Brevet FR2448126A1 — publié le 19800829

La présente invention concerne un sextant de type perfectionné. On sait qu'un sextant est un appareil de navigation connu destiné à mesurer ce que les marins nomment la "hauteur instrumentale d'un astre", et basé sur l'observation simultanée de deux images données par des systèmes optiques adéquats; à savoir - l'une, image de l'horizon, qui entre directement dans une lunette de visée - l'autre, image de l'astre (soleil, lune ou étoile caractéristique), qui est vue également grâce à un jeu de deux miroirs à travers cette même lunette. La hauteur instrumentale se lit sur-un arc de cercle gradué, et découle de l'angle relatif qu'il a été nécessaire de donner aux deux miroirs pour que l'observateur voie, à travers la lunette, l'image de l'astre tangente à la ligne d'horizon par son bord inférieur. A l'heure actuelle, le réglage se fait de façon manuelle en tournant un bouton gradué muni de la démultiplication qu'exige la précision. L'ordre de grandeur de l'erreur généralement admise est d'une minute pour la hauteur instrumentale et d'une seconde pour l'heure à laquelle cette hauteur est relevée. I1 en résulte une certaine difficulté opérationnelle, puisque le navigateur doit simultanément d'une part obtenir la parfaite tangence de l'astre sur la ligne d'horizon, et d'autre part lire l'heure à la seconde près ou déclencher un chronomètre préalablement réglé. L'invention a pour but de réaliser un sextant permettant de pallier ces difficultés, et d'obtenir automatiquement un point exact sans faire appel à l'appréciation de l'opérateur. Un sextant suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il est muni d'un appareil photographique à développement rapide, la disposition optique de cet appareil étant telle que l'opérateur puisse obtenir, dans un laps de temps bref, une image de ce qu'il observait dans la lunette du sextant. Ainsi, l'observation est effectuée en "graphie", c'est-à-dire sur une image photographique, et non plus en "scopie", c'est-à-dire par lecture directe à la visée. Le sextant suivant l'invention comporte avantageusement, adjoint à la lunette de visée, un miroir capable de partager les rayons lumineux en deux partie, à savoir une première partie qui continue le trajet ordinaire jusqu'à l'oeil de l'observateur, et une deuxième partie qui, renvoyée sensiblement à angle droit, vient impressionner la plaque sensible d'un appareil à développement rapide tel que par exemple un appareil connu sous la dénomination commerciale "Polaroid". On procède alors de la façon suivan te Au lieu de chercher difficilement l'état et le temps de tangence exacts du bord inférieur de l'astre sur la ligne d'horizon, l'opérateur n'effectue qu'un réglage grossier.L'angle apparent sous lequel on voit le soleil étant par exemple de 32 minutes, l'opérateur pourra avantageusement amener l'image du soleil légèrement au-dessus de l'horizon, sa hauteur au-dessus de l'horizon étant égale à une fraction de son rayon. L'o- pérateur déclenche alors à ce moment l'obturateur de l'appareil photographique tout en enregistrant l'heure exacte au moment du déclenchement. Une fois la photographie à développement rapide obtenue, la hauteur instrumentale cherchée devient égale à la somme de l'angle inscrit sur l'arc de cercle gradué du sextant et de la conversion en angle de la distance mesurée sur la photographie, pour le cas où le soleil a été placé au-dessus de l'horizon.Dans le cas contraire, la hauteur instrumentale est égale à la différence entre l'angle inscrit sur l'arc de cercle gradué du sextant et la conversion en angle de la distance mesurée sur la photographie. On pourra avantageusement lire directement cette distance en angle à l'aide d'une mire graduée en seizièmes du diamètre apparent du soleil. Un perfectionnement avantageux suivant l'invention consiste à matérialiser dans la lunette la normale au plan perpendiculaire aux deux miroirs. On pourra ainsi lire directement sur la photographie ce qu'on appelle l'erreur de balancement, et qui correspond au défaut de verticalité dudit plan au moment de la lecture. Suivant une variante de l'invention, le sextant est muni d'un chronomètre, par exemple à affichage digital, et l'heure de déclenchement est photographiée sur la plaque sensible de l'appareil photographique en mgme temps que les images respectives de l'astre et de la ligne d'horizon. Le sextant suivant l'invention peut être muni d'un appareil photographique beaucoup plus élaboré. Cet appareil peut par exemple être choisi pour être apte à prendre automatiquement des vues successives de l'astre sur l'horizon, les instants de prise de vues étant séparés les uns des