Brevet FR2247731A1 — publié le 19750509

La présente invention a pour objet un appareil de mesure de la vitesse de remontée dans le vent d'un bateau. Le but de l'invention est de fournir un appareil électrique capable d'indiquer la vitesse instantanée de remontée dans le vent d'un bateau, à partir des éléments mesurables à bord de ce bateau, c'est-à-dire - La vitesse V du bateau sur sa route, mesurée par des moyens connus tels que le lochs - La vitesse apparente W du vent, autrement dit sa vitesse par rapport au bateau, mesurée par des moyens connus tels qu'un anémomètre. - La direction apparente a du vent, autrement dit l'angle, mesuré à partir de la route du bateau, suivant lequel le vent semble venir pour un observateur placé sur le bateau; cette direction est mesurée par des moyens connus, par exemple une girouette à potentiomètre. La figure 1 du dessin scbématique annexé donne une représentation vectorielle des vitesses V et W. La vitesse réelle W' du vent y est également indiquée : elle est egale à la résultante des vitesses V et W. La vitesse Xg de remontée dans le vent du bateau est définie comme la projection de la vitesse V sur une droite D parallèle à la direction de la vitesse réelle W' du vent. De la figure 1 on déduit immédiatement les relations W sin b = V sin (a + b) Vg = V cos (a + b) dans lesquelles b est une inconnue auxiliaire qui représente en fait l'angle entre la direction apparente du vent et sa direction réelle. L'objet de l'invention est donc de fournir un appareil qui, à partir de tensions provenant de trois capteurs et proportionnelles respectivement à la vitesse V du bateau sur sa route, à la vitesse apparente W du vent, et à la direction apparente a du vent, détermine la vitesse Vr de remontée dans le vent par application des relations précédentes. Accessoirement, l'appareil peut également servir à indiquer l'angle (a + b) de la direction réelle du vent avec la route du bateau. Â cet effet, l'appareil selon l'invention se compose essentiellement de deux ensembles potentiométriques dont chacun, comprenant un potentiomètre sinusoïdal et un potentiomètre linéaire, est asservi par un motoréducteur commandé par un comparateur de tensions, l'interaction de ces deux ensembles étant telle que l'un des potentiomètres sinusoïdaux délivre une tension proportionnelle à la vitesse du bateau sur sa route et au cosinus de l'angle entre la direction réelle du vent et la route du bateau. Cette tension proportionnelle à V cos (a + b) représente en effet la vitesse Vg à déterminer. Suivant une forme particulière d'exécution de l'invention, l'asservissement de l'ensemble comprenant le potentiomètre sinusoïdal délivrant la tension précitée s'effectue par comparaison de la tension fournie par le potentiomètre linéaire du même ensemble avec une tension de référence proportionnelle à l'angle du vent apparent avec la route du bateau. En outre, l'asservissement-- du second ensemble potentiométrique s'effectue par comparaison de la tension fournie par le potentiomètre sinusoïdal de cet ensemble avec une tension de référence proportionnelle à la vitesse du bateau sur sa route et au sinus de l'angle de rotation du premier ensemble, fournie par le potentiomètre sinusoldal de cet ensemble. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le potentiomètre linéaire de l'un des ensembles potentiométriques comporte deux curseurs reliés chacun à une borne du potentiomètre linéaire de l'autre ensemble, les deux curseurs et les deux bornes étant calés selon des distances angulaires équivalentes, compte tenu de l'échelle de représentation angulaire utilisée dans chacun des deux ensembles potentiométriques. On est ainsi assuré que le coefficient des proportionnalités des tensions aux angles est le même dans les deux potentiomètres linéaires. Enfin, suivant une forme de réalisation avantageuse, l'un des ensembles potentiométriques porte une rose permettant la lecture de son angle de rotation égal à l'angle entre la direction réelle du vent et la route du bateau. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à la figure 2 du dessin schématique annexé représentant les circuits électriques de cet appareil de mesure de la vitesse de remontée dans le vent d'un bateau. L'appareil est essentiellement un calculateur relié à des capteurs connus et non représentés qui fournissent des tensions a, o, w proportionnelles respectivement à la direction apparente du vent, à la vitesse du bateau sur sa route, et à la vitesse apparente du vent L'appareil est également relié à un dispositif indicateur de vitesse, connu en soi et non représenté, qui est par exemple un voltmètre gradué directement enXnoeudss Ce voltmètre mesure une tension Vg fournie par appareil selon l'invention et proportionnelle à la vitesse de remontée dans le vent du bateau, aussi appelée vitesse de g > Ez. Uh commutateur I permet d'utiliser le même voltmètre soit pour la mesure de cette vitesse de gain Vg, soit pour la mesure classique de la vitesse V du bateau sur la route, auquel cas l'appareil selon l'invention n'intervient pas. L'appareil comporte une alimentation régulée 2 fournissant aux différents composants des circuits des tensions stabilisées positive + 1 et négative - X , et il se compose essentiellement de deux ensembles potentiométriques asservis. L'un de ces ensembles comprend un premier potentiomètre j slnusoUdal qui, à partir de la tension V et du O de référence, fournit des tensions V sin (a + b) et V cos (a + b), cette dernière étant dirigée vers le voltmètre de lecture à travers le commutateur I. Un second potentiomètre 4 linéaire, couplé au premier 3, fournit une tension proportionnelle a' son angle de rotation (a + b), mais à partir d'une origine proportionnelle å l'angle b, si bien gue la tension