 4 sera périodiquement chargé de manière supplémentaire à un degré considérable » Etant donné ce qui précèdes il est 20 prévu une bague cylindrique 15 partiellement tracée qui fait que, môme dans le cas d'oscillations pour lesquelles l'objet 5 reste parallèle à lui-même, la période est considérablement augmentée, puisqu'une masse très importante de liquide est obligée de se déplacer en même temps que l'objet, Ceci entraîne une réduction d'am-25 plitude qui conduit également à une charge supplémentaire plus faible sur le fil 4* Un autre avantage de cette aaplltU" de plus faible est que le prolongement 13 ne vient pas au voisinage de la paroi de l'enceinte 1, près de laquelle peuvent apparaître 30 des courants induits par les mouvements de la surface intérieure de l'enceinte 1, dans le cas de mouvements relativement forts de cette enceinte, le corps pourrait alors être entraîné en dehors de sa position horizontale, de sorte que la stabilisation pourrait être altérée et que pourrait se produire une certaine fatigue du fil 4» 35 II est évident que la bague cylin drique 15 peut être remplacée ou complétée par tout autre élément qui soit relié au prolongement 13 du corps 5 et qui forme un couplage avec le liquide pour les déplacements dans le sens horizontal. 40 Comme le montre la figure 4* il est BÂD ORIGINAL^ 69 03728 8 2001912 prévu une goupille d'arrêt qui sert à limiter les mouvements de bascule du corps 5 en même temps que de la plaque de prolongement 13 par rapport à l'enceinte 1. La figure 5 représente un modèle de 5 cette invention^ dans lequel on utilise un fil 17 constitué par deux fils secondaires. Le fil 17 est libre à partir du point 19 d'un corps de guidage 18# dont le dessous comporte un alésage évasé, qui correspond à celui représenté dans la figure 2, le fil étant connecté en 20 à la paroi de l'enceinte 1, L1objet est constitué 10 par une plateforme 5 avec des instruments 16, et comporte un corps de guidage 18' au point de connexion 6 du fil 17 avec la plateforme 5} l'alésage du corps 18® s'élargissant vers le haut. La figure 6 représente un détail te fil pour lequel les fils secondaires 17a et 17b ont une forme héli-15 coïdale, le pas étant important en comparaison de la distance à partir de 1*axe imaginaire de cette forme hélicoïdale, cette distance entre les fils seotionnels et l'axe n'étant pas cependant constante. Comme on le sait, on peut donner aisément une telle foraé? à un fil en 1'enroulant» En quelques points les fils sont posés 20 l'un contre l'autre et sont reliés entre eux, et l'on prend soin, que les plans passant par les axes des fils soient décalés l'un par rapport à l'autre aux points successifs de connexion des fils se~ condaires» La figure 7 représente# au moyen 25 des lignes a5 b et c, la position des plans passant par les axe® des fils secondaires aux endroits où ceux-ci sont connectés entx'S euxy ces lignes a5 b et c étant également indiquées dans la figure 6* Pour une application de cette invention il n'est pas absolussent nécessaire que les fils soient disposés à une distance donnée les 30 uns des autres entre les points où. leurs côtés externes sont en contact (correspondant aux points des lignes a, b et c de la figure 6)* Il est également possible de les poser les uns à cfrfcé des autres, de sorte qu'un genre de ruban, est formée qui est torsadé* Le modèle conforme aux figures 6 et 7 présente cependant l'avantage 35 que les couplages galvanique et capacitif entre le fil secondaire 17a d'un côté et le fil secondaire 17b de l'autre côté sont extrêmement faibles» Le fil secondaire 17a contient den». conducteurs électriques et le fil secondaire 17b contient seulem@&* 40 un conducteur* Comme seuls les conducteurs ont un faible diamètre bad or igïnaÇ 69 03728 9 2001912 en comparaison de la partie isolante (qui est aussi assez mince par elle-même), les diamètres extérieurs des deux fils sectiomiels 17a et 17b sont à peu près égaux. Finalement 2a figure 8 représente ? 5 à plus grande échelle, une coupe à travers le fil, conforasémem; à cette invention, en un point où les fils sectionnais sont reliés entre eux. Un fil sectionnai contient deux conducteurs 21 et 22.} chacun étant entouré d'une partie isolante 23s un revêtement de caoutchouc 24 étant prévu à 18 extérieur de ces parties isolantes. 