Brevet FR2064391A1 — publié le 19710723

.37286 "• 2064391 La présente invention concerne un appareil pour "dëtec-. ter la direction d'écoulement d'un fluide sur'une surrace, en •' particulier pour des applications où il est important que l'appareil ne provoque aucune perturbation sérieuse dans l'écoulement 5 de fluide. Suivant l'invention, dans un appareil de détection de la direction d'écoulement d'un' fluide sur une surface, une ouverture circulaire ménagée dâns la surface constitue une entrée d'un conduit perpendiculaire à la surface et qui a une section droite 10 circulaire convergente-divergente de manière que si, lorsque du fluide s'écoule sur la surface sous une première pression statique, une pression statique inférieure est exercée sur la partie divergente du conduit, une partie du fluide pénètre dans le conduit et colle seulement à une partie de la paroi de la partie di-15 vergente, la position circonférentielle de cette partie étant fonction de la direction d'écoulement du fluide sur la surface et l'appareil comprenant également un dispositif de détection de la dite position circonférentielle et par conséquent de la direction d'écoulement du fluide sur la surface. 20 Comme cela sera mis en évidence dans la suite, un tel appareil ne nécessite aucune sonde ou organe similaire pénétrant dans la masse du fluide. En conséquence, la perturbation de l'écoulement peut être réduite au minimum. En outre, il ne nécessite aucune partie mobile et, par conséquent, son entretien peut être 25 relativement simple» De plus, l'appareil peut avoir une grande précision. Ces caractéristiques rendent cet appareil particulièrement approprié pour être utilisé dans des détecteurs d'attitude du type dans lequel une référence stable est établie par une mas-30 se tournante de fluide supportée dans une chambre sensiblement sphérïque (de tels détecteurs sont généralement appelés gyroscopes à attitude "fluérique"), en utilisant l'appareil pour détecter la direction d'écoulement- du fluide sur la surface de la chambre en un point particulier de cette surface, et,, par conséquent, 35 l'attitude du détecteur. Un détecteur de ce genre a été décrit dans la demande de brevet française déposée ce même jour au nom de la Demanderesse et intitulée "Perfectionnements aux détecteurs d'attitude". Lorsqu'il est utilisé dans un gyr&scope à attitude flué-4-0 rique ou un autre appareil, le dispositif de détection prévu dans 70'"if286 2- * 20è439l l'appareil comprend, dans,.un mode de réalisation particulièrement intéressant, au moins trois détecteurs de pression répartis symétriquement autour de l'axe longitudinal du.conduit de manière que le fluide,.après.avoir collé sur une partie.circonférentielle de 5 la paroi du conduit, arrive ensuite, sur.-un ou plusieurs des détecteurs de pression placés _en correspondance. En ^conséquence, les pressions détectées par.les détecteurs représentent la position circonférentielle de la partie de fluide collant.à la paroi du conduit et, par conséquent, la direction d'écoulement du-fluide 10 sur la surface. Dans un .tel agencement, il est prévu de préférence quatre détecteurs de pression entourés par un récepteur de fluide comportant un ou plusieurs orifices d'évent pour évacuer le fluide du récepteur. Dans un autre mode de réalisation également intéressant, 15 le dispositif de détection comprend un corps placé au_centre et profilé de manière que la partie divergente du conduit ait au moins en partie une section droite annulaire, une buse par l'intermédiaire de laquelle un jet de fluide peut être dirigé dans la partie annulaire du conduit dans une direction sensiblement per-20 pendiculaire à l'axe longitudinal du conduit, de façon que le fluide s'écoule ensuite circonférentiellement autour de ladite.partie annulaire, et deux détecteurs de pression espacés longitudinale-ment et écartés circonférentiellement de la buse, la disposition étant telle que le fluide après avoir collé à la paroi du conduit, 25 dévie le Jet de fluide dans orne direction longitudinale d'une valeur fonction de l'emplacement circonférentiel de la partie de paroi sur laquelle le fluide colle et modifie en conséquence les pressions détectées par les deux détecteurs. Egalement les pressions détectées par les détecteurs représentent la position cir-30 conférentielle de la partie de fluide collant -à la paroi du conduit et, par conséquent, la direction d'écoulement du. -fluide sur la surface» ...... D'autres avantages et. caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans, la -sui,te-: de la- description^.- dtmnée à' 35 titre d'exemple. non-limitatif ,- .eru référence a.ux dessins -annexés dans lesquels :. . ... , .. ... - .. • •• • Fig.,1 est une.-vue.. en perspective et en coupe d'un" gyroscope à attitude., "fluéri que" et, représentant un. des deux modes de réalisation de, l 'appareil suivant l' invention;, 4-0 Fig-, 2 est une caupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. lr 70 37286 3. 