Brevet FR2386029A1 — publié le 19781027

L'invention se rapporte à un système pendulaire à inertie variable, destiné à la mesure de la hauteur du centre de gravité d'un specimen quelconque, et notamment de specimens ayant des structures longitudinales, ainsi qu'à la mesure de ses moments d'inertie par rapport à des axes perpendiculaires à une direction donnée. On huit, depuis longtemps, effectuer de telles mesures mais les moyens dont on dispose ne permettent pas de déterminer à la fois la hauteur du centre de gravité et les moments d'inertie recherchés. En outre, l'utilisation de pendules dits à plusieurs lignes de couteaux, afin de faire osciller le specimen autour de différents axes -d'oscillation, a l'inconvénient majeur de rendre obligatoire le transfert de l'ensemble specimen - pendule sur un autre axe d'oscillation. De même, certains types de pendules nécessitent une disposition horizontale du specimen, ce qui se révèle peu pratique et parfois meme impossible, certaines structures souples n'acceptant que la position verticale. L'objet principal de l'invention est un système pendulaire caractérisé en ce que son inertie est variable et qu'il comprend, en plus d'un couteau servant d'axe d'oscillation, une masse auxiliaire déplaçable. On se trouve donc en présence d'un système pendulaire extrêmement commode puisque, par simple déplacement de la masse auxiliaire et mesure de la période d'oscillation du pendule avant et après déplacement de la masse, on peut calculer le moment d'inertie de l'équipage pendule - specimen par rapport à l'axe du couteau et la distance du centre de gravité de cet ensemble par rapport à l'axe d'oscillation. En effet, si l'on désigne par I le moment d'inertie de l'ensemble par rapport à l'axe d'oscillation, par Mg le poids de cet ensemble mobile et par a la distance du centre de gravité de l'ensemble l'axe dgoscillation. il est clair aue la connaissance des valeurs une première position de des périodes : T1 = 2 n / n la masse auxiliaire et T2 = 2 tT \#g1a22 pour une seconde position de cette masse, permet de déterminer I et a puisque la variation inertie due au déplacement #z de la masse m, primitivement à la distance z de l'axe d'oscillation, est AI = m(2z + Lz > Az et que l'on connait à la fois z et Az. Un autre objet de l'invention est un système pendulaire à inertie variable tel que défini ci-dessus dont la mesure du déplacement de la masse auxiliaire est facilitée par l'adjonction d'un support servant de guidage et de moyen de fixation de la masse auxiliaire. On passe ainsi rapidement d'une position donnee de la masse auxiliaire à une autre, tout en facilitant la lecture des déplacements et en améliorant la précision des mesures Un autre objet de l'invention est de faciliter les mesures des moments d'inertie du specimen par rapport à des axes horizontaux de diverses orientations en équipant le pendule d'un plateau susceptible de pivoter autour d'un axe vertical. Ainsi, ayant fixé le specimen sur son plateau, il devient très facile d'orienter le specimen selon toutes directions désirées et notamment selon deux directions perpendiculaires. Un autre objet de l'invention est de faciliter le changement d'orientation du specimen par l'inclusion d'un moteur, de préférence du type à avancement pas à pas, entre le pendule et le support du specimen. I1 suffit donc de commander le moteur, lorsque le pendule est au repos, pour amener le specimen dans la position désirée sans avoir à le retirer de son support. En outre, le système peut, en raison de ses éléments constitutifs, être d'une grande rigidité, éliminant de ce fait tous mouvements parasites qui risqueraient d'entraîner une diminution de la précision. Etant-de dimensions réduites, les erreurs dues à l'influence de l'air peuvent & re rendues très faibles et l'utilisation d'un couteau unique - ou d'une ligne unique de couteaux - contribue à la précision des mesures. D'autres objets et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante faite en référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du système pendulaire. Sur le dessin la figure 1 représente en coupe partielle et en élévation un ensemble pendulaire surmonté d'un specimen dont une partie a été arrachée, la figure 2 une coupe axiale avec arrachement d'une partie d'un plateau-auxiliaire, et la figure 3 la coupe axiale d'une variante de l'ensemble pendulaire. Le système pendulaire représenté à titre d'exemple figure 1 comprend un plateau 1 monté de préférence sur des roulements 2, eux-m8mes montés sur une partie cylindrique 3 constituant la partie supérieure du pendule 4. La partie cylindrique 3 peut servir à centrer directement les specimens tels que 5. Selon un mode préféré de l'invention, le plateau 1 comporte aussi