Brevet FR2360039A1 — publié le 19780224

La présente invention concerne uli dispositif de réalisai on de feux de balisage rythmés suivant certains types de cadence ou "caractères", applicable notamment aux phares de balisage pour la navigation maritime, dans le.voisinage-des côtes accidentées et parsemées de récifs. Bes navigateurs distinguent habituellement quatre grandes catégories dè feux-de balisage correspondant à leurs caractères. Ainsi distinguent-ils les feux à éclats dans lesquels les éclats sont groupés ou non et dont la durée totale dans chaque période est nettement plus courte que la durée totale dtobscurité, et, où les durées de lumière ou éclats sont toutes identiques, les feux isophases- dans lesquels les durées de lumière et d'obscurité sont égales -;; les feux à occultations, dans lesquels les occultations sont groupées od non et dont la durée totale de lumière dans chaque période est nettement plus longue que la durée totale d'obscurité et où les durées dtobscurjté ou occultations sont -toutes identiques cet et enfin - les feux scintillants, interrompus ou non, dont les alternances de lumière et dtobscurité sont régulières et très rapides. Bes sources lumineuses permettant la réalisation de ces différents caractères peuvent entre soit des sources à fonctionnement continu soit des sources à fonctionnement discontinu comme, par exemple, ies sources alimentes de façon discontinue. par décharge de condensateurs, cette réalisation-dépendant dans uné large mesure des possibilités fournies par le mode de fonctionnement de la source lumineuse elle-même. C'est ainsi que les feux à éclats de la première catégorie sont alimentés par une source unique, alternée en permanence, tandis que des systèmes optiques tournants, à faisceaux directionnels, définissent le caractère du feu. Au contraire dans les feux de8 trois autres catégories le rythme est obtenu par alternance dtallumage et dtextinction de la source lumineuse placée dans un système optique à faisceau omnidirectionnel. L'inconvénient majeur des feux de ces trois dernières catégories réside donc dans l'inertie thermique des sources lumineuses. Celle-ci, en effet, limite de manière non négligeable leur cadence de manipulation et pour les rythmes rapides, il est alors nécessaire dtutiliser des écrans tournant autour dtun faisceau omnidirectionnel continu et uniforme. a présente invention apporte notamment un perfectionnement aux feux de ce dernier type de caractères à rythme rapide, lesquels sont particulièrement avantageux dans le balisage des obstacles isolés en mer, en système connu sous le nom de système "Cardinal" ; ce système requiert, on le saint, pour un même feu, des successions de scintillements rapides et d'éclats longs dont les portées lumineuses doivent entre identiques. Or, les caractéristiques dynamiques de l'oeil de 11 observateur sont telles que la portée du feu est, à intensité lumineuse égale, notablement réduite par la diminution de la durée d'éclat.Il en résulté que l'on doit produire des éclats brefs ayant une intensité lumineuse supérieure à celle des éclats longs si lton veut obtenir la même portée dans les deux cas et par suite une reconnaissance strie des caractères à toute distance et dans toutes les conditions de transparence atmosphérique. La présente invention obvie à ces inconvénients en fournis sant un cylindre ou tronc de cône réfringent permettant la réali lumineuse sation de feux éclairés par une source/continue omnidirectionnelle et permettant d'obtenir des caractères de formes que l'on peut faire varier de nombreuses manières mais qui, en tout état de cause,comportent un ou plusieurs caractères du type scintillant interrompu ou non, et dans lesquels la portée des faisceaux de la phase de scintillement est la meme que celle de la partie non scintillante ou d'éclat du caractère. Be cylindre ou c8ne réfringent tournant pour feux rythmés omnidirectionnels selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu1il comporte sur au moins une partie de son pourtour au moins un secteur réalisant des caractères du type scintillant à partir d'une source lumineuse d'émission continue, ledit secteur