autres par des laps de temps donnés. On utilise alors le sextant suivant l'invention de la manière suivante L'opérateur amène, dans la lunette, l'image du soleil aux abords approximatifs de la position de tangence idéale à la ligne d'horizon. Si la mesure de la hauteur instrumentale est faite avant le passage au méridien du lieu, on choisit cette position approximative de sorte que l'horizon soit sécant à l'image du soleil. Au contraire, après le passage au méridien, on place l'image du soleil légèrement au-dessus de la ligne d'hori zon. Dès que cette position approximative est obtenue, l'opérateur laisse fixe le réglage angulaire du sextant, enclenche le système automatique de prise de vues, et repère sur le chronomètre l'heure exacte de cet enclenchement. Il retrouvera ensuite, sur le développement du film, positif ou négatif, celle des photographies qui montre la bonne position du soleil, puis, connaissant le numéro de cette photographie dans le film et la valeur du laps de temps constant qui sépare deux prises de vue consécutives, il en déduira l'heure exacte à laquelle l'image du soleil était exactement tangente à l'horizon, et cela pour l'angle qui est resté affiché sur le sextant au moment où l'opérateur a lâché le bouton de réglage pour enclencher l'appareil de prise de vues. Pans cette version, le sextant et son appareil de prise de vues ne font que suivre et enregistrer le mouvement naturel du soleil. Suivant une autre variante de l'invention, dans le cas de photographies multiples, le sextant comporte, en plus de l'appareil de prise de vues précité, un micro-motoréducteur à vitesse constante fonctionnant par exemple sur piles ou sur micro-batteries et capable d'entraîner à la fois la vis de~réglage démultipliée de l'instrument et l'appareil de prise de vues. Selon ce perfectionnement, la tâche de l'opérateur est encore simplifiée puisqu'il n'est plus nécessaire de s'inquiéter de la position du soleil par rapport au méridien, et que le dégrossissage initial de sa position peut être beaucoup plus approximatif que précédemment.En effet, ce n'est plus le mouvement naturel très lent du soleil qui sera photographié par prises de vues en des positions successives, mais le mouvement de l'image du soleil se rapprochant de l'horizon, artificiellement obtenu de façon plus rapide par la motorisation du sextant. L'opérateur opère de la façon suivante : Il amène très grossièrement l'image du soleil au-dessus de l'horizon, puis il enclenche le micromotoréducteur. Aussitôt enclenché, celui-ci agit sur le système de réglage annulaire des miroirs et fait descendre sur l'horizon l'image du soleil, à une vitesse constante. Il agit de façon simultanée sur l'appareil photographique dont il règle les déclenchements selon des laps de temps constants fixés à l'avance. Comme précédemment, l'opérateur note l'heure exacte à laquelle il déclenche le micro-motoréducteur du sextant tandis qu'on prévoit en plus un index pour noter la position angulaire initiale. Suivant une autre variante de l'invention, le sextant comporte, en plus du micro-motoréducteur et de l'appareil photographique automatique, un chronomètre incorporé dont le déclenchement a lieu en même temps que ceux du moteur du micro-motoréducteur et de l'appareil photographique. Suivant une autre variante de l'invention, les heures fournies par le chronomètre s'inscrivent sur une ou plusieurs des photographies successives délivrées par l'appareil photographique. Suivant une autre variante de l'invention, la position verticale du plan perpendiculaire aux miroirs du sextant est repérée dans la lunette de visée de façon que la cotncidence entre la ligne d'horizon et les repères permette de ne pas balancer le sextant. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une vue latérale schématique d'un sextant classique. - Figure 2 est une vue de dessus schématique d'un sextant perfectionné suivant l'invention. - Figures 3 et 4 représentent ce qui est visible dans la lunette du sextant classique pendant la mesure. - Figure 5 représente ce qui est visible dans la lunette du sextant suivant l'invention. - Figures 6 à 9 montrent des exemples de photographies obtenues à l'aide de sextant suivant l'invention. La figure I montre un sextant de type classique, composé d'un corps 1 et d'un balancier 2 monté pour pivoter par rapport au corps. Un premier miroir 3 est solidaire du balancier 2, tandis qu'un deuxième miroir 4 est solidaire du corps 1, ce dernier portant par ailleurs une lunette de visée 5 et une graduation 6 située en regard d'un curseur 7 du balancier 2. La lunette de vixée 5 permet l'observation simultanée des deux images suivantes - l'une part l'image 8 