Brevet FR2265067A1 — publié le 19751017

La présente invention se rapporte à un instrument de navigation solaire pouvant être utilisé comme auxiliaire a'enseignement de la navigation élémentaire dans des écoles, ou pour trouver l'Heure locale par soleil apparent, pour trouver 1'Heure G1T (ou l'heure de tout autre fuseau standard) connaissant la longitude', pour trouver la longitude connaissant l'Heure GMT, pour trouver la latitude, pour trouver la hauteur , la distance zenithale,- llampli- tude et ta déclinaison du soleil, pour trouver le mois et le date, pour trouver la position géographique d'un observateur par détermination du point, et pour trouver la position d'un observateug par des points de repère terrestres, On obtint en général-les informations ci-dessus au moyen d'un sextant marin ou a > un théodolite, à l'aide d'almanachs et de tables nautiques. le sextant est cotteux et fragile et, pendant l'enseignement, il est rarement possible de donner à chaque membre dfune classe son propre instrument et sa propre série de volumes de référence. Le sextant demande un horizon dégagé. Par conséquent, on ne peut l'utiliser dans la plupart des situations à l'intérieur des terres, sauf en utilisant un horizon artificiel, ce qui est difficile. Les volumes de référence requis sont coilteux, encombrants et doivent être remplacésannuellement. l'utilisation du seXtant et des livres qui l'accompagnent exigent de laprt de l'étudiant une connaissaVce des mathématiques relativement avancée et, même lorsqu'on utilise des tables à jour, il reste beaucoup de possibilités d'erreur et de doute. En outre, beaucoup d'étudiants ne comprennent jamais ces tables, et ils se contentent d'apprendre à les utiliser par routine. En conséquence, l'invention a pour objet un dispositif simple et robuste permettant d'obtenir les informations 'ci-dessus, dont le prix est à la portée des budgets scolaires, fournissant les informations ci-desqus d'une façon compréhensible et avec suffisamment de précision pour donner un "point" de navigation avec la plus grande approximation en latitude et en longitude possible , en l'absence d'horizon sensible, et donnant un point de pilotage suffisamment précis pour effectuer une navigation côtière approximative et facile, lorsque des repères sont en vue. n'application de l'invention ne de- mande pas le secours de tables ou d'almanachs quelconques. nulle est universelle, en ce sens uuton peut l'appliquer n'importe où, du pôle Nord a pôle Sud, et d'une année sur l'autre. Elle peuttetre comprise et utilisée par tout novice ayant un âge mental moyen supérieur à douze ans, au bout de quelques minutes d'instruction seulement. Elle possède sa propre source de référence pour l'éphéméride du soleil correspondant à n'importe quel jour de n'importe quelle année, qui en fait partie intégrante. Elle donne directement le résultat final de toute observation, à la différence du sextant qui ne donne pas plus que certaines valeurs angulaires auxquelles il faudra alors faire subir des manipulations mathématiques compliquées. L'ins- trument donne ainsi le résultat sous une forme qui ne demande pas de calculs ultérieurs de la part de l'observateur, à part l'addition ou a sou ;paction de quelques minutes d'une lecture d'horloge. On peut utiliser le dispositif selon l'invention comme auxiliaire universel de ltenseinement de la Navigation Solaire élémentaire et la navigation côtière. Cependant il peut aussi tre utilisé pratiquement à terre, sur mer ou- dans l'air par des géographes, des marins et d'autres voyageurs pour trouver rapidement la position par observation so- laire, chaque fois qu il n'est pas d'une importance considérable d'obtenir une précision extrême.L'appareil selon l'invention comprend un dispositif pour ajuster une ligne méridienne horizontalement, un dispositif pour trouver l'Heure Locale par soleil apparent, fixé rotatif en un point situé sur la ligne méridienne par un pivot, un dispositif de mesure de tout angle formé sur le pivot entre la ligne méridienne et une ligne de visée partant du soleil ou de tout autre objet observé et entre la ligne méridienne et toute autre ligne se trouvant sur une partie du dispositif, un dispositif d'indication visuelle permettant de lire directement les valeurs angulaires précitées sur des échelles, et une source de référence à partir de laquelle on peut trouver par examen l'éphéméride du soleil corrEspondant à n'importe quel jour de n'importe quelle année. le dispositif selon l'invention comprend essentiellement cinq composants. Ce sont : un pivot sur lequel peuvent tourner d'autres parties du dispositif, un socle, un rapporteur, un pointeur et un cadran équatorial. Le pivot peut être un simple boulon fileté ou axe ffeté comportant une rondelle et un écrou. L'é- crou peut être moleté, pour qu'on puisse le serrer et le desserrer à la main. Le pivot joue un double ralle , d1abord, il doit maintenir les pièces du dispositif ensemble, et ensuite il doit permettre aux pièces mobiles de l'ensemble de -tourner indépendamment l'une de l'autre et d'etre positionnées ou bloquées par l'écrou dans n'importe quelle position angulaire relative par rapport à l'autre. Cependant, au lieu de ce simple bou; lon fileté7 le pivot peut consister en n'importe quelle autre cheville, ntimporte quel autre axe n n'importe quelle douille ou n'importe quel palier d'arbre agissant effectivement sur les pièces selon les deux rôles principaux du pivot indiqué dans la version préf éréntielle. le pivot pourrait être un assemblage composite de douilles concentriques, comme on en trouve aucentre de la face frontale d'une horloge, ce qui permet aux aiguilles de tourner autour du centre à des vitesses différentes. En variante, le pivotiourrait être constitué par un bouton de commande, entra$nant les pièces en