10 L'autre fil contient un conducteur- 25 avec une partie isolante 26 et autour de lui un revêtement de caoutchouc 27. Les revêtements de caoutchouc 24 et 27 sont reliés entre eux en 28, oad au moyen d'un adhésif en caoutchouc approprié ou en les faisant fondre ensemble. On s'est rendu compte que le revêtement en caoutchouc pro-15 tège à un degré particulièrement élevé le fil contre les frottements près des points de suspension tandis que5 à cause du module d'élasticité extrêmement faible,, il contribue si peu à la rigidité que le couplage par résistance à la flexion entre 1»objet 5 et l'enceinte 1 n'est pas augmenté de manière gênante» 20 Bien entenduf 1!invention n;est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels 0x5. pourra prévoir d*autres s&oûea et d'autres formes de réalisation, «ans pour cela sortir du oadrs de 1'invention. BAD ORIGINAL 69 03728 10 2001912 REVENDICATIONS 1°) Pendule de gravitation à stabilisateur* muni d'une enceinte remplie de liquide, dans lequel un fil de suspension, qui supporte un objet vn équipement 5 de mesure électrique, comporte une partie libre entre un point de l'enceinte et l'objet, le poids de l'objet difléraat très peu du poids du liquide déplacé par l'objet j pendule caractérisé par ce que le fil de suspension contient au moins un conducteur électrique, servant de connexion;., l'équipement de mesure, ce qui peraet 10 d'aliminer les risques de torsion et d'enchevêtrement des conducteurs» 2°) Pendule suivant la revendication 1, caractérisé par ce que la partie libre du fil prèB dudit point est entourée par un corps de guidage comportant un alésagey 15 dont le diamètre augmente graduellement dans la direction de l'objet» 3°) Pendule suivant la revendication 2, caractérisé par ce que l'alésage de la surface de guidage a la forme d'une surface de révolution, engendrée par un arc de 20 cercle, qui est tangents ou presque tangente à la surface externe du fil* 4°) Pendule suivant la revendication 3, caractérisé par ce que le rayon de cet arc est au moins 100 fois aussi grand que le rayon du plus petit cercle du corps -î>s 25 révolution autour de l'axe de révolution» 5°) Pendule suivant la revendication 1, caractérisé par ce que le fil est disposé au delà dudit point dans la direction s'écartant de l'objet, 6° ) Pendule suivant la reveadica-30 tion 5, caractérisé par oe que le fil va.jusqu'à la aurface de l'enceinte à laquelle il est relié* 7°) Pendule suivant la revendication 1caractérisé par ce que le fil est connecté à au Kolas une de ses extrémités à une membrane élastique» 35 8°) Pendule suivant la revendica tion 1, caractérisé par ce que l'objet c g sport s une prclOEtgeiaest sous la forme d*une plaque sur laquelle sont montés un ou plusieurs éléments s'étendant dans le liquide et qui constituent un couplage entre l'objet et le liquide» 40 9°) Pendule suivant la rever«àie&- BAD original 69 03728 n 2001912 tion 1t caractérisé par ce que le fil peut consister en au moins deux fils secondaires., chacun d'eux contenant un ou plusieurs conducteurs métalliquest et par ce que ces fils secondaires au moins en quelques endroits sont disposés les uns à côté des autres, les 5 plans dans lesquels ils sont disposés les uns à côté des autres en ces endroits étant décalés dfau moins 90° sur la longueur du fil. 10°) Pendule suivant les reverdi cations 1 et 9* caractérisé par ce que le fil ou les fils sseon-10 daires ont un revêtement externe en caoutchouc» 11°) Pendule suivant la revendication 9f caractérisé par ce que les fils secondaires sont torsadés suivant leur sens longitudinal et sont attachés entré1 eux en au moins quelques points* 15 12°) Pendule suivant la revendica tion 11, caractérisé par ce que les fils secondaires.; entre les endroits où. ils sont reliés entre euxf sont disposés à une distance les uns des autres qui est grande relativement à leur diamètre® 13°) Pendule suivant la revendioa-20 tion 1s caractérisé par ce que l'on a prévu un arrêt pour limiter les mouvements de bascule de l'objet par rapport à 1;enceinte» 14°) Pendule suivant la revendica tion 9s caractérisé par ce qu'au moins l'un des fils secondaires ne contient qu'un conducteur* 25 15°) Pendule suivant la revemî tion 15 caractérisé par ce que l'enceinte a à peu près la forme d'une sphère et que l'extrémité fixe de la partie libre &a fil sfô-: disposée au centre de 1£enceinte ou très près du centre» BAD ORIGINAL