une partie externe cylindrique 6 servant à centrer, soit les specimens 5, soit toute pièce intermédiaire entre le plateau 1 et le speci men En particulier, le plateau 1 peut etre du type représenté en 16, figure 2, et comporter tous moyens de fixation au specimen 5 ou à une enveloppe du specimen. A titre d'exemple, le plateau 16 comprend des gorges telles que 17 et des trous de fixation 18 lisses ou filetés répartis autour des gorges 17. Dans l'exemple de la figure 1, un moteur 19 monté sur la partie cylindrique 3 entratne la rotation du specimen 5 par sa liaison avec la partie interne 20 du plateau 1. Ce moteur est de préférence un moteur à avancement pas à pas permettant d'orienter aisément le specimen dans des directions bien définies après réglage préalable de la position du specimen 5 sur le plateau 1. On peut, de cette façon, effectuer aisément tout changement d'orientation du specimen lorsque le pendule est au repos sans avoir à le manipuler. Le couteau 8, fixé sous la partie cylindrique 3, repose par son arête sur la surface d'appui 7 de la pièce 9 reposant horizontalement sur des appuis fixes 10. De part et d'autre de la pièce 9, des montants 11 supportent une masse 12 dont le rôle est d'équilibrer le pendule lorsqu'on le charge du specimen 5. Un support cylindrique 13 sert de glissière à la masse auxiliaire 14 que l'on peut aisément déplacer et fixer sur ce support par tout moyen- approprié. Par construction, le plateau 1 est horizontal lorsque l'axe 15 du pendule 4 en état d'équilibre est vertical. Ayant centré le specimen 5 de façon à conserver l'équilibre du pendule 4, -il suffit de faire osciller le pendule et de mesurer sa période d'oscillation pour deux positions déterminées de la masse auxiliaire 14 pour déterminer aisément le moment d'inertie de l'ensemble pendule - specimen par rapport à l'axe d'oscillation et la hauteur du centre de gravité. Connaissant ces valeurs pour le pendule seul, on en déduit immédiatement celles correspondant au specimen. En outre, il suffit de faire pivoter le plateau 1 pour déterminer de la meme manière le moment d'inertie du specimen par rapport à son nouvel axe d'oscillation matérialisé par l'arête du couteau 8. I1 va de soi que le système pendulaire qui vient autre décrit à titre d'exemple peut être remplacé par des systèmes équivalents, comme le montre le mode de réalisation représenté figure 3. Dans ce mode de réalisation, les couteaux 22, alignés sur l'axe d'oscillation, sont fixés sur un socle rigide 24 et le plateau porte specimen 21 est normalement écarté des couteaux 22 au moyen des vérins 23. On évite ainsi l'endommagement et la fatigue des couteaux. Le plateau 21 porte une tige filetée 25, de même axe 29 que le plateau 21,-cette tige servant à recevoir la masse dépla çable 26. A cet effet, la masse 26 comporte un filetage 30 coopérant avec le filetage 31. I1 suffit donc de visser ou de dévisser la masse 26 pour la déplacer d'une hauteur prédéterminée. La valeur de la masse 26 peut aisément être modifiée par l'adjonction ou le retrait de masses de valeurs prédéterminées et de préférence identiques. Les moyens de fixation du specimen au plateau 21 pouvant être quelconques n'ont pas été représentés. La partie interne 32 de la tige est creuse afin d'accroître sa rigidité et de recevoir, soit tout appendice du specimen, soit tout support de fixation du specimen, celui-ci pouvant être encore entraîné en rotation par un moteur logé dans la tige. Des cloches 27 et 28, fixées respectivement au-dessus et au-dessous du plateau 21, permettent d'opérer dans les conditions requises à l'abri des effets dfls à la résistance de l'air. Bien que l'on n'ait représenté sur le dessin qu'un seul mode de réalisation du système pendulaire et l'une de ses variantes, il va de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en remplaçant les éléments constitutifs du système par des éléments équivalents ou en y ajoutant tout détail particulier de construction, par exemple graduation des plateaux 1 et 21, dispositif de verrouillage des positions du plateau et de la masse auxiliaire, graduation des supports 13 ou 25, ou tout moyen de lecture ou de détermination des positions des plateaux 1 et 21 et des masses auxiliaires 14 ou 26. De même, le support du specimen pourrait comporter tout moyen de centrage ou de fixation sur le pendule. En particulier, le specimen lui-meme peut servir de masse de stabilisation au pendule et la masse 12, montée- à l'aide de moyens de fixation disposés en 33 aux pieds des montants 11, peut être remplacée par le specimen. L'ensemble composé de la masse auxiliaire 14 et de son support 13 peut encore être fixé au pendule au-dessus de la partie supérieure 3, cette partie étant dépourvue du moteur 19, du