fournie est (a + b) - b soit a. Cette tension supposée égale à a est amenée à un comparateur de voltage 5 à amplificateur qui la compare à la tension a fournie par le capteur donnant la direction apparente du vent. En cas d'inégalité des deux tensions, le comparateur 5 commande un motoréducteur 6 qui entraine les potentiomètres 3 et 4 en rotation dans le sens approprié, jusqu'à ce que le signal fourni par le potentiomètre linéaire 4 soit exactement égal au signal a reçu du capteur. L'appareil possede ainsi un premier asservissement. Le signal - b amené au potentiomètre linéaire 4 provient d'un des curseurs d'un potentiomètre linéaire 2 faisant partie du second ensemble potentiomtrique. Un autre curseur du potentiomètre 2, décalé d'un angle c par rapport au premier curseur, recueille une tension proportionnelle à c - b qui est dirigée vers une seconde borne d'entrée du potentiomètre linéaire 4 de l'autre ensemble potentiométrique, située à une distance angulaire c de la borne qui reçoit une tension proportionnelle à - b. On est ainsi assuré que le coefficient de proportionnalité des tensions aux angles est le même dans les deux potentiomètres linéaires 4 et 2. L'angle c est par exemple choisi égal à 900.Si l'échelle de représentation angulaire est différente d'un ensemble de potentiomètres à l'autre, il faudrait bien entendu en tenir compte pour le calage desdits curseurs et des dites bornes. Le potentiomètre linéaire 2 est couplé à un potentiomètre sinusordal 8 qui délivre une tension proportionnelle à W sin b. Cette tension est amenée à un coXparateur de voltage 9 à amplificateur qui la compare avec la tension V sin (a + b) issue du potentiomètre 3. Comme les coefficients de proportionnalité des tensions V et W aux vitesses qu'elles représentent ne sont pas obligatoirement égaux, il peut être nécessaire d'intercaler, sur la liaison entre le potentiomètre 3 et le comparateur 9, un diviseur de tension constitué par une résistance 10 permettant de rétablir l'égalité des coefficients de proportionnalité précités à l'entrée du comparateur 9. En cas d'inégalité, c'est-à-dire si on a W sin b wE V sin (a + b) le comparateur 9 commande un motoréducteur 11 qui entralne les potentiomètres 2 et 8 en rotation dans le sens approprié, jusqu'à ce que l'pgalité soit rétablie. L'appareil possède ainsi un second asservissement. L'interaction des deux asservissements de l'appareil assure à tout instant la correction de position des deux ensembles potentiométriques , de telle manière que leurs positions angulaires respectives b et (a + b) vérifient la relation W sin b = V sin (a + b) a, V et W étant imposés, l'appareil détermine l'inconnue auxiliaire b ce qui lui permet de donner la vitesse de gain Vg égale à V cos (a + b) et, accessoirement, l'angle (a + b) entre la direction réelle du vent et la route du bateau. A cet effet, l'ensemble constitué par les potentiomètres 5 et 4 porte également une rose 12 permettant la lecture, devant un repère non représenté, de l'angle (a + b). Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet appareil décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. REVENDICA2IONS 1.- Appareil de mesure de la vitesse de remontée dans le vent d'un bateau, à partir de tensions provenant de trois capteurs et proportionnelles respectivement à la vitesse du bateau sur sa route, à la vitesse apparente du vent, et à la direction apparente du vent, caractérisé en ce qu'il se compose essentiellement de deux ensembles potentilmétriques dont chacun, comprenant un potentiomètre sinusoïdal et un potentiomètre linéaire, est asservi par un motoréducteur commandé par un comparateur de tensions, l'interaction de ces deux ensembles étant telle que l'un des potentiomètres sinusoldaux délivre une tension proportionnelle à la vitesse du bateau sur sa route et au cosinus de l'angle entre la direction réelle du vent et la route du bateau. 2.- Appareil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'asservissement de l'ensemble comprenant le potentiomètre sinusoïdal délivrant la tension précitée s'effectue par comparaison de la tension fournie par le potentiomètre linéaire du même ensemble avec une tension de référence proportionnelle à l'angle du vent apparent avec la route du bateau. 3.- Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'asservissement du second ensemble potentiométrique s'effectue par comparaison de la tension fournie par le potentiomètre sinusoïdal de cet ensemble avec une tension de référence proportionnelle à la vitesse du bateau sur sa route et au sinus de l'angle de rotation du premier ensemble, fournie par le potentiomètre sinusoldal de cet ensemble 4.- Appareil de mesure selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le potentiomètre linéaire de l'un des ensembles potentiométriques comporte deux curseurs reliés chacun à une borne du potentiomètre linéaire de l'autre ensemble, les deux curseurs et les deux bornes étant calés selon des distances angulaires équivalentes, compte tenu de l'échelle de représentation angulaire utilisée dans chacun des deux ensembles potentiométriques. 5.- Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'un des ensembles potentiométriques porte une rose permettant la lecture de son angle de rotation égal à l'angle entre la direction réelle du vent et la route du bateau. 6.- Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce outil comporte un commutateur permettant de mettre un voltmètre en relation soit avec le potentiomètre sinusoïdal délivrant une tension proportionnelle à la vitesse du bateau sur sa route et au cosinus de l'angle entre la direction réelle du vent et celle du bateau, soit avec la borne de l'appareil à laquelle est amenée la tension proportionnelle à la vitesse du bateau sur sa route.