de la ligne d'horizon 9, par un trajet direct 10 (voir aussi figure 3). - D'autre part l'image il du soleil 12, par l'intermédiaire des miroirs 3 et 4, suivant le trajet 13. On lit la hauteur instrumentale sur la graduation 6 après avoir réglé l'instrument de façon que l'image 17 du soleil soit tangente à l'image 8 de la ligne d'horizon par son bord inférieursfig 4). La figure 2 montre un sextant suivant l'invention, qui comporte les mêmes organes de base que le sextant classique avec en plus un miroir supplémentaire 14 adjoint à la lunette de visée 5 pour partager le faisceau de rayons lumineux en deux parties, à savoir - une première partie 15 qui continue le trajet ordinaire jusqu'à l'oeil de l'observateur - une deuxième partie 16 qui est renvoyée sensiblement à angle droit pour venir impressionner la plaque sensible 17 d'un appareil photographique 18. il s'agit d'un appareil à développement rapide. Ce sextant comporte en outre de préférence une mire 19 graduée en seizièmes du diamètre apparent du soleil (fig 5). L'opérateur déclenche ici l'appareil photographique tout en enregistrant l'heure exacte au moment dudit déclenchement. Si l'image du soleil était placée au-dessus de la ligne d'horizon au moment de la prise de vue, la hauteur instrumentale cherchée est égale à la somme de l'angle inscrit sur l'arc de cercle gradué ou graduation 6 du sextant et de la conversion en angle de la distance 20 mesurée sur la photographie entre l'image 8 de la ligne d'horizon et le bord inférieur de l'image il du soleil (fig 6). Si le sextant est muni d'un chronomètre à affichage digital, un affichage 21 de l'heure de la prise de vue figure dans un coin de la photographie. Les figures 7 à 9 montrent trois photographies successives obtenues à l'aide d'un sextant suivant une variante de l'invention, muni d'un appareil photographique qui effectue des prises de vue à des intervalles de temps donnés. On voit que la photographie de la figure 8 est celle qui donne la bonne position de l'image 11 du soleil. Par repérage de la position de cette photographie dans le film, l'opérateur peut savoir l'heure exacte à laquelle l'image il du soleil était tangente à celle de l'hori- zon. Suivant une autre variante de l'invention, l'angle d'inclinaison des miroirs du sextant est commandé par une vis tangente à un secteur denté qui démultiplie le mouvement de façon qu'un tour de cette vis représente un degré d'angle. L'axe de cette vis est entraîné manuellement en rotation par l'intermédiaire d'un bouton pourvu d'une graduation qui comprend 60 intervalles représentant chacun une minute d'angle. L'axe de la vis tangente est également entratné par un micro-motoreducteur à courant continu auquel l'énergie est fournie par une pile, la vitesse du moteur et la démultiplication du réducteur dont le micro-motoréducteur est composé étant choisies de façon que la hauteur instrumentale varie de 2 minutes d'arc par seconde de temps. Le sextant est muni d'un appareil photographique à visée réflex délivrant rapidement les photographies. L'oeil de l'opérateur voit simultanément d'une part le soleil et l'horizon, et d'autre part le cadrage de l'appareil. Pendant les 10 secondes qui suivent l'enclenchement, l'appareil commandé par le micro-motoréducteur prend une photographie par seconde. Un curseur placé sur le bouton manuel gradué affiche ce qu'était la valeur de l'angle au moment du déclenchement, tandis qu'un chronomètre affiche simultanément l'heure initiale de l'opération. Suivant une autre variante de l'invention,on conserve la même séquence des opérations que dans l'exemple précédent, mais ces opérations ont lieu plus rapidement, une caméra remplaçant l'appareil photographique. Le diamètre du soleil étant vu sous un angle apparent d'environ 32 minutes d'arc, il est très facile de positionner grossièrement son image, vue à travers le sextant, au-dessus de la ligne d'horizon , à une hauteur comprise entre la valeur zéro et i diamètre apparent. Ceci étant fait, le déclenchement de la séquence automatique du sextant réalise en une seconde l'ensemble des opérations suivantes, grâce au micro-motoréducteur de l'instrument. a) Le miroir mobile effectue une rotation telle que l'image du soleil descend sur l'horizon de 16 minutes d'arc. b) La caméra, réglée à la vitesse de 16 images par seconde, prend un film de 16 vues. c) L'heure et la hauteur instrumentale au moment de déclenchement sont automatiquement enregistrées par tel moyen connu que l'on voudra. Suivant une autre variante de l'invention, ce n'est plus le sextant en tant que mesureur d'angles qui porte l'appareil photographique, mais c'est l'appareil photographique qui comporte en son