2064391 montrant également un système indicateur relié à 11 appareil Fig. 3 est une coupe de l'autre mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention, et Fig» 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3 5 montrant également un système indicateur relié à l'appareilo -En ce gui concerne les parties autres que l'appareil de détection de la direction d'écoulement du fluide, le gyroscope représenté sur les dessins est identique à celui décrit dans la demande de brevet précitée. Ainsi, en référence à la Fig. 1, le gy-10 roscope comprend un carter 11 délimitant une ch.am.bre sphérique contenant une masse de fluide 30. En fonctionnement, cette masse de fluide tourne autour d'un axe qui a été désigné par 60. Cet a-xe est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe de sensibilité du gyroscope, désigné par 18. Dans ce plan s'étend une entrée de 15 fluide 20 tout autour d'un grand cercle de la paroi de la chambre et qui est, par conséquent, annulaire. L'entrée de fluide a la forme d'une buse du fait qu'elle comporte un orifice central 21 délimité par des parois opposées divergentes 22 et 23 situées sur des côtés opposés du grand cercle. L'entrée de fluide a une sec-20 tion droite transversale uniforme, c'est-à-dire que sa section droite est la même quelque soit l'endroit du grand cercle. Une chambre d'alimentation en fluide 13 entoure l'entrée de fluide 20 et est reliée à une source de fluide (non-représentée). Le gyroscope comporte deux sorties de fluide constituées 25 par des orifices annulaires 35 et 36 ménagés dans la paroi de la chambre de chaque côté de l'entrée de fluide 20. Deux chambres de décharge de fluide 14 et 15 entourent respectivement les orifices 35 et 36 et sont reliées à un évacuateur de fluide respectif (non-représenté). 30 Avant de décrire l'appareil de détection de la direction d'écoulement de fluide, on va considérer le mode de fonctionnement du gyroscope. On va supposer que la masse de fluide 30 tourne (des détails de la mise en rotation de cette masse sont donnés dans la demande de brevet mentionnée plus haut) autour de l'axe 60 et que 35 l'orifice d'entrée de la chambre d'alimentation en fluide 30 est relié à une source de fluide sous pression. Du fluide fourni par la source pénètre par conséquent dans la chambre 13, puis dans l'orifice central. 21 en s'écoulant sur toute sa longueur, ou "circonférence", avant de pénétrer dans la chambre. Les parois oppo-40 sées divergentes 22 et 23 prévues de part et d'autre de l'orifice '70 37286 2064391 central 21'sont profilées de manière que le fluide•"colle" en un point situé le long de l'orifice central sur la paroi appropriée (en fonction du sens dé dotation de la masse de fluide) et suivant l'effet C0Â15DA. Il en résulté'que la massedefluide est 5 maintenue en rotation autour dé l'axe -60. Le- mouvement du fluide est indiqué par les flèehes 33 et 32. Le fluide en excès s'écoule dans le sens de la flèche 39 et•sort de la chambre par les deux orifices annulaires de sortie 35 et 36, en s'écoulant ensuite dans les chambres de décharge 14 et 15 pour arriver dans l'évacua-10 teur. • On va maintenant considérer que l'attitude du gyroscope varie autour de l'axe de sensibilité 18. L'inertie gyroscopique de la masse de fluide en rotation s'oppose à un mouvement angulaire de l'axe de rotatioïi. L'attitude de l'axe de rotation n'-est 15 pas par conséquent affectée, à condition que la force nécessaire pour maintenir la masse de fluide en rotation également ne soit pas affectée. Cela est cependant le cas puisque l'entrée de fluide 20 et les sorties de fluides 35 et 36 sont symétriques par rapport à l'axe de sensibilité 18. En d'autres termes, là symé-20 trie de l'entrée et des sorties de fluide fait en sorte qu'il-n'existe pas d'axe de -rotation préféré et que des variations angulaires du gyroscope autour de l'axe de sensibilité n'exercent pas sur l'axe de rotation une force suffisante pour modifier son attitude. 25 En conséquence, les variations d'attitude du gyroscope autour de l'axe de sensibilité 18 n'ont aucune influence sur l'axe de rotation. Une mesure de telles variations peut par conséquent être exécutée en mesurant l'angle formé par l'stxé de rotation et par un axe de référence du gyroscope. A cet égard, il faut 30 noter que la direction d'écoulement du fluide sur la paroi de la chambre en un point éloigné de l'entrée de fluide 20 représente l'attitude relative de l'axe-de rotation. En consé'quehôe une détection de cette direction permet de déterminer' l'attitude du gyroscope par rapport à son axe de sensibilité 18. 