rotation directement, ou bien par l'intermédiaire de pignons, pour permettre un réglage fin. Le socle peut être un panneau ou une plaque plat(e) ét assez rigide, à la surface duquel ou de laquelle une ligne méridienne est tracée horizontalement. Sur la ligne méridienne se trouve un point de pivotement. C'est à travers ce point de pivotement-que l'on insère le pivot. Une autre ligne, appelée ligne équinoxiale, coupe la ligne méridienne perpendiculairement à celle-ci ; le point d'intersecti-on correspond au point de pivotement. Avec le point de pivotement pour centre et un rayon de longueur appropriée, on fait passer un arc rencontrant la ligne équinoxiale, s'étendant des deux c8tés de cette ligne sur une distance qui sous-tend au point de pivotement un angle au moins égal à 23 degrés 30 minutes, c eSt-à-dire l'angle de déclinaison maximum atteint par le soleil aux solstices. Cet arc s'appelle l'arc de déclinaison, et il est gradué en degrés. Il y a deux échelles, dont chacune part de zéro sur la ligne équinoxiale. L'échelle qui se trou ve à gauche représente les déclinaisons Sud du soleil. L'é- chelle qui se trouve à droite correspond aux déclinaisons Nord L'appellation de la ligne équinoxiale provient du fait que ce n'est qu'aux équinoxes de printemps et d'automne que la- déclinaison du soleilest nulle, et qu'aux solstices, la déclinaison du soleil est de 23 30' Nord en été et de 23030' Sud en hiver (et inversement, selon l'hémisphère). La ligne méridienne ne doit pas être nécessairement une ligne physique sur la carte. Ce pourrait être le bord due la carte lui-même, ou une ligne ou une direction imaginaire établie en suspendant la carte à la Cardan ou en pointant la carte au moyen d'un niveau à bule , ou bien au moyen d'un pendule ou d'un fil à plomb, ou par tout autre moyen réalisé pour maintenir ou viser la ligne méridienne horizontalement. On doit normalement graduer l'arc de déclinaison en degrés, mais , en plus ou au lieu de cela, il peut comporter une échelle de calendrier ou une échelle zodiacale. Cela veut dire que l'on peut mesurer le décalage par rapport à la ligne équinoxiale en mois et en jours, au lieu ou en plus de le mesurer en degrés. Par exemple, si l'on gradue le décalage en dates, cela élimine un stade pour trouver la latitude de l'instrument, car on peut régler l'instrument à la date appropriée pour tenir compte de la déclinaison correspondant à ce jour particulier. le rapporteur est également un panneau (ou une plaque) plat et rigide. Son centre rationnel est appelé le Point de Pivotement, et c'est par ce point que l'on fait passer le pivot pour réunir le rapporteur à la carte, mais en laissant le rapportemrlibre de tourner dans le plan de la carte Le rapporteur a la forme d'un demi cercle (légèrement allongé, uniquement pour des raisons mécaniques), dont le rayon est égal à celui prévu pour l'arc de déclinaison. La ligne diamétrale du rapporteur est appelée ligne axiale. Une autre ligne, appelée ligne équatoriale, p-art au point de pivotement, perpendiculairement à la ligne axiale. En partant du zéro sur la ligne équatoriale, la circonférence du rapporteur est graduée avec deux échelles en degrés. L'échelle de gauche représente les latitudes nord et elle correspond à 50- au point d'intersection de la ligne axiale et de la circonférence. Ainsi, le repère de 00 sur cette echelle représente le pôle nord de la terre L'échelle de droite représente les latitudes Sud, le pole Sud due la terre étant de ce coté. Par la même analogie, les deux pales sont réunis ERr la ligne axiale représentant l'axe de rotation de la terre. I1 s'ensuit que, si ce modèle de demi-coupe de la terre est orienté correctement, suivant l'axe de la terre réel le, et le plan méridien , tout rayon lumineux provenant du soleil tombera sur le modèle exactement comme il le fait sur la sphère terrestre. Théoriquement le rapporteur, c'est-àdire l'instrument de mesure des angles, n'est pas forcément un composant séparé. Une simple échelle de cordes tracées n'importe où sur une partie de l'ensemble permettrait, à l'aide de diviseurs, d'établir ou d'étalonner n importe quel angle requis entre la ligne méridienne-et d'autres lignes. En variante, le dispositif pourrait eAtre uné figure semi-circulaire tracée directement à la surface du socle et graduée de façon appropriée. Un tel agencement aurait pour but de mesurer des angles mais il faudrait çenoncer à certaines des opérations dont l'ins- trument est capable dans sa forme préférentielle. lorsque le rapporteur est un composant séparé, il n'est pas nécessairement, non plus, de forme circu laire. Ce pourraitêtre un disque circulaire plein. Ou bien,si ~11on devait réaliser un tel instrument pour l'-utiliser dans un seul hémisphère, ce composant pourrait tre de forme quadrantale.De plus, la graduation de la circonférence du rapporteur pourrait s'écarter du mode de réalisation préférentiel, sans modifier ses buts ; par exemple, on pourrait inverser les échelles, de façon qu'au lieu d'indiquer le complément de l'an gle compris entre la ligne méridienne et-la ligne de plan de cadran l'aiguille du pointeur indique l'angle réel compris entre ces deux lignes. De plus, le rapporteur pourrait comporter des moyens indépendants pour le bloquer dans n'importe quelle position par rapport au socle, pour empêcher le décalage ; par ailleurs, si le prix de revient ne constituait pas une objection, le rebord du rapporteur pourrait comporter un type de pignon à cliquet ou à vis, avec ou sans micromètres, pour effectuer des réglages précise Le pointeur peut titre une bande de panneau allongée dont le point de pivotement est en son centre ou au voisinage de celui-ci, le pivot étant inséré à travers ce point de pivotement. On trace une droite continue passant par le point de pivotement sur toute la