étant constitué a cet effet par un ensemble de plusieurs secteurs cylindriques ou tronconiques réfringents élémentaires adjacents successifs, chacun desdites secteurs élémentaires comportant un dioptre intérieur cylindrique ou tronconique concave d'angle au centre de valeur prédéterminée et un dioptre extérieur de meme angle au centre et dont le profil est choisi de telle manière que le faisceau horizontal incident sur la face intérieure soit transformé en un faisceau émergent horizontal dont l'angle soit une fraction de valeur prédéterminée de la valeur de l'angle du faisceau incident et dont l'intensité possède une valeur égale à l'intensité du faisceau incident multipliée par ltinverse de la fraction dont l'angle du faisceau est diminué, ladite source lumineuse pouvant entre disposée à l'intérieur d'une optique d'horizon omnidirectionnelle concentrant le flux lumineux dans un plan horizontal. Un tel cylindre ou cene réfringent peut avantageusement comporter au moins un secteur formé par un écran opaque mais, de manière plus avantageuse, il comporte des écrans réfléchissant la lumière vers la source dans certains secteurs, réalisant ainsi des caractères du type scintillant interrompu. En outre certains secteurs peuvent être supprimés ou sans influence optique ce qui permet de réaliser des caractères scintillants interrompus ou non suivis d'éclats longs, dans les quelles éclats scintillants ont des intensités notablement plus élevées que les éclats longs. De manière également avantageuse, le cylindre ou c8ne réfringent selon l'invention est associé à une optique d'horizon formant avec elle un seul ensemble tournant. Enfin la mise en application de l'invention est avantageusement réalisée au moyen d'un appareillage tournant comportant un cylindre ou cene réfringent d'un type ci-dessus indiqué en forme de cloche, une rotule d'appui disposée sur son axe de rotation et des galets de guidage disposés autour de ladite cloche. De cette manière, la partie centrale du dispositif de réception de la source lumineuse reste dégagée et facilement accessible. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description faite ci-après en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure i représente une vue schématique en coupe d'une portion d'un cylindre réfringent et du cheminement d'un faisceau lumineux horizontal à travers ledit cylindre la figure 2 représente ue vue schématique en coupe d'une portion d'un cylindre réfringent selon l'invention et le cheminement des rayons d'un faisceau lumineux horizontal à travers celui-ci la figure 3 représente une autre forme de réalisation du cylindre réfringent selon l'invention et le cheminement des rayons d'un faisceau lumineux horizontal à travers celui-ci les figures 4 et 5 représentent des vues en coupe de deux formes de réalisation de cylindres de feux de balisage selon l'invention ; et la figure 6 représente une vue schématique en coupe axiale d'un appareil ou cloche tournante mettant en application le cylindre réfringent selon ltinvention. Sur ces figures, les mêmes références représentent les mimes éléments. La description ci-après est celle d'un cylindre réfringent selon l'invention ; faite à titre non limitatif, elle est applicable par simple transposition, notamment à un tronc de c8ne réfringent. En se référant tout d'abord à la figure 1 un cylindre réfringent 1 dont seul un secteur d'angle dièdre a est représenté sur cette figure comporte un dioptre intérieur cylindrique concave 2 dtaxe longitudinal perpendiculaire en S au plan de figure qui est le plan de section droite et un dioptre extérieur 3 formé d'une succession de cannelures cylindriques dont chacune est limitée de chaque côté par les deux plans formant le -dièdre d'angle a et par un arc de cylindre de rayon inférieur à celui du dioptre intérieur 1, d'axe parallèle à l'axe dette dernier et disposé dans le le plan bissecteur SX.Dans un tel système,un faisceau lumineux horizontal d'angle a, centré en S, tel que celui représenté sur la figure 1, n'est pas dévié par le dioptre intérieur mais lest par le dioptre cylindrique convexe 3 de telle manière que le faisceau émergent soit