Brevet FR2473182A3 — publié le 19810710

FR 2473182 A3 19810710 FR 8000150 A 19800104 L'invention concerne les techniques de mesure des vitesses. Elle a pour objet un dispositif de mesure de la vitesse d'un mobile en déplacement dans un liquide. Ce dispositif est conçu pour être utilisé en particulier sur les bateaux naviguant sur l'eau, bien que cette application ne soit pas limitative. I1 constitue un dispositif particulièrement simple et facile à utiliser pour déterminer la vitesse instantanée du mobile, notamment du bateau, et dans un mode de réalisation préféré, il permet aussi d'enregistrer la vitesse maximale rencontrée pendant une période d'utilisation déterminée. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de la vitesse d'un mobile en déplacement dans un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un élément fixe de dynamomètre pourvu de moyens d'attache au mobile et un élément mobile de dynamomètre relié à un corps prévu pour traîner dans le liquide, les deux éléments étant montés mobiles l'un par rapport à l'autre, mais reliés par des moyens élastiques tels qu'ils imposent une loi de variation sensiblement quadratique entre la force exercée sur l'élément mobile par la résistance dudit corps au déplacement dans le liquide et le déplacement de cet élément par rapport à l'élément fixe. Le corps traînant dans le liquide, relié par exemple par un câble à l'élément mobile de dynamomètre, est entraîné à la même vitesse que le mobile auquel est attaché l'élément fixe. I1 peut être constitué notamment par un cne tiré par la pointe. En effet, un corps à géométrie symétrique, entraîné dans un liquide tel que l'eau, offre une résistance au déplacement dont la grandeur est proportionnelle au carré de la vitesse de déplacement. La valeur de cette force résistante peut être mesurée au dynamomètre, mais un dynamomètre usuel traduirait cette mesure sous forme linéaire en force. Une graduation en vitesse serait alors à échelle quadratique et le dispositif serait très mal commode à utiliser, les résultats n'étant pas faciles à lire.Le dispo sitif selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients par le fait que l'on impose au dynamomètre une loi quadratique entre la force s'exerçant sur l'élément mobile et le déplacement de celui-ci. L'échelle de lecture des vitesses sur le dispositif peut être complètement linéarisée si la force nécessaire pour déplacer l'élément mobile est toujours proportionnelle au carré de ce déplacement. Cependant, il n'est pas en général nécessaire d'obtenir une linéarisation parfaite, et pour des questions de solidité et de simplicité de construction, on est souvent conduit à se contenter, pour les moyens élastiques du dynamomètre, d'une loi de variation quadratique approximative, spécialement dans le domaine des très faibles valeurs de la vitesse à mesurer. La loi de variation quadratique permettant la linéarisation de l'échelle des vitesses peut être réalisée notamment en constituant les moyens élastiques qui relient entre eux les deux éléments du dynamomètre par plusieurs ressorts montés de manière à entrer en action successivement lorsque l'élément mobile de dynamomètre s'écarte par rapport à l'élément fixe. Les positions relatives des deux éléments pour lesquelles les différents ressorts entrent en action peuvent être déterminées en liaison avec leurs raideurs respectives de manière à se rapprocher au mieux d'une loi quadratique. On peut utiliser aussi bien des ressorts travaillant en compression que des ressorts travaillant en traction. Par ailleurs, il est avantageux de donner aux deux éléments de dynamomètre une forme tubulaire et qu'ils coulissent l'un sur l'autre longitudinalement, en enfermant à l'intérieur du cylindre interne le ou les ressorts. Toutefois cette disposition n'est pas limitative. On pourrait aussi par exemple utiliser des éléments en forme de disques tournant l'un à l'intérieur de l'autre autour d'un centre commun. Selon une autre variante, la loi quadratique peut s'obtenir avec un ressort unique, si l'on utilise par exemple à cette fin un ressort hélicoïdal en matériau homogène mais dont le pas varie progressivement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le dispositif peut être conçu de manière à mémoriser la vitesse maximale atteinte. A cette fin, on peut notamment munir l'élément fixe de dynamomètre d'une échelle graduée en vitesse sensiblement linéaire devant laquelle se déplace un curseur entraîné unilatéralement par l'élément mobile lorsqu'il s'écarte de l'élément fixe. Le curseur peut être monté à friction sur l'élément fixe, de manière à rester dans la position atteinte pour le déplacement maximal lorsque, la vitesse diminuant, l'élément mobile se rapproche vers sa position de repos sous l'effet des moyens élastiques.Plutôt qu'une friction entièrement mécanique, on peut prévoir de retenir le curseur sur l'élément fixe par une force magnétique qui suffise à retenir le curseur