longueur du pointeur. On appelle cette ligne "ligne de plan de cadran". Lr T ai- guille du pointeur, montée sur le pivot, est librement rotative dans~le plan de la carte. Limai, par rapport à la ligne méridienne, quel que soit l'angle compris entre la ligne de plan du cadran et la ligne axiale se trouvant d'un eôté du pivot, il se retrouve diamétralement opposé de l'autre coté par la règle des angles opposés. La longueur de l'aiguille est approximativement égale au diamètre du rapporteur, car le rôle de l'aiguille est de pointer vers les échelles qui se trouvent à la circonférence du rapporteur. Bien entendu, lorsque l'aiguille tourne autour du pivot, l'une de ses extrémités balaye la circonférence du rapporteur et indique l'angle relatif de la ligne de plan du cadran par rapport à la ligne axialenour toute position. L'une des extrémités de l'aiguille comporte une petite échelle de vernier. L'autre extrémité de l'aiguille constitue alors un support auquel le cadran est fixé et trace auquel le cadran peut tourner autour du pivot avec l'aiguille, le plan du cadran étant en correspondance avec la ligne de plan du cadran sur l'aiguille. Au lieu de se présenter sous la forme d'une bande de panneau7 l'aiguille peut être une tige, un barreau ou un rayon, par exemple. La ligne de plan du cadran peut alors titre l'axe longitudinal imaginaire de cet élément. L'extrémité de 11 aiguille peut, au lieu de s1 achever par une échelle de vernier avoir la forme d'une tête de flèche, comme l'aiguille d'une horloge. En variante, elle pourrait comporter à son extrémité une petite fente par laquelle on pourrait lire l'angle. Lorsqu'elle comporte une échelle de vernier, rien nlemp8che , à part le prix de revient, dtincor- porer une vis de réglage sur le vernier pour effectuer un réglage fin, du moment que l'aiguille peut balayer les échelles du rapporteur pour indiquer les angles. Dans le mode d'exécution préférentiel la ligne de plan du cadran et par conséquent l'aiguille sont des prolongements linéaires du plan du cadran, mais cela n'est pas essentiel. L'aiguille peut eAtre inclinée ou coudée par rapport au plan du cadran, du moment que lton modifie les différentes échelles pour atteindre le but principal de llai- guille. Bien qu'il soit fortement désirable que 11 aiguille soit une pièce séparée, on peut réaliser un instrument d'une nature très apparentée, qui ne comporte pas d'aiguille du tout. On pourrait alprs fixer le cadran directement sur la périphérie du rapporteur et, en modifiant correctement les échelles, on pourrait le faire fonctionner ainsi, bien que cela implique beaucoup de calculs de la part de l'opérateur . On préfère le type de cadran équatorial cruciforme pour des raisons de simplicité et d'économie. Les caractéristiques et les modes d'utilisation essentiels du cadran en croix sont déjà entièrement connus dans la technique ou la science des cadrans, et il n'y a pas lieu d'en donner une description détaillée ici, sauf pour dénommer les pièces, pour faciliter les références dans la suite. Le cadran en croix comprend deux éléments structuraux montés perpendiculairement entre eux pour former une simple croix à quatre bras exactement égaux. Le premier élément peut être appelé élément central et ses extrémités sont appelées (a) le pied de la croixet (b) le gnomom de tête. Le second élément est appelé élément transversal ses extrémités sont appelées (a) gnomom est et (b) gnomom ouest, ce qui indique les directions géographiques dans lesquelles elles doivent pointer, lorsque le cadran est orienté correctement. Les différentes surfaces des bras de la croix sont graduées avec des échelles en heures et en fractions d'heures. A mesure que le soleil-effectue sa course dans le ciel, au cours dssune journée, il projette, à partir de l'un ou 11 autre des gnomons, une ombre qui tombe sur l'échelle des heures, ce qui indique donc directement l'heure par le soleil apparent au lieu d'abservation. l'expression plan de cadran désigne la section médiane théorique de la croix vue en plan, et c'est ce plan imaginaire qui doit correspondre à la ligne de plan de cadran sur le bras d'aiguille. Pour des raisons de commodité, il est préférable que les deux, éléments structuraux de la croix soient a' moitié assemblés l'un avec l'autre, de façon qu'on puisse les séparer rades fins de stockage. L'élément comporte une ouverture en forme de fente étroite, pratiquée le long de la ligne du plan de cadran, ce qui permet à un faisceau de lumière solaire de passer, dans un but qui sera expliqué plus loin. Le cadran et le pointeur ont été décrits jusqu'à présent en imaginant que ce sont deux composants discrets. I1 est cependant préférable, pour des raisons de simplicité et d'économie, de fabriquer le pointeur et l'élément de cadran central à partir d'une seule bande continue de matière. En effet, le pointeur est alors un prolongement du pied de la croix, et le plan de cadran est un prolongement de la ligne de plan de cadran. Cependant, le cadran choisi ne doit pas forcément présenter une configuration cruciforme. I1 peut présenter une ou plusieurs des différentes formes classiques de cadrans équatoriaux de cette catégorie, dans la mesure où il est conforme aux règles bien connues qui dictent leur réalisation. La caractéristique commune de tous les cadrans équatorieux consiste en ce que le plan du cadran doit pouvoir monter jus qu Tà ce qutil soit dans le plan de l'équateur céleste, tout en étant en meme temps orienté avec le méridien géographique du lieu d'utilisation. Comme variantes de cadrans équatoriaux, il y a lieu de citer des formes circulaires, de segment, hémisphériques ou autres, avec ou sans collecteurs, bras ou autres dispositifs auxiliaires destinés à assurer la compensation des différences d'heure moyenne, heure apparente ou heure de