un faisceau d'angle ss centré sur la bissectrice de l'angle a, ledit angle P étant inférieur à I'angle a lorsque le rayon du dioptre 3 est inférieur à celui du dioptre 2.Ainsi, un faisceau horizontal d'angle a correspondant, dans un feu, à la période élementaire de scintillement, ctest-à-dire à la somme de la durée de ltéclat lumineux et de la durée de l'obscurité, est de cette manière transformé en un faisceau d'angle P tel que le rapport oe soit égal au rapport de la durée de ltéclat lumineug-à la durée de l'obscu- rité. En particulier, si la période élémentaire est du type isophase, c'est-à-dire dahs lequel la durée de l'éclat lumineux est égale à celle de l'obscurité, l'angle ss doit titre égal à la moitié de l'angle a.Simultanément; l'intensité lumineuse du faisceau d'angle P augmente dans le rapport inverse, ctest-à-dire devient le double de celle du faisceau d'angle a, si l'on néglige les pertes par transmission et réflexion du système et si l'on suppose uniforme l'intensité dans les faisceaux d'angles a et 0. Un tel résultat est obtenu du fait de la conservation de l'énergie et du fait qutaucune modification géométrique du faisceau n'intervient dans le plan vertical. En se référant maintenant aux figures 2, 3, 4 et 5, le cylindre réfringent 4 selon l'invention, compte tenu des indications ci-dessus, comporte au moins un secteur cylindrique 5 formé d'un ensemble de secteurs élémentaires successifs 6 dont chacun permet d'obtenir, à partir dtun faisceau horizontal émis depuis le centre S du dioptre cylindrique intérieur sous l'angle a, qui est celui sous lequel depuis le centre S on voit les bords latéraux 7 et 8 de chaque secteur élémentaire 6, un faisceau horizontal émergeant d'angle P moitié de l'angle a et dont l'intensité lumineuse est égale au double de celle du fais ceau incident d'angle a. A cet effet et comme représenté sur la figure,2, le secteur élémentaire cylindrique réfringent comporte une face intérieure cylindrique concave 2 , coflime dans le cas de celui représente sur la figure 1, et une face extérieure formée de deux moitiés 3a et- 3b symétriques l'une de l'autre par rapport au plan bissecteur SX dudit secteur élémentaire et obtenues par relations égales et de sens contraires d'un angle O de chacune des deux demi-faces cylindriques fictives 3c et 3d extérieures-égales et vues chacune du centre S sous un angle ss= &alpha;/2 .Ces deux faces sont tournees de telle manière que d'une part leur ensemble forme une surface convexe et l'angle de rota tison des choisi de telle manière que les deux demi-faisceaux d'angles P (dont le groupement forme le faisceau d'angle a) soient déviés chacun d'un angle p/2 vers le plan bissecteur SX. De cette manière, les deux faisceaux d'angle P se trouvent confondus en un seul deux fois plus intense et couvrant un angle dont la valeur est la moitié de l'angle du faisceau incident de S sur la face cylindrique concave 2 du secteur cylindrique 5. La rotation dtun tel cylindre permet donc d'obtenir à partir d'une source centrale ou amnidirectionnelle une succession d'éclats et d'extinctions d'égales durées à l'intérieur d'une même période élémentaire fournissant de ce fait sur tout lthorizon un caractère scintillant à partir d'une source non rythmée. Ta répartition de la durée diéclat et de la durée de l'obscurité dans la période élémentaire peut également, selon l'invention, être modifiée à volonté en donnant à l'une des traces du cylindre réfringent le profil cylindrique convenable, continu ou discontinu dans liangle a. C'est ainsi, par exemple, qu'un rapport durée de lumière égal à 1, c'est-à-dire durée de l'obscurité 2 durée de lumière un rapport : égal à 1 , peut être obtenu au durée de période 3 moyen d'un profil de face externe tel que celui, représenté sur la figure 3. Le secteur élémentaire 5 est divisé en trois parties égales d'angles P = a3 destinées à fournir à partir d'un faisceau incident d'angle a centré en S, centre du dioptre cylindrique &alpha; intérieur, un faisceau émergent d'angle P = - , ayant le plan 3 bissecteur SX comme plan de symétrie.Ce résultat est obtenu en donnant à la face extérieure du tiers central de ce