plateau 1 et de ses roulements 2. On peut encore prévoir à la place de la masse 12 un équipage tournant entratnant un plateau auquel on accroche le specimen. Enfin, la disposition représentée sur la figure 3 pourrait être inversée, le specimen étant fixé sur la face inférieure du plateau et la tige de guidage de la masse auxiliaire étant au-dessus de la ligne de couteaux. Comme on l'a représenté sur les dessins, les couteaux peuvent entre, soit fixes, soit mobiles, selon l'agencement -du pendule et de la partie fixe. Quant au moyen d'entrainement du plateau, on peut utiliser tout servomécanisme et, d'une manière générale, tout dispositif d'entraRnement assurant une grande précision du positionnement du plateau ou du specimen. REVENDICATIONS 10) Système pendulaire pour la mesure des caractéristiques mécaniques d'un specimen, le système pendulaire étant pourvu d'un support de fixation pour permettre la rotation du specimen, caractérisé en ce que le support du specimen repose sur au moins un couteau et comporte une masse auxiliaire unique ainsi qu'un moyen permettant le déplacement de ladite masse à l'aplomb d'une masse de stabilisation du support, la ligne de déplacement interceptant la direction de l'arête du couteau. 20) Système tel que revendiqué en 1 comportant en outre une masse de stabilisation au-dessous du niveau du couteau ou de la ligne de couteaux. 30) Système tel que revendiqué en 1 dont le specimen est accroché au pendule en dessous du couteau ou de la ligne de couteaux. 40) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 3 dont le support de fixation du specimen est mobile autour d'un axe passant par le centre de gravite de la masse auxiliaire. 50) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 2 et 4 dont la masse de stabilisation comporte un support de guidage de la masse auxiliaire déplaçable. 6e) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1, 2 et 5, dont le support du specimen est constitue par un plateau situé au-dessus de la masse de stabilisation. 70) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 à 6 dont le plateau est relié à la masse de stabilisation par des montants situés de part et d'autre du couteau. 80) Système tel que revendiqué-dans l'une quelconque des revendications 4 à 7 dont le plateau pivote autour d'un axe du pendule perpendiculaire à l'arête du couteau. 9.) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 à 8 et comportant un dispositif d'entratnement de grande précision du support du specimen, ledit support étant monté sur roulement, caractérisé en ce que ledit roulement est audessus du couteau sur lequel repose le support du specimen. 100) Système tel que revendiqué en 9 dont le moteur d'entraRnement solidaire du pendule entraîne le plateau par des moyens disposés dans un logement central du plateau. 110) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 à 10 dont la partie supérieure du support du specimen comprend une partie cylindrique ainsi que plusieurs gorges pour le centrage du specimen. 120) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 11 dont la surface du pendule reposant sur le couteau est constituée par la partie inférieure d'un élément du pendule supportant le plateau. 130) Système tel que revendiqué en 12 dont les axes du plateau porteur et du moyen de guidage et de fixation de la masse auxiliaire coïncident, passent par l'arête du couteau et sont verticaux lorsque le pendule est en équilibre. 140) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 13 dont le pendule est écarté des couteaux au moyen de vérins disposés sur le socle porteur des couteaux. 150) Système tel que reyendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 et 2 et 4 à 14 dont le moyen de guidage et de fixation de la masse auxiliaire est constitué par une tige filetée servant de masse de stabilisation et de moyen de fixation de la masse. 160) Système tel que revendiqué en 15 dont la tige est creuse, est fixée en dessous du plateau porteur et- constitue avec une ouverture centrale du plateau un moyen de réception de tout moyen d'entraînement ou de fixation. 170) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 14 à 16 dont le plateau est monté sur une ligne de couteaux et comporte, sur sa partie supérieure et sur sa partie inférieure, des moyens de réception d'une cloche de protection du specimen et d'une cloche de protection du pendule. 180) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 16 dont l'axe d'oscillation est constitué par une ligne de couteaux. 190) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 18 et dont la masse auxiliaire est située audessus de l'axe d'oscillation, caractérisé en ce que l'axe de la dite masse coïncide avec l'axe de rotation du support du specimen.