zone. fout cadran équatorial de ce type peut etre utilisé dans le ca- - dre de l'invention, sans modifier d'aucune façon sa nature générique. La seule raison pour laquelle on préfère le cadran en croix, c'est pu'il est d'une utilisation très simple et d'un prix de revient très bas. Bien que lton ait préféré réaliser l'élément central de la croix d'un seul tenant avec le pointeur, il n1 est pas toujours obligatoire de procéder ainsi. Le cadran pourrait être réalisé sous forme d'une pièce séparée rivetée, vissée ou fixée autrement à 11 extrémité du pointeur, en permanence ou de façon amovible. En Sait, on pourrait fournir des cadrans de différents types avec î'instrument de base, de façon que l'on puisse remplacer un cadran par l'autre. Une variante à l'ouverture en forme de fente de l'élément transversal de la croix ou d'un autre cadran consisterait à prévoir une petite fenêtre dans l'élément transversal (ou dans une partie verticale a'autres types de cadran) accouplée à une petite cible montant de la ligne de plan de cadran pour recevoir le faisceau lumineux. Le dispositif de référence doit permettre de se passer de tables et d'almanachs nautiques. Le dispositif de référence comprend deux courbes superposées lune à l'autre sur un réseau de coordonnées. L'une de ces courbes, la courbe de déclinaison, représente les variations de la déclinaison du soleil au cours de l'année. 'autre courbe, la courbe de soleil apparent, représente l'équation de temps pendant sa variation au cours de l'année, ctest-à-dire la différence entre,ltheure solaire apparente et l'heure solaire moyenne. Les deux courbes sont tracées sur un réseau gradué dont l'axe horizontal est une échelle des mois de l'année et dônt l'axe vertical est une échelle de quantités.La ligne horizoBtale centrale ou moyenne de ce réseau est considérée parfois comme représentant l'heure moyenne et parfois la déclinaison zéro, selon la courbe que l'on est en train d'étudier. Lorsqu'on suit la courbe de déclinaison, on lit l'échelle des quantités en degrés d'arc. Lors- qu'on suit la courbe de soleil apparent, on interprète les me- mes quantités en minutes de temps. Lorsque la courbe de déclinaison est au-dessus de la déclinaison de la ligne centrale, c'est une déclinaison nord et, lorsqu'elle se trouve au-dessous de cette ligne, c1 est une déclinaison sud De même, lorsque la courbe de soleil apparent est au-dessus de la ligne centrale, le soleil apparent est en avance sur le soleil moyen, et il faut retrancher l'intervalle ainsi trouvé de la lecture du cadran.Lorsque la courbe est au-dessous de la ligne centrale, le soleil apparent est en retard sur le soleil moyen, et il faut ajouter 11 intervalle approprié à la lecture du cadran.2Ainsi, un jour quelconque, l'éphéméride du soleil correspondant au jour peut être rapidement obtenue par examen et appliquée aux lectures effectuées avec l'instrument. On peut tracer la courbe de déclinaison à partir de n1 importe quel almanach , en prenant pour chaque courbe journalière la moyenne correspondant à ce jour sur une période de quatre ans. On peut le faire arithmétiquement, mais en pratique il suffit de tracer la courbe directement à partir de l'almanach de la seconde année, après n'importe quelle année bissextile. De même, on trace la courbe de soleil apparent à partir ae 1,l'équation de temps" dans le meme almanach, et l'erreur potentielle inhérente à ce moyen ae référence reste dans les limites prévues pour l'instrument.C'est l'une des raisons principales pour laquelle on ne peut demanaer à l'instrument de fournir un point de navigation à une précision supérieure au degré entier le plus proche des coordonnées géo graphiques. Enfin, le dispositif de référence comprend une échelle de conversion facilitant la conversion rapiae de la notation d'arc à la notation de temps (et inversement). Elle comprend un arc de ciOo tracé sur toute surface libre des composants, une échelle de temps se trouvant d'un coté de l'arc et une échelle de degrés de l'autre dans le rapport dlune heure à quinze degrés. Ainsi, on peut lire directement toute valeur dans un système de notation dans l'autre système. On peut former des valeurs supérieures à 900 (ou 6 heures) à partir de multiples et de fractions de l'échelle fournie. Préférentiellement, le dispositif de référence est simplement inscrit sur toute zone libre appropriée du socle du rapporteur. On peut prévoir différentes variantes de l'agencement préféré. I1 peut se présenter sous forme de tables, de formules ou de diagrammes. Ce peut hêtre un opuscule séparé, ou bien un autre composant fixé ou articulé à une autre partie de l'avant ou de l'arrière de tout composant ; ou bien ce peut 8tre un élément "escamotable" dissimulé, auquel on se réfère lorsqu'il le faut. I1 ressort de ce qui précède que, si le gnomom de tette de la croix est dirigé vers le soleil, un faisceau lumineux traversant la fente éclaire la surface de l'aiguille. Alors, si l'on soulève ou l'on abaisse le gnomon de tête, jusqu ta ce que ce faisceau lumineux corresponde à la ligne de plan de cadran, - cela signifie que la ligne de plan de cadra, à ce moment, est en occultation exacte avec le centre du disque du soleil. De plus, si au meme moment, la ligne méridienne est en position horizontale (et la ligne axiale également) l'aiguille indique sur l'échelle du rapporteur le complément de la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon rationnel, c'est-àdire la distance zénithale du soleil.En mutre, si l'on fait alors pivoter le rapporteur, sans toucher à l'aiguille, jusqu'à ce que la ligne équatoriale corresponde à la déclinaison correcte correspondant au jour (sur l'arc de déclinaison), il s'avère que l'aiguille pointe automatiquement vers la latitude du lieu . Par conséquent, elle donne la latitude directement. De