secteur élémentaire une forme cylindrique convexe centrée en S, c'està-dire parallèle à la face cylindrique interne concave, tandis que les faces extérieures des deux secteurs adjacents à ce secteur central sont, comme dans la forme de réalisation ci-dessus décrite du secteur élémentaire à deux parties, symétriques l'une de l'autre par rapport au plan bissecteur des faces cylindriques inclinées symétriquement par rapport au plan bissecteur SX, de telle manière que,comme précédemment, les faisceaux émergents soient déviés d'un angle égal à P du cOté dudit plan bissecteur. l'es trois faisceaux émergents sont ainsi superposés en un seul faisceau d'angle P = Da mais ayant une intensité lumineuse trois fois plus élevée. Il est clair quten procédant de manière analogue, on pourra obtenir des faces extérieures sur chaque secteur élémentaire telles quelles fournissent un faisceau émergent d'angle a , 10 fois plus intense. D'une manière plus générale, le choix de la répartition entre les durées d'éclat et d'obscurité peut être guidé par le choix d'une intensité lumineuse d'éclat telle qu'elle donne la même portée pour l'observateur que le feu continu en l'absence de rythme. Ainsi, à la limite, le profil de base de la surface extérieure du secteur élémentaire du cylindre réfringent pourra titre une courbe dont le profil permettra de réaliser le faisceau émergent recherché. A partir de secteurs élémentaires tels que ceux qui viennent d'entre décrits et représentés, il est possible de réaliser aussi des cylindres réfringents tournants éclairés par une source lumineuse centrale continue sur lesquels le nombre de répétition du secteur élémentaire donc du caractère peut titre choisi de très nombreuses manières et permettant d'obtenir aussi bien un caractère scintillant ininterrompu qu'un caractère scintillant interrompu suivant une loi prédéterminée. Ainsi, à titre d'exemples non limitatifs, on a représenté sur les figures 4 et 5 des cylindres réfringents dans lesquels le caractère scintillant interrompu peut titre obtenu en disposant des écrans 9 sur les secteurs correspondants du cylindre réfringent comme dans les dispositifs déjà connus d'écrans tournants.Une disposition particulière consiste cependant, selon l'invention,à réaliser ces écrans en-matériau réfléchissant poli de manière à utiliser ie flux lumineux, qui, sans cela serait dépensé en pure perte, dans la direction opposée ; ce renvoi de la lumière peut également titre obtenu au moyen de prismes à réflexion totale ou de catadioptres. Le nombre de répétitions du caractère sur les 360C du cylindre réfringent sera judicieusement choisi pour que l'on puisse mettre en opposition les zones d'éclat et les zones d'occultation, représentées en 9 sur les figures 4 et 5. lie caractère scintillant suivi d'un éclat long et d'une obscurité peut titre obtenu par la rotation d'un cylindre réfringent tournant tel que ci-dessus décrit, sur lequel les éléments réfringents donnant le scintillement sont supprimés dans les secteurs correspondant à l'éclat long et occulté dans ceux correspondant à l'obscurité. Une autre forme de réalisation de la présente invention consiste à combiner dans un seul système optique tournant l'optique de feu d'horizon et le cylindre tournant. Dans un tel système la face externe, identique aux optiques dthorizon,donne la concentration dans le plan horizontal tandis que la face interne, réalisée suivant une des formes possibles de l'invention ci-dessus décrites,donne le caractère à base de scintillement. Une forme de réalisation possible parmi d'autres d'un tel système est représentée schématiquement sur la figure 6. Be cylindre réfringent 10 en forme de cloche recouvre 1' optique d'hori zon 11, illumii-ce par la source lumineuse 12, et comporte une face extérieure réalisée suivant une des formes possibles de l'invention ; ce cylindre est mobile en rotation et entraîné en rotation par tout moyen connu approprié autour de son axe vertical Y-Y sur lequel est disposée la source lumineuse 12 continue.Un roulement 13 à rotule, à coussinet ou à billes est disposé à une des extrémités dudit axe, (soit l'extrémité supérieure, soit l'extrémité