Brevet FR2480002A2 — publié le 19811009

FR 2480002 A2 19811009 FR 8007808 A 19800408 L' invention concerne des perfectionnements apportés au dispositif astronomique porteur d'instruments, décrit au brevet principal. Le brevet principal concerne plus spécialemerxt un dispositif asfronomique porteur d'instruments destinés à suivre, à partir du sol, la course apparente ou réelle d'un astre ou d'un satellite pour capter, dévier ou indiquer le sens de ses rayons, de ses signaux, de sa position, caractérisé en ce qu' il comprend:: - un axe primaire en relation avec un mécanisme de mise en rotation, cet axe étant monté réglable sur un support de manière à pouvoir être orienté dans un plan vertical de direction générale Nord-Sud, avec dans l'hémisphère Nord une extrémité supérieure dirigée au Nord, et une extrémité inférieure dirigée au Sud, cet axe étant incliné par rapport à l'horizontale d'une valeur égale à la latitude du lieu d'implantation, - un axe secondaire ou flèche porte instruments, ayant une extrémité porteinstruments apte à suivre une orbite de référence, cette flèche étant portée par l'axe primaire et étant solidaire des mouvements de rotation imprimés à ce dernier par l'intermédiaire d'un bras d'entrainement radial à l'axe primaire, cette flèche étant par ailleurs montée orientable verticalement, pour tenir compte de la déclinaison de l'orbite de référence. Suivant une disposition du brevet principal, l'orientation verticale de la flèche porte instruments se fait par son oscillation autour d'un cardan, monté à une hauteur fixe, de préférence au milieu de l'axe primaire, la comrnande de l'angle de la flèche porte instruments se faisant à partir de sa base, en un point pivot, en relation à la fois avec le renvoi d'un écrou, glissant vers le haut ou vers le bas, en translation sur l'axe primaire fileté, ét avec le bras d'entrainement radial qui imprime à la flèche son mouvement de rotation. Suivant une autre disposition du brevet principal, l'orientation verticale de la flèche porte instruments se fait par glissement sur l'axe primaire pour être déplacée en translation le long de ce dernier, de manière à être réglée angulairement par rapport à ce@ axe, pour tenir compte de la déclinaison de l'orbite de référence, ledit bras d'entraînement ayant une extrémité solidaire de l'axe primaire et une autre extrémité constituant un point pivot pour l'extrémité de la flèche raccordée à ce bras et ce, de manière telle que le point pivot puisse parcourir tout ou partie d'une circonférence, perperdi- oculaire à l'axe primaire, la susdit point de liaison et de pivotement étant situé de manière à ce que le p plan qu'il décrit passe de préférence par le milieu de l'axe primaire. Ce dispositif, tien que donnant satisfaction quant à la précision du suiv de la course d'un astre, convient à l'orientation d'instruments relativement légers, mais on comprend que si l'on munit la flèche d'un appareil lourd, du genre capteur solaire à importante prise au ve-nt, il va travailler en porte-à-faux sur la flèche, ce qui limite l'aptitude à la charge du dispositif et oblige à des échantillons de matière trop importants pour satisfaire aux conditions des charges imposées. Dans le mode de réalisation proposé au brevet principal, on note l'impossibilité de faire coïncider le centre de gravite de l'appareil porté, ou bien par exemple le foyer d'un capteur solaire à concentration s'il ne coincide pas avec son centre de gravité, ou celui d'un émetteur-récepteur d'ondes, avec le point de concours de ses axes de rotation. Si le dispositif proposé dans le brevet principal convient au suivi d'un astre, en particulier du soleil pour en capter son énergie, il est souhaitable d'augmenter ses performances, dans le cas ou l'on voudrait par exemple opérer des mesures précises à l'aide d'un pyrhéliomètre. En effet, la variation de l'angle de déclinaison de cet astre, vu de la terre, n'apparat pas comme régulière et sa courbe est, en fait, une sinusoide ; or, le déplacement régulier de la flèche 20 le long de l'axe 11, se traduit par une droite. D'où une source d'erreurs limitant l'emploi de l'appareil. La présente addition a en conséquence pour but principal de pallier ces limitations de performances par une nouvelle architecture permettant l'orientation d'appareils lourds sans porte-à-faux, c'est-à-dire en dissociant les moyens de support desdits s appareils par rapport à ia commande d'orientation du dispositif, et par une amé@ioration dans la commande de l'orientation en @ec@inaison. L'invention concerne à cet effet un dispositif astronomique porteur d'instruments, dans lequel un mécanisme de commande agit d'une part sur l'orientation cardinale d'une flèche porte-instruments, d'autre part sur l'orientation angulaire de déclinaison en fonction de l'orbite parcourue par l'astre ou le satellite, dispositif caractérisé en ce que les instruments portés, tels que capteur solaire, capteur voltarque, émetteur-récepteur, sont dissociés du mécanisme d'orientations cardinales et de déclinaison et possèdent un porte-instruments adapté aux forces qu'ils