plus, si la ligne axialeett amenée en correspondance avec la ligne méridienne, et si la ligne méridienne est horizontale, en alignement avec le méridien géogra- phique du lieu, et si l'on éleve le cadran jusqu'à ce que l'ai- guille pointe vers la latitude du lieu a) la ligne de plan de cadran pointe vers l'équateur céleste, b) la ligne méridienne pointe vers l'horizon ration nel, c) les gnomons est et ouest pointent vers 11 est et l'ouest, respectivement. Par conséquent , l'imatrument est orienté pour ce lieu et rectifié pour eAtre utilisé comme horloge solaire indiquant directement par l'ombre l'heure locale par le soleil apparent. En combinaison avec la connaissance de l'heure du méridien de Greenwich (par chronomètre, radio, téléphone), on peut alors trouver à la fois la longitude et la latitude . Par suite, on peut trouver la position géographique de I'observateur à partir du soleil. Bien que l'on préfère assembler les pièces dans l'ordre indiqué plus haut , ctest-à-dire d'abord le socle, puis le rapporteur et ensuite le bras d'aiguille, cela n'exclut pas d'assembler les pièces dans tout autre ordre. Par exemple , il n'y a pas de raison de ne pas placer le bras d'aiguille entre le socle et le rapporteur. On peut allonger le pivot pour loger une ligne à plomb , ou bien un pendule , ou tout autre type de moyens de recherche du zénith , pour faciliter la mise à niveau de la ligne méridienne, mais l'on considère en général que cela est inutilement compliqué dans un instrument où la simplicité absolue est d'une importance considérable o Cela n'-est cependant pas exclu. I1 est également possible de prévoir de monter sur le pivot une Qu plusieurs "aiguilles de référence", du type que l'on rencontre couramment sur la face frontale de baromètres anéroldes, pour marquer une donnée par rapport à laquelle on peut comparer des lectures subséquentes, pour mettre en évidence des modifications ou un déplacement pendant un intervalle de temps ou en changeant de lieu . Par exemple, on pourrait centrer une aiguille de repère sur le pivot, pour indiquer une déclinaison correspondant à un jour particulier , et l'y bloquer comme moyen pour montrer comment la déclinaison varie lue lendemain , ou au Dout de tout autre intervalle de temps. Bien que ltun des objectifs de l'in- vention soit de procurer un instrument pouvant être transporté dans une poche de veston, plus l'instrument est grand, plus ses lectures sont précises. Par conséquent, les dimensions sont entièrement arbitraires. I1 pourrait dextre avantageux, dans des buts d'enseignement , de prévoir une série de, par exemple, dix petits instruments, accompagnes d'un instrument plus grand devant oestre utilisé par l'instructeur. l'invention va être décrite avec davantage de détails à titre d'exemple non limitatif , en regard des figures du dessin annexé dont la figure 1 représente le socle d'un dispositif selon l'invention , en-élévation ; la figure 2 représente le rapporteur du dispositif, en élévation ; la figure 3 représente le cadran en croix dont les éléments sont séparés, l'un de ses bras étant prolongé pour former le pointeur la figure 4 représente en plan le cadran en croix, dans son état monté ; la figure 5 représente le cadran en croix en perspective, à l'état monté ; la figure 6 représente l'ensemble complet, en élévation schématique ; la figure 7 représente l'ensemble complet, en perspective, comme il apparaîtrait, pret à l'utilisation. La base représentée sur la figure 1 comporte une ligne méridienne 1 coupée par une ligne équinoaxiale 2 à un point de pivotement 3. La ligne équinoxiale 2 est coupée par un arc de déclinaison 4 s'tendant des deux côtés de cette ligne 2 et gradué en degrés, le zéro se trouvant sur la ligne 2, des déclinaisons sud 5 s'étendant vers lagauche et des d cli- naisons nord 6 s'étendant vers la droite. Un autre procédé d'étalonnage possible de cet arc 4 par des dates est suggéré en tirets 7 le long de l'arc de déclinaison 4. Cette échelle ae dates 7 pourrait être remplacée par une échelle zodiacale (non représentée) agencée de façon semblable. Un réseau quadrillé 8 dont l'un des axes est une échelle de mois 9 et l'autre une échelle graduée 10, comportant une ligne centrale 11 est traversé par une courbe de déclinaison 12 et également par une courbe représentant l'terreur du soleil apparent 13. La ligne moyenne 11 représente l'heure moyenne, lorsqu'on suit la courbe de soleil apparent 13, mais, lorsqu'on suit la courbe de déclinaison 12, elle représente la déclinaison zéro. Le soleil apparent est en avance sur le soleil moyen, lorsque la courbe 13 se trouve au-dessus de la ligne moyenne 11, mais lorsqu'elle se trouve au-dessous de la ligne moyenne 11, le soleil apparent est en retard sur le soleil moyen, dans chaque cas du nombre de minutes indiqué par l'échelle de quantités 10.De même, lorsqu'on lit la courbe de déclinaison 12, des intervalles situés au-dessus de la ligne moyenne 11 montrent que le soleil décline au nord de l'équateur céleste ; au-dessous, au sud, dans les deux cas, du nombre de degrés indiqué par l'échelle de quantités 10. Le rapporteun de mesure des angles représenté sur la figure 2 comporte un point de pivotement 3, une ligne axiale 14 coupant une ligne équatoriale 15 qui divise le demi-cercle en deux quadrants, le quadrant de gauche représentant l'hémisphère nord avec une échelle de latitudes 16 montrant les latitudes nord et le quadrant de droite étant gradué avec des latitudes sud 17. Les deux échelles de latitudes 16 et 17 partent toutes d'un zéro situé sur la ligne équatoriale 15 et elles montent à 900 à chaque extrémité de la ligne axiale 14. Dans chacun de ces quadrants se trouve un arc couvrant 900 , l'échelle de conversion 18 permettant de comparer directement les notations de temps et d'arc. le cadran