35 L'appareil pour exécuter cette opération de détection comprend un prolongement" tubulaire 40 du carter 11 du gyroscope, qui est symétrique par rapport à l'axe de sensibilité 18. Un orifice circulaire 41 ménagé dans là paroi de la chambre constitue une entrée d'un conduit de section droite circulaire qui s'étend 40 coaxiaiement dans le prolongement 40. Comme cela est évident, ce BAD ORIGNAL- 70 37286 5- 2064391 conduit est- nécessairement perpendiculaire, à ,1a surface de la paroi de chambre, le conduit converge initialement, comme indiqué en 45, vers un.e zone 46 de diamètre minimal puis il diverge, comme indiqué en 47. Les parois du conduit ont tin profil uniforme 5 depuis la .surface de la paroi de chambre jusqu'à la partie divergente 47. Cependant dans certaines applications, il peut être a-vantageux de prévoir un gradin dans la paroi du conduit,, par e-xemple dans la partie divergente 47. : La partie inférieure (représentée) du conduit comprend 10 une partie de diamètre supérieur 59 contenant un tampon 50» Quatre trous 51 sont ménagés dans le tampon et permettent, par conséquent, la mise en communication du conduit avec un évacuateur de fluide (non-représenté). Cet évacuateur est maintenu à une pression statique inférieure à celle régnant dans la chambre. La 15 face centrale supérieure du tampon 50 comporte quatre orifices de pression 55 à 58 qui sont répartis symétriquement et à intervalles égaux .autour de l'axe 18. Les dimensions du conduit, en particulier l'angle de divergence de la partie 47, sont choisis de manière que, lorsque 20 la masse de fluide 30 tourne à sa vitesse normale et lorsque l'é-vacuateur de fluide est en service, une certaine quantité du fluide pénètre dans le conduit et ne colle que sur le côté du conduit qui dirige l'écoulement de fluide transversalement à l'orifice d'entrée du conduit 41. La partie où le fluide colle /par exemple 25 celle indiquée par la flèche 52) est centrée par rapport à l'intersection de la paroi du conduit avec le plan parallèle à la direction d'écoulement du fluide .dans l'orifice 41 et contenant l'axe 18. Pour détecter la position circonférentielle de ladite 30 partie où colle le fluide., les quatre orifices de pression 55- à 58 sont à une distance de l'axe 18 telle que du. fluide collant à la paroi du conduit arrive ensuite dans un ou plusieurs des orifices appropriés. En conséquence, des pressions différentielles sont créées entre les quatre orifices ei^repré sentent de façon bien 35 déterminée la position circonférentielle de la; zone d'adhérence de fluide et, par conséquent, la direction d'écoulement du fluide dans l'orifice 41. . Pour convertir les. différences.de pression dans les quatre orifices 55 à 58 en line information .utilisable, il -est prévu 40 un.système indicateur comprenant deux amplificateurs fluidiques 61 70 37286 "" , 2064391 et 62 et un dispositif indicateur 66. Les orifices de pression 56 et 58 sont reliés à des conduite" d'é commande opposés de l'amplificateur 61 tandis que les orifices'de pression 55'et 57 sont reliés à des conduits de commande' opposés de l'amplificateur 62. 5 Les sorties des amplificateurs sont reliées aux entrées du dispositif indicateur 66 qui peut être gradué de façon à indiquer directement l'attitude du gyroscope» Les Fig. 3 et 4 représentent un autre mode de réalisation de l'appareil pour détecter la direction d'écoulement du 10 fluide; Il comprend également un prolongement tubulaire 40 du carter il-du gyroscope. Ce prolongement est symétrique par rapport à l'axe de sensibilité 18 comme auparavant. En outre, un o-rifice circulaire 41 ménagé dans la paroi de chambre constitue u-ne entrée d'un conduit' de section droite circulaire. Ce conduit 15 converge initialement, comme indiqué en 45, jusque dans une zone 46 de diamètre minimal puis il diverge comme indiqué en 47. Les parois du conduit ont un profil uniforme entre la surface de la paroi de chambre et la partie divergente 47. Cependant dans certaines applications, il peut être avantageux de prévoir un gradin 20 dans la paroi du conduit, par exemple dans la partie divergente 47. Â la différence de lrappareil représenté sur les Fig. 1 et 2 le conduit de l'appareil représenté sur les Fig. 3 et 4 devient annulaire. Pour obtenir ce résultat, le prolongement 40 25 comprend une partie 85 de section droite circulaire, coaxiale à l'axe 18. La partie annulaire 86 du conduit communique avec un é-vacuateur de fluide (non-représenté) par l'intermédiaire de quatre trous 77. Une buse 90 débouche également dans la partie annulaire 86 du conduit. Elle est reliée a une source 91 de fluide 30 sous pression et est orientée de manière que du fluide fourni par la source 9-1 pénètre tangentiellement dans la partie annulaire 86 et également transversalement à l'axe longitudinal du conduit. Deux canaux 95 et 96 débouchent également dans la partie annulaire 86, Ils sont placés de part et d'autre du courant de fluide 35 sortant de la buse 90 et sont à une même distance de cette derniè re. Ils sont reliés par des conduits aux orifices opposés de commande d'un amplificateur fluldique 100 dont la sortie est reliée à un dispositif indicateur 103-. Egalement, les dimensions du conduit, en particulier l1 40 angle de divergence de la partie 47, sont choisies de manière que 70 37286 7. 