contre des déplacements intempestifs, sans cependant s'opposer à son entraînement par l'élément mobile dans la gamme des vitesses à mesurer. La force magnétique peut être obtenue notamment au moyen d'un aimant fixé à l'élément fixe et disposé longitudinalement à l'intérieur des éléments de manière à couvrir toute l'échelle des vitesses. Cette disposition s'applique avantageusement à un dispositif à échelle linéaire rectiligne dans lequel les deux éléments de dynamomètre coulissent longitudinalement l'un par rapport à l'autre. Mais le dispositif pourrait aisément être adapté pour transformer le déplacement rectiligne du curseur en un déplacement rotatif d'une aiguille devant une échelle circulaire.La vitesse instantanée peut être indiquée par ailleurs par une autre aiguille ou par un index de l'élément mobile se déplaçant devant la même échelle ou devant une échelle identique. A titre d'exemple on décrira ci-après un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention, ainsi que l'une de ses variantes. Cette description fait référence aux figures 1 à 3 dans lesquelles la figure 1 représente schématiquement les eléments essentiels de ce dispositif, dans une vue en perspective partiellement éclatée la figure 2 représente les éléments de la figure 1 dans une coupe schématique longitudinale ; et la figure 3 constitue une coupe analogue à celle de la figure 2 dans une variante de réalisation du dispositif de la figure 1. Le dispositif particulier décrit est destiné à être utilisé notamment pour mesurer la vitesse d'une embarcation en déplacement sur l'eau, avec mémorisation de la vitesse maximale atteinte avant remise à zéro. Comme le montre la figure 1, ce dispositif comprend essentiellement deux éléments formant dynamomètre, constitués par deux éléments cylindriques l-et 2 qui coulissent l'un sur l'autre longitudinalement. Les extrémités opposées des éléments cylindriques sont fermées par des fonds 4 et 5 respectivement. L'élément extérieur 1 constitue ce que l'on a appelé l'élément fixe, car il est prévu pour être monté directement sur l'embarcation, au moyen d'un filin 3 attaché au fond 4. L'élément intérieur 2 est mobile par coulissement par rapport à l'élément 1. Il comporte de la même manière un câble 6 attaché à son fond 5, mais dans ce cas il s'agit de relier l'élément mobile par le câble 6 à un corps prévu pour traîner dans l'eau. Ce corps, non représenté sur les figures, est un cône solide traîné par la pointe.Cette forme assure une stabilité optimale. Il est suffisamment dense pour rester normalement toujours immergé en fonctionnement. Le câble 6 est suffisamment long pour être seulement tendu lorsque c'est la vitesse de l'embarcation qui entraîne ce corps, complètement immergé, contre sa résistance à l'avancement. A l'intérieur du volume fermé par les deux élé- ments 1 et 2, le dispositif comporte des ressorts 7 qui tendent à ramener l'élément mobile 2 en position rentrée à l'intérieur de l'élément l, à l'encontre de la force transmise par le câble 6. Conformément à la figure 2, il est prévu ainsi trois ressorts hélicoldau de longueurs.différentes, qui sont montés de manière à entrer en action successivement lorsque l'élément mobile 2 est tiré par le câble 6 et s'écarte ainsi de sa position de repos par rapport à l'élément fixe 1. Sur une même section de l'élément mobile 2, les trois ressorts sont attachés à une extrémité sur des pions 11. Le ressort le plus long 7 est attaché à l'autre extrémité de la même manière sur un pion 12 solidaire de la paroi de l'élément fixe l. Les deux autres ressorts 8 et 9 sont prolongés selon leur axe par des tiges respectives 13 et 14. Ces tiges sont guidées dans des glissieres 15 solidaires de l'élément 1, qui forment également butée pour des rondelles 16 terminant les tiges des deux ressorts.Les glissières associées aux deux ressorts étant, dans le cas particulier représenté, disposées sur une même section de l'élément fixe l, les tiges 13 et 14 sont par contre de longueurs différentes. La tigre la plus longue est celle du ressort le plus court 9. Cette disposition permet que lorsque l'élément mobile 2 s'écarte de l'élément fixe 1, le ressort le plus long 7 entre tout d'abord en action, puis le ressort intermédiaire 8, puis enfin le ressort le plus court 9. Les effets combinés de ces trois ressorts permettent ainsi d'imposer une loi de variation quasiment quadratique entre la force exercée sur l'élément mobile 2 par la traction du câble 6 et le déplacement de cet élément mobile 2, tendant à s'écarter de l'élément fixe à l'encontre des forces de rappel élastique des ressorts. Dans la variante de la figure 3, les ressorts-hé licoidaux sont remplacés par des bracelets élastiques, en caoutchouc par exemple, de dimensions différentes. Les bracelets 18, 19, 20, sont engagés chacun autour de deux axes, solidaires respectivement l'un de l'élément fixe 1, l'autre de l'élément mobile 2. Les deux axes sont représentés par exemple