subissent notamment dues au poids et au vent. Grâce à cette disposition, on peut faire coïncider sans difficulté le centre de gravité de l'appareil porté avec le point de concours de ses axes de rotation et obtenir une reprise des forces induites par cet appareil sans les faire supporter au mécanisme de commande d'orientation etpar suite, trouver une application aux appareils lourds et/ou de grandes dimensions. Suivant une disposition de l'invention, le porte-instruments est constitué par un bâti formé de deux arceaux parallèles, présentant au centre de leur section transversale, à chaque fois un palier porteur apte à recevoir les axes alignés d'orientation cardinale d'un premier cadre pivotant déplacé par l'axe primaire du mécanisme de commande d'orientation, disposé lui-même dans le prolongement de ces deux premiers axes, ledit premier cadre possedant deux autres paliers, pour deux autres axes de pivotement alignés, d'un instrument porté, à 90" des premiers pour permettre l'orientation de déclinaison de l'instrument porté, cette déclinaison étant obtenue par une flèche d'orientation de déclinaison, située de préférence voisine ou coincidente au centre de gravité de l'appareil porté, cette flèche étant reliée au dispositif de commande en monte et baisse du mécanisme d'orientation de déclinaison. Grâce à cette mesure de construction, le mécanisme d'orientation ne subit plus les contraintes de masse et les forces éoliennes qui sollicitent l'instrument porté. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, d'un mode d'exécution de l'invention, donné ici à titre d'exemple, sur les dessins joints dans lesquels La figure re 1 est une vue montrant en perspective la nouvelle architecture du porte-instruments par rapport au dispositif de commande d' orientation. La figure 2 est une vue schématique montrant un dispositif correcteur de déclinaison. Ainsi qu'il est représenté dans la figure jointe, le dispositif perfectionné est désigné dans son ensemble par la référence 10. Conformément au brevet principal, le dispositif se compose d'un mécanisme qui assure à la fois l'orientation équatoriale et l'orientation de déclinaison d'un instrument porté, tel que par exemple un capteur solaire, un capteur voltatue, un émetteur-récepteur, etc..., instrument qui doit suivre la course d'un astre ou d'un satellite. Le mécanisme de commande comprend d'une manière en soi connue, par le brevet principal, un axe primaire 11, se présentant sous forme d'une vis qui peut être entrainée en rotation à l'intérieur d'un tube stationnaire 12, par exemple par l'intermédiaire d'un groupe motoréducteur 15. Un écrou 18, logé dans le tube 12, est en prise avec la vis 11, de manière à provoquer un déplacement axial de cet écrou, le long de la vis 11, dans un sens ou dans l'autre, en fonction du sens de rotation de la vis, de maniere à pouvoir appliquer ce mouvement de monte ou baisse, à un chariot à déplacement axial 19. Le chariot 19 porte une couronne 30 sur laquelle est calée un bras de commande 32, de transmission de mouvement, lie à une flèche d'orientation de déclinaison 33, dont le rôle sera décrit plus loin. Conforniément aux perfectionnements dc la présonto invention, les instruments portés tels que par exemple chauffe-eau solaires, capteurs volta ques, érietteurs-récepteurs, sont indépendants du dispositif de commande d'orientation, de manière à ce que ce dernier soit complètement A cet effet, le porte-instruments est constitué par un bâti formé respectivement de deux arceaux parallèles 34, 35, de hauteurs inégales sauf à l'équateur. Chaque arceau présente au centre de sa section transversale 34a, 35a, un palier porteur déporté, respectivement 36, 37, apte à recevoir les axes alignés 38, 39, d'orientations cardinales, d'un premier cadre pivotant 40. Ce cadre est déplacé par la partie îîa de l'axe primaire 11 du mécanisme de commande d'orientation.On remarque que les axes 11, lla, 38 et 39, sont disposés dans un même alignement. Le cadre 40 possède deux autres paliers, respectivement 41, 42, pour deux autres axes de pivotement alignés 43, 44, d'un instrument porte 45. Les axes 43, 44, sont à 90" des axes 38, 39 du cadre 40. De cette manière, l'instrument 45 peut être oriente en fonction de la déclinaison de l'astre suivi dans sa course. Cette déclinaison est obtenue par la flèche d'orientation 33, montée à pivot à l'extrémité du bras de commande 32. L'extrémité de la flèche 33, est de préférence connectée à l'instrument 45, dans une zone voisine ou coihcidante au centre de gravité de cet appareil, ou si l'on préfère éventuellement, au foyer d'un capteur à concentration Cependant, pour améliorer l'orientation en site avec une precision aussi grande que l'on voudra, et pour suivre n'importe quelle orbite, une solution consiste à faire intervenir le mouvement regulier de monte et baisse de l'écrou 18, sur un dispositif solidaire du bras de commande 32 qui fera pivoter l'instrument porté autour de l'axe 43/44 d'une façon telle que les variations d'angles obtenues seront parfaitement adaptées à la course apparente, même irrégulière, de