sein les éléments voulus pour mesurer la hauteur instrumentale. Un appareil photographique, qui est avantageusement du type à développement instantané, est équipé de la focale voulue pour photographier l'ensemble de la ligne d'horizon et du soleil. Contrairement aux cas des exemples précédents, l'appareil ne prend ici qu'une seule photo dont la netteté peut être avantageusement améliorée par l'adjonction de filtres, par exemple des filtres polarisants. il est clair qu'en mesurant sur la photographie la distance qui sépare la ligne d'horizon du bord inférieur du soleil, on obtient une quan tité qui est dans un rapport sinusordal avec la hauteur instrumentale cher chée. On peut disposer des tables de conversion voulues, mais selon un mode de réalisation avantageux du sextant suivant l'invention, c'est la pellicule destinée à être impressionnée par l'image conjointe de la ligne d'horizon et du soleil qui comporte le quadrillage sinusordal voulu pour obtenir une lecture directe de la hauteur instrumentale. Suivant un mode plus simple de mise en oeuvre de l'invention, l'opé- rateur dispose d'une mire gravée transparente qu'il suffit d'appliquer sur la photographie pour obtenir la conversion sinusordale voulue. Rentre dans le cadre de cette dernière mise en oeuvre de l'invention tout procédé connu en optique permettant soit de rendre minimes les distorsions, soit de donner les tables correctrices voulues, soit d'établir les mires ou les gravures du papier de façon qu'elles tiennent compte con jointement et de la fonction sinusoidale et de la correction de la distorsion. Rentrent également dans le cadre de cette dernière mise en oeuvre de l'invention tous les procédés connus permettant d'augmenter la précision. On peut par exemple employer avantageusement les objectifs à focale variable pour obtenir tel grossissement et telle précision que l'on voudra. Suivant une autre variante de l'invention, on ne fait plus appel à des systèmes optiques ou photographiques classiques, mais à des systèmes d'enregistrement magnétiques tels que ceux connus sous le nom de "vidéo cassettes'1 . REVEl{DICATIONS 1. Sextant, notamment pour la navigation, du type permettant d'effectuer par visée un positionnenent des images respectives de la ligne d'horizon et d'un astre, caractérisé en ce qu'il comporte nn appareil de prise de vues permettant de fixer sur une photographie exactement ce que l'observateur observe par visée à un instant donné, ce qui permet d'effectuer la correction de la hauteur instrumentale relevée par une mesure directe sur la photographie. 2. Sextant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue est prévu pour prendre une suite de vues se succédant régulièrement dans le temps, de façon que l'image de l'astre soit positionnée initialement très approximativement et se rapproche ensuite de l'image de la ligne d'horizon par le mouvement naturel même de l'astre. 3. Sextant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour repérer dans la lunette de visée le plan normal aux miroirs du sextant, ce qui permet de procéder sur la photographie obtenue à la correction de balancement du sextant. 4. Sextant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un micro-motoréducteur entraînant simultanément le mécanisme de réglage de hauteur instrumentale à une vitesse donnée et les prises de vues sucéssives à une cadence donnée. 5. Sextant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue est du type qui permet d'obtenir des développements quasi-instantanés. 6. Sextant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue est constitué par un appareil photographique du type "réflex". 7. Sextant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue est constitué par une caméra automatique. 8. Sextant suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la caméra est réglée pour prendre 16 images en une secondes pendant que, dans le même temps, la hauteur instrumentale varie de 16 minutes d'angle. 9. Sextant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour repérer et/ou afficher automatiquement la hauteur instrumentale et l'heure de l'opération. 10. Sextant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce n'est pas le sextant qui porte l'appareil photographique, mais l'appareil photographique qui vient en amont de la mesure instrumentale, l'appareil photographique délivrant ainsi une photographie instrumentale prise en vraie grandeur et fournissant les moyens de convertir la distance linésire en hauteur instrumentale. 11. Sextant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue est constitué par un ensemble d'enregistrements électro-magnétiques, par exemple sur "vidéo-cassettes".