cruciforme représenté sur les figures 3 et 4 est destiné à trouver l'heure apparente. L'un des bras de la croix est prolongé pour former le pointeur. La croix est représentée avec ses éléments séparés et elle comprend un élément central 19 et un élément transversal 20, ces deux éléments comportant une fente 21 dans leurs bords, de sorte que , lorsqulils sont assemblés, ces fentes étant accouplées, elles forment ensemble une croix à quatre arcs exactement égaux. L'élément central 19 est étalonné à la fois sur sa -surface antérieure/sur sa surface postérieure avec une échelle d'heures et de quarts d'heure 22, mais l'élément transversal 20 est étalonné de la meme façon sur une seule de ses surfaces. On marque sur toutes les surfaces ainsi étalonnées une ligne moyenne 23 représentant le plan du cadran.L'élément transversal 20 comporte une ouverture 24 en forme de fente le long de la ligne moyenne 23. L'élément central 19 est prolongé pour former un pointeur 25 portant une ligne de plan de cadran 26 sur toute sa longueur, la ligne de plan de cadran 26 étant en fait un prolongement de la ligne' 23 représentant le plan du cadran. La ligne 26 passe par le point de pivotement 3. A 11 extrémité du pointeur 25, on trouve une échelle de vernier 27. Les trois gnomons de la croix sont le gnomon est 23, le gnomon ouest 29 et le gnomon de tete 30. les nombres qui se trouvent sur les différentes surfaces indiquent la façon de marquer les éuhelles heure. Un rayon de lumière solaire, en tirets, est représenté, projetant une ombre à partir du gnomon de tette 30 sur l'échelle des heures se trouvant sur l'élément transversal 20 et indiquant que l'heure apparente est neuf heures et demie du matin. le dispositif selon l'invention est représenté entièrement monté sur les figures 6 et 7, ainsi que le cadran cruciforme sur la figure 5. On va à présent illustrer l'invention par un certain nombre d'exemples de modes d'utilisation du dispositif selon l'invention On peut utiliser le dispositif dans deux positions : (a) de champ, et (b) à plat. Sauf indication contraire, la position de "champ" signifie que l'on maintient l'instrument avec le plan du socle vertical, le bord approprié de la carte étant dirigé vers le point sud (ou nord, selon l'hémisphère) de l'horizon rationnel, et la ligne méridienne étant horizontale, ce qui veut dire que l'on fait correspondre la ligne méridienne avec le méridien géographique de l'emplacement géographique, et qu'elle est en occultation avec l'horizon rationnel (ou réel). L'expression "à plat" signifie que l'on maintient ou l'on pose l'instrument de façon que le plan du socle soit hori8ontal ; dans cette position ,l'élément transversal de la croix étant retiré, on peut utiliser l'instrument à la façon d'une alidade à réflexion. Lorsqu'on l'utilise de champ, il y a deux groupes d'opérations possibles ; celles qui ont trait d'une façon ou de l'autre, à la hauteur du soleil, et celles qui ont trait à l'azimuth du soleil, c'est-à-dire que certainds opérations ont pour but de con attre la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon, tandis que d'autres ont pour but de savoir la distance parcourue par le soleil dans le ciel entre le lever et le coucher. Les premières concernent surtout les mesures de latitude les secondes les mesures de longitude. EXEMPLE 1 Trouver la hauteur du soleil à tout instant Placer la ligne équatoriale en cor respondance avec la ligne méridienne. Diriger l'instrument de champ vers le soleil. S'assurer que la ligne méridienne est horizontale. Elever le cadran åusqu'àsce qu'un faisceau lumineux, traversant l'ouverture de l'élément transversal de la croix, suive exactement la ligne de plan de cadran. L'aiguille "dira" alors la hauteur sur l'échelle du' rapporteur0 EN- > TiPIE 2 Trouver la déclinaison' du soleil par observation, connaissant la latitude. On peut trouver en pratique la déclinaison à partir du diagramme de référence, mais c'est un exercice utile pour comprendre la corrélation altitude/décli maison/latitude A l'heure locale due midi (c'est-àdire lorsque le soleil est exactement au nord au suR~! procéder comme indiqué ci-dessus, pour trouver la hauteur. Puis, sans bouger l'aiguille, faire pivoter le rapporteur, jusqu a ce que la latitude du lieu vienne sous l'aiguille. On trouvera alors la ligne équatoriale sur la déclinaison correcte pour ce jour, sur ltéchel- le de déclinaison. Exemple 3 prouver la latitude A midi, lorsque le soleil est sur le méridien, c'est le seul moment où on peut le faire facilement. Tirer d'abord la déclinaison pour le jour du diagramme de référence. Faire correspondre la ligne équatoriale avec le repère approprié sur l'échelle de déclinaison. Diriger l'instrument horizontalement et de champ suivant le méridien nord/sud du lieu. Elever le cadran, jusqu'à ce que le faisceau lumineux traversant l'ouverture suive exactement la ligne de plan de cadran. I1 su avérera alors que l'aiguille "dit" la latitude de ce-lieu sur l'échelle des latitudes. Exemple 4 Effectuer une interception par une variante de la méthode Marc St. Hilaire Bien qulil soit beaucoup pluisimple de trouver la latitude comme on l'a décrit plus haut,c'est un excellent exercice pour familiariser l'étudiant avec ce procédé. Faire correspondre la ligne équatoriale avec la déclinaison pour le jour (trouvée à partir du diagramme). Régler l'aiguille sur la latitude supposée ou bien établie à laquelle l'observàteur pense se trouver0 Au moment où le soleil passe par le méridien de ce lieu, diriger l'instrument de champ vers le soleil. Alors, si la latitude suppose est correcte, un faisceau lumineux s'avérera suivre exactement la ligne de plan de cadran. Cependant, si la latitude présu- mée n'est pas correcte, le faisceau lumineux coupera sans décalage la ligne de plan de cadran. En