inférieure) pour équilibrer les forces de pesanteur, tandis que le guidage de ltautre extrémité du cylindre est obtenue au moyen de galets 14 dont les axes Z-Z sont parallèles à l'axe de rotation Y-Y. Un tel montage assure une rotation précise sous un couple de faible valeur, tout en permettant un accès libre à l'interieur de la cloche soit par la partie inférieure soit par la partie supérieure. Ces feux rythmés doivent pouvoir entre montés sur des bouées et leur dispositif d'entranement en rotation doit entre particulièrement soigné tout en restant simple. lie système optique, objet de l'invention, ci-dessus décrit sous le nom de "cylindre réfringent" est, comme l'indique son nom, de forme générale cylindrique, mais il est clair quril peut, sans que ses caractéristiques soient modifiées, revêtir une autre forme générale de révolution autour de son axe, et en particulier, posséder la forme d'un tronc de cône de révolution formant ainsi un cbne réfringent de mêmes caractéristiques que le cylindre. On a représenté sur la figure 6 un appareillage combinant dans un seul système optique un tronc de cOne réfringent 10 en forme de cloche recouvrant une optique d'horizon 11, de forme tronconique parallèle et coaxiale parallèle à la précédente et illuminée par la source 12. il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et -représentée qu'à titre d'exemple préférentiel mais non limitatif et qu'on pourra apporter des équivalences techniques à ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention; lequel est défini dans les revendications annexées. RfVENDICIITIONS 1. Cylindre ou cOne réfringent tournant pour feux-rythmés omnidirectionnels, caractérisé par le fait qutil comporte sur au moins une partie de son pourtour au moins un secteur réalisant des caractères du type scintillant à partir d'une source lumineuse d'émission continue, ledit secteur étant constitué à cet effet par un ensemble de plusieurs secteurs cylindriques ou tronconiques réfringents élémentaires adjacents successifs, chacun desdits secteurs élémentaires comportant un dioptre intérieur cylindrique ou tronconique concave d'angle au centre de valeur prédéterminée et un dioptre extérieur de même angle au centre et dont le profil est choisi de telle manière que le faisceau horizontal incident sur la face intérieure soit transformé en un faisceau émergent horizontal dont l'angle soit une fraction; de valeur prédéterminée de la valeur de angle du faisceau incident et dont l'intensité possède une valeur égale à l'intensité du faisceau incident multipliée par l'inverse de la fraction dont l'angle du faisceau est diminué, ladite source lumineuse pouvant être disposée à l'intérieur d'une optique dthorizon omnidirectionnelle concentrant le flux lumineux dans un plan horizontal. 2. Cylindre ou cOne réfringent selon la revendication 1, caractérisé par le fait qutil comporte au moins un secteur formé par un écran opaque. 3. Cylindre ou cOne réfringent selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qutil comporte des écrans réfléchissant la lumière vers la source dans certains secteurs, réalisant ainsi des caractères du type scintillant interrompu. 4. Cylindre ou cOne réfringent selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que certains de ses secteurs sont supprimés ou sans influence optique et qutainsi il réalise des caractères scintillants, interrompus ou non, suivis d'éclats longs, dans lesquels les éclats scintillants ont des intensités notablement plus élevées que les éclats longs. 5. Cylindre ou cOne réfringent selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait qutil est associé à une optique d'horizon formant avec elle un seul ensemble tournant. 6. Appareillage tournant caractérisé par le fait qu'il comporte un cylindre ou cbne réfringent selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 7, 4 ou 5 et formant cloche, qutil comporte une rotule d'appui disposée sur son axe de rotation et des galets de guidage disposes du cOté opposé à la rotule autour de la cloche et qu'ainsi la partie centrale du dispositif de réception de la source lumineuse reste dégagée et facilement accessible.