en 21 et 22 pour le bracelet 18. Ce bracelet 18 est le plus grand des trois. I1 est normalement tendu au repos entre les deux axes 21 et 22 lorsque l'élément mobile 2 est dans sa position la plus enfoncée à l'intérieur de l'élément fixe 1. Par contre, les bracelets 19 et 20 n'entrent en action que plus tardivement, et dans cet ordre, au cours du déplacement de l'élément mobile, quand la distance entre les axes correspondants devient suffisante pour les tendre. Eventuellement, les bracelets peuvent en outre présenter des raideurs différentes s'ils sont réalisés en des bandes de caoutchouc de différentes largeurs ou épaisseurs. Une autre différence avec la variante de la figure 1 consiste en ce que ce sont les axes 21 solidaires de l'élément fixe qui sont disposés sur une même section de cet élément, les axes 22 étant au contraire sur des sections différentes de l'élément mobile. La variante de la figure 3 permet comme celle de la figure 2 d'imposer globalement pour l'élément mobile une loi quadratique entre tension et déplacement, qui compense approximativement la loi de variation, également quadratique, qui existe entre la résistance offerte par le corps flottant à son avancement dans l'eau et la vitesse à laquelle l'entraîne le bateau sur lequel est monté l'élément fixe du dynamomètre. On réalise ainsi la linéarisation des variations de la position de l'élément mobile en fonction de la vitesse, ce qui permet d'effectuer la lecture de la vitesse sur une échelle graduée de manière linéaire. Cette échelle est représentée sur la figure 1 le long d'une fente longitudinale 24 ménagée à travers la paroi de l'élément fixe 1. Cette fente guide le déplacement d'un index 25 constitué par un ergot radial porté par la paroi extérieure de l'élément mobile 2. La vitesse instantanée se lit sur l'échelle graduée face à cet index. Le dynamomètre comporte en outre un curseur constitué par une bague 26, engagé à friction sur l'élément extérieur 1, au-delà de l'ergot 25. Ce dernier dépasse suffisamment de la fente 24 pour que la bague 26 vienne en butée contre lui. Avant l'utilisation du dispositif, on ramène à la main la bague 26 contre l'index 25. Pendant les mesures de vitesse, la bague est ensuite entraînée par l'index lorsque l'élément mobile 2 s'écarte de l'élément fixe 1, mais quand au contraire, la vitesse diminuant, l'élément mobile revient en arrière dans l'élément fixe, l'index abandonne la bague 26 qui conserve ainsi le témoignage de la vitesse maximale atteinte par la position dans laquelle elle reste sur l'échelle graduée. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué, le dispositif particulier de la figure 1 avec ses variantes des figures 2 et 3 ne constitue qu'un exemple parmi les diverses réalisations possibles dans le cadre de l'invention. En particulier, les éléments de dynamomètre peuvent être réalisés sous une forme aplatie plutôt que cylindrique. L'élément mobile peut même se réduire à une simple plaque plane dans le plan des figures 2 et 3, sortant de l'élément fixe 1 par une fente ménagée dans un deuxième fond de cet élément. I1 est avantageux dans ce cas que l'élément fixe soit suffisamment long pour que, sur l'élément mobile, les points d'attache des ressorts ou les axes 22 de traction des bracelets élastiques restent toujours protégés à l'intérieur de l'élément fixe. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la vitesse d'un mobile en déplacement dans un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un élément fixe (1) de dynamomètre pourvu de moyens d'attache (3) au mobile et un élément mobile (2) de dynamomètre relié à un corps prévu pour traîneur dans le liquide, les deux éléments étant montés mobiles l'un par rapport à l'autre, mais reliés par des moyens élastiques (7) tels qu'ils imposent une loi de variation sensiblement quadratique entre la force exercée sur l'élément mobile (2) par la résistance dudit corps au déplacement dans le liquide et le déplacement de cet élément par rapport à l'élément fixe (1). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques comportent plusieurs ressorts (7, 8, 9) montés pour entrer en action successivement quand l'élément mobile (2) s'écarte par rapport à l'élément fixe (1). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits éléments sont constitués de deux éléments tubulaires (1, 2), notamment cylindriques, coulissant longitudinalement l'un sur l'autre et enfermant lesdits moyens élastiques (7). 4. Dispositif suivant la revendication 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que l'élément fixe (1) porte une échelle graduée de vitesse sensiblement linéaire devant laquelle se déplace un index (25) de l'élément mobile. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément fixe (1) porte une échelle graduée en vitesses sensiblement linéaire devant laquelle se déplace un curseur (26) entraîné unilatéralement par l'élément mobile (2) lorsqu'il s'écarte de l'élément fixe (1).