conséquence, lorsque le faisceau est au-dessus ou au-dessous de la ligne de plan de cadran, l'observateur sait que la latitude qu'il suppose est trop éloignée ou trop rapprochée du point situé au-dessous du soleil de la surface de la terre.Cependant, le nombre de minutes dlarc dont l'observateur trouve qu'il doit soulever ou abaisser le plan du cadran pour amener le faisceau lumineux en correspondance avec la ligne de plan du cadran est une mesure directe du nombre de miles nautiques dont il doit rapproeher ou éloigner du point situé au-dessous du soleil lalatitude qu'il avait établie. Exemple 5 Trouver le mois et le tSour,lorsqulon ne les connaît pas Trouver la déclinaison du soleil par observation comme plus haut. Consulter' le diagramme et trouver les deux dates auxquelles la courbe de déclinaison coupe l'échelle des quantités à cette valeur. I1 faut interpréter pour savoir laquelle des deux dates est la date correcte, mais s'il reste un doute, on peut effectuer la meme opération le lendemain. Selon que l'on trouve alors que la déclinaison a augmenté ou diminué, on tranchera la question. soutes les opérations ci-dessus concernent la hauteur du soleil, d'une façon ou de l'autre et, dans ces opérations, on peut considérer le rapporteur comme un modèle du monde en demi-coupe. Dans les opérations qui suivent, cette analogie ne tient pas, car elles concernent l'azizuth. Exemple 6 Trouver l'heure locale par le soleil apparent On met la ligne équatoriale à zéro sur l'échelle de déclinaison. On élève le cadran, jusqu'à ce que l'aiguille soit au niveau de la latitude du lieu. On dirige l'instrument de champ suivant le méridien nord/sud, la ligne méridienne étant horizontale. On verra tule ombre de l'un des trois bras libres (ou gnomons) de la croix tomber sur l'une ou l'autre des surfaces graduées des bras. L'échelle où tombe cette ombre "dit" directement l'heure locale par le soleil apparent. Exemple 7 Trouver l'heure locale par le soleil moyen Après avoir trouvéll-heure locale par le soleil apparent comme ci-dessus, se référer à la courbe de l'équation de temps. Elle indique de combien de minutes de temps le soleil apparent est en avance ou en retard le jour de l'observation. Il faut ajouter le nombre de minutes ainsi trouvé à l'heure donnée par le soleil apparent ou le retrancher ; le résultat est l'heure locale obtenue par le soleil moyen. Exemple 8 Trouver l'heure moyenne de Greenwich ou toute ait, re heure de zone standard, connaissant la longitude L'heure locale moyenne (trouvée plus haut) diffère de l'heure du méridien de Greenwich d'un intervalle de temps proportionnel à la différence entre les longitudes des deux lieux. On convertit donc-la longitude connue de la position de l'observateur de la notation en degrés à la notation en temps (au moyen de l'échelle de conversion, si nécessaire). En conséquence, selon que l'observateur est à l'est ou à l'ouest du méridien de Greenwich, on ajoute ou l'on'retranche cet intervalle de temps de l'heure moyenne locale, et le résultat est l'heure du méridien de Greenwich. Exemple 9 Trouver la longitude t connaissant l'heure du méridien de Greenwich On prend connaissance de l'heure du méridien de Greenwich (par chronomètre, radio ou téléphone) au moment où l'on effectue une visée, et l'on compare avec l'heure du méridien locale trouvée précédemment. On retranche la plus petite de ces heures moyennes de la plus grande, et leur différence est l & "longitude en temps" de ltobserva- teur. On convertit cette différence en notation d'are (en utilisant l'échelle de conversion) pour obtenir la longitude géographique du lieu. Si l'heure du méridien de Greenwich est la plus avancée, cela signifie que l'observateur est situé à l'ouest de ce méridien principal, mais si elle est inférieure à l'heure locale, il est à l'est. Exemple 10 "Faire le Doint" d'une position géograPhique On effectue une visée de latitude à midi, comme ci-dessus, et on la porte comme ligne de position sur une carte ou un diagramme. Pendant la matinée ou l'àpres- midi, on effectue une visée de longitude , et on la porte de meAme sur la carte, comme ligne de position. Le point d'intersection des deux lignes de position représente la position géographique de l'observateur. On peut dire aussi que si, en effectuant une visée de latitude à midi, on note également l'heure du méridien de Greenwich à ce moment, cela donne également le point. Si un déplacement a eu lieu entre les moments où l'on a tracé les deux courbes (par exemple, si l'ob- servateur est sur un navire ou un véhicule mobile), on peut ramener la première courbe aux conditions de la seconde, par un procédé de navigation courant. En plus des opérations décrites cidessus qui impliquent toutés l'observation du -soleil, on peut utiliser l'instrument selon l'invention pour effectuer d'autres opérations de pilotage, lorsque des repères terrestres sont en vue, mais les procédés de navigation côtière sont déjà décrits abondamment dans la littérature ayant trait à la navigation, et il suffit ici de citer certaines de ces opérations. On effectue ces opérations avec un instrument posé ou maintenu à plat. On a rendu l'élément trans versaldu cadran cruciforme amovible pour permettre de monter l'ensemble sur n'importe quelle surface de niveau. La carte étant posée à plat, sa ligne méridienne étant parallèle à la ligne de foi du navire ou du véhicule, ou dirigée vers le repère de terre choisi comme donnée, l'instrument fonctionne alors en alidade à réflexion pour mesurer les angles, ce qui facilite toute opération parmi les opérations de pilotage courantes suivantes établir un angle de sécurité, doubll'angle à la proue ou à la polype, déterminer -des points lorsqu'un seul repère terrestre est en vue, prévoir une course de collision , -et calculer la distance d'éloignement. R b f S S X I C A g I O Ij ss 1. Appareil de navigation, c racté- risé en ce qu'il comprend un élément de base pouvant autre orienté de façon à être placé dans une position déterminée, ledit élément de base comportant un pivot, des moyens permettant d'orienter cet élément de base pour le placer dans une position prédéterminée, un dispositif pour trouver l'heure locale par le soleil apparent, ce dispositif étant monté rotatif sur ledit pivot, un repère sur l'élément de base, des moyens pour mesurer sur ledit pivot l'angle entre une ligne de visée d'un objet et du repère, et une source de référence à partir de laquelle on peut obtenir l'éphéméride du soleil correspondant à un jour quelconque d'une année quelconque. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément de base comporte comme repère une ligne méridienne devant tre alignée avec l'horizon- tale pour.permettre d'ajuster cet élément dans une position prédéterminée, une ligne équinoxiale perpendiculaire à la ligne méridienne et coupant cette ligne méridienne au niveau dudit pivot, et un arc de déclinaison dont le centre colnciae avec le pivot, la ligne méridienne coupant la ligne équinoxiale, l'arc de déclinaison étant gradué en degrés de chaque coté de la ligne équinoxiale. 3. Appareil selon la revendication 2 caractérisé ence que l'arc, de déclinaison est gradué en degrés, de telle sorte que le zéro est sur la ligne équinoxiale et que, de chaque coté de la ligne équinoxiale, le nombre de degrés soit d'au moins 23030' , pour indiquer les déclinaisons nord et sud du soleil. 4. Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens pour mesurer tout angle sut le pivot comprennent un rapporteur semi-circulaire monté rotatif sur le pivot, et dont le bord semi-circulaire est gradué en degrés, et se trouve à coté de l'arc de déclinaison. 5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapporteur comporte une ligne axiale le long de son diamètre et une ligne équatoriale qui le divise en deux quadrants représentant les latitudes nord et sud, se la graduation zéro degré trouvant sur la ligne équatoriale et 90 degrés s'étendait de chaque coté de ladite ligne axiale. 6. Appareil selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comprend un bras d'aiguille destiné à indiquer les degrés sur ledit rapporteur, comportant une ligne de plan de cadran et montée rotative sur le pivot de façon que ladite ligne de plan de cadran passe par ledit pivot. 7. Appareil selon la revendication 6 caractérisé en ce que lesdits moyens pour trouver l'heure par le soleil apparent comprennent un cadran équatorial. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cadran équatorial est cruciforme, en ce que ses bras sont gradués avec des échelles de temps, et en ce que deux des bras sont dans un plan, en alignement avec la ligne de plan de cadran du bras d'aiguille, l'un des bras étant perpendiculaire aux deux bras dans ledit plan comportant une ouverture. 9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que source de référence se trouve sur l'appareil et comprend deux courbes traversant un réseau quadrillé représentant des quantités en fonction de la date. 10. Appareil selonla revendication 6, caract-érisé en ce que le bras d'aiguille est coudé. 11. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bras d'aiguille est déplacé par engrenages. 12. Appareil selon la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens pour trouver l'heure par le soleil apparent comprennent un cadran équatorial fixé au bord du rapporteur. 13. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit cadran équatorial comporte des moyens mécaniques pour compenser l'heure apparent, l'heure moyenne et l'heure de zones, ces moyens étant choisi parmi des bras supplémentaires, des leviers et des contacts tournants. 14. Appareil selon la revendication1 caractérisé en ce que les moyens permettant d'orienter l'élément de base pour le mettre en position fixe consistent en une ligne à plomb. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour orienter l'élément de base pour le mettre dans une position fixe consistent en un compas. 16. Appareil de navigation caractérisé en ce qu'il comprend un élément de base comportant une ligne équinoxiale et une ligne méridienne devant être alignée avec l'horizontale, pour permettre de placer l'élément dans une position prédéterminée, ladite ligne équinoxiale étant perpendiculaire à la ligne méridienne et la coupant au niveau d'un point de pivotement, et un arc de déclinaison dont le centre coïncide avec-ledit point de pivotement, la ligne méridienne coupant la ligne équinoxiale, l'arc de déclinaison étant gradué en degrés de chaque côté de la ligne équinoxiale, l'élément de base comprenant un pivot par lequel passe la ligne méridienne, des moyens permettant d'orienter l'élément de base pour aligner la ligne méridienne avec l'horizontale et mettre ledit élément dans une position prédéterminée, un rapporteur semi-circulaire pour mesurer tout angle sur le pivot entre la ligne méridienne et une ligne de visée partant d'un objet, ledit rapporteur étant monté rotatif sur le pivot et son bord semi-circulaire étant gradué en degrés et se trouvant à coté de l'arc de déclinaison, un pointeur pour indiquer des degrés sur le rapporteur, comportant une ligne de plan de cadran et étant monté rotative sur ledit pivot, de telle sorte que la ligne de plan de cadran passe par le pivot, un cadran équatorial dont les bras sont gradués avec des échelles de temps et dont deux bras sont dans un plan en alignement avec la ligne de plan de cadran du pointeur, l'un des bras étant perpendiculaire aux deux bras dans le plan comportant une ouverture, et une source de référence à partir de laquelle on peut déterminer l'éphéméride du soleil correspon-dant à tout jour de l'année.