2064391 la masse de fluide 30 tourne à sa vitesse normale et, lorsque 1'-évacuateur. de fluide est en service, une certaine quantité du fluide pénètre dans le conduit et colle seulement sur le côté du conduit qui est dirigé vers l'écoulement de fluide passant dans 5 l'orifice d'entrée 4-1. La partie où colle le fluide (voir par e-xemple la.flèche 52) est centrée par rapport à l'intersection de la paroi du conduit et du plan parallèle au sens d'écoulement du fluide dans l'orifice 41 et contenant l'axe 18. La détection de la position circonférentielle de la zo-10 ne d'adhérence du fluide consiste à utiliser le point d'impact du jet de fluide sortant de la buse 90 sur le courant de fluide qui a collé précédemment sur la paroi du conduit. Cette rencontre des deux courants dévie le jet de sa trajectoire circonférentielle normale dans le plan transversal, d'une valeur- qui est fonction 15 de la position circonférentielle de la zone d'adhérence du fluide. Spécifiquement, plus la distance circonférentielle entre la buse 90 et le point de rencontre est faible, plus la déviation du jet est grande. Cette déviation est mesurée en détectant la pression différentielle entre les canaux 95 et 96 à l'aide de l'amplifica-20 teur fluidique 100 et du dispositif indicateur 103 qui peut également à nouveau être gradué- de manière à indiquer directement l'attitude du gyroscope. 70 37286 8. 2064391 EETE'ND IC ATI OWSo 1. Appareil pour détecter la direction d'écoulement d'un fluide sur Une' surface, caractérisé en ce qu'il comprend une ouverture circulaire (4-1) ménagée dans la surface et constituant 5 aine entrée d'un conduit ménagé'perpendiculairement à la surface et qui a une section droite circulaire convergente-divergente (4-5, 46, 47) de manière que si, lorsque du fluide s'écoule sur la surface sous une première pression statique, line pression statique inférieure est exercée sûr la partie divergente du conduit, 10 une partie du fluide pénètre dans le conduit et colle seulement sur une partie (52) de la paroi de la partie divergente, la position circonférentielle de cette partie étant fonction du sens d'écoulement du fluide sur la surface et en ce qu'il comprend également un dispositif de détection (55 à 58, 85, 90, 95, 96) de 15 ladite position circonférentielle et, par conséquent, de la direction du fluide sur la surface. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend au moins trois détecteurs de pression (55 à. 58) répartis symétriquement autour de l'a- 20 xe longitudinal du conduit de manière que le fluide, après avoir collé sur une partie circonférentielle de la paroi du conduit, arrive ensuite sur un ou plusieurs des détecteurs de pression positionnés en correspondanceo 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en 25 ce qu'il est prévu quatre détecteurs de pression (55 à 58), entourés par un récepteur de fluide (50) comportant un ou plusieurs orifices d'évent (51) pour évacuer le fluide du récepteur. 4. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend -un corps (85) coaxial 30 au conduit et profilé de manière que la partie divergente du conduit ait une section droite au moins partiellement annulaire (86), une buse (90) par l'intermédiaire de laquelle un jet de fluide peut être dirigé dans la partie annulaire du conduit dans une direction généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal du con-35 duit afin que le fluide s'écoule ensuite circonférentiellement autour de la partie annulaire, et deux détecteurs de pression (95, 96) à égale distance de part et d'autre de la buse, l'agencement étant tel que le fluide, après avoir collé sur la paroi du conduit^ dévie longitudinalement le jet de fluide d'une valeur fonction de 40 la position circonférentielle de la partie de paroi sur laquelle 70 37286 9. 2064391 le fluide colle et fait varier en conséquence les pressions détectées par les deux détecteurs. 5. Appareil suivant l'une quelconque des revendications .2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un amplifi- 5 cateur fluidique (61, 62, 100) "branché de manière à, délivrer des .signaux fluidiques représentant la différence entre les signaux de sortie de paires respectives de détecteurs de pression. 6. Détecteur d'attitude du type dans lequel une référence stable est établie par une masse de fluide (30) en rotation 10 supportée dans une chambre sensiblement sphérique (11), caractérisé en ce qu'il comprend un appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 pour détecter la direction d'écoulement d'un fluide sur la surface de la chambre en un point particulier de la surface et, par. conséquent, l'attitude du détecteur,,