l'astre ou de l'objet suivi (fig. 2). La courbe de cette course, tirée d'observations precédemment enregistrées, sera fidèlement reportée, sur des coordonnées ayant, d'une part, en abscisses la translation rectiligne régulière du bras de commande 32, et représentant le vecteur temps, et d'autre part, en ordonnées les sinus des angles de déclinaison, positive ou négative, à chaque moment de la course. Cet. courbe sera matérialisée par une glissière 46, solidaire du bras de commande 32, située dans le plan bras de commande-axe principal, coulissant le long du bras 22, dont l'extrémité reliée à l'axe 11 est reportée sur l'axe 39. Ces bras de commaade, 22 et 32, parallèles à 1' axe 11, pivotent avec le cadre 40 autour de cet axe. En prenant pour exemple d'instrument un capteur solaire plan1 il est facile de faire suivre le tracé de cette courbe concrétisée par la glissière 46, par le coté de ce capteur parallèle à son axe de rotation, sur lequel est fixée la pièce coulissante 47, guidée, qui se placera sur la glissière en fonction de la situation du bras de commande 32, mené par l'écrou 18. Les rayons solaires frapperont donc le capteur perpendiculairement, quelle que soit la saison. En prenant pour exemple d'instrument un pyrhéliomètre, pour lequel il est souhaitable d'éviter l'inversion de mouvement chaque 12 heures, surtout lorsque la course apparente du soleil est supérieure à 180 , on supprimera la roue libre et le dispositif dtinversion, décrits au brevet principal. Cependant, il sera nécessaire à chaque solstice, d'opérer l'échange de la partie filetée de l'axe 11, et de son écrou par une vis et son écrou filetés, en sens inverse,. pour inverser également le sens de la déclinaison, tout en coneervant le même sens de rotation, par tout dispositif de séparation ou de glissement approprié. On voit que par la présente disposition, l'instrument 45 et le cadre 40, sont assemblés entre eux par un joint universel du type à cardan, ce qui permet toutes les combinaisons d'orientations pour l'instrument proprement dit. Il est à noter que la presente structure du dispositif permet une installation dite en batterie, un seul des éléments d'une batterie possédant un motoréducteur 15, alors que les autres peuvent être entraînés entre eux par l'intermédiaire d'une transmission sans fin, par exemple du genre à poulie et courroie crantées. Le présent dispositif permet de débarrasser des contraintes de masse et des contraintes de force éoliennes, le mécanisme de commande d'orientation, et il permet à un instrument porté de tourner autour de son centre de gravite ; à un capteur à concentration de tourner autour de son foyer (concentrateur parabolicsue), ou de recevoir une concentration sur toute la longueur du foyer (concentrateur cylindroparabolique). il trouve une application également à un émetteur ou récepteur de signaux, pour centrer convenablement l'émission ou la réception des signaux. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple d'exécution ci-dessus decrit et représenté, pour lequel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1) Dispositif astronomique porteur d'instruments, selon l'une quelconque des Revendications I à 10 du brevet principal, destinés à suivre, à partir du sol, la course apparente ou réelle d'un astre ou d'un satellite, dans lequel un mécanisme de commande agit d'une part sur l'orientation cardinale d'une flèche porte-instrument, d'autre part sur ltorientation angulaire de déclinaison en fonction de l'orbite parcourue par l'astre ou le satellite, dispositif caractérisé en ce que les instruments portés (45), tels que capteur solaire, capteur voltaSque, émetteur, sont dissociés du mécanisme d'orientations cardinale et de déclinaisôn (10), et possèdent un porteinstrument (34-35) adapté aux forces qu'ils subissent, notamment dues au poids et au vent. 2) Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que le porte-instrument est constitué par un bâti formé de deux arceaux parallèles, présentant au centre de leur section transversale (34a-35a), à chaque fois un palier porteur (36-37), apte à recevoir les axes alignés (38-39) d'orientation cardinale d'un premier cadre pivotant (40) déplacé par l'axe primaire (la) du mécanisme de.commande d'orientation, disposé lui-même dans le prolongement de ces deux premiers axes, ledit premier cadre possédant deux autres paliers (41-42) pour deux autres axes de pivotement alignés (43-44), d'un instrument porté (45), à 90" des premiers, pour permettre l'orientation de déclinaison de l'instrument porté, cette déclinaison étant obtenue par une flèche d'orientation de déclinaison (33), située de préférence voisine ou coincidante au centre de gravité de l'appareil porté, cette flèche étant reliée au dispositif de commande en monte et baisse du mécanisme d'orientation de déclinaison. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bras (33) de commande relié au dispositif de monte et baisse du mécanisme d'orientation en déclinaison, porte, dans le plan qu'il forme avec l'axe primaire, et au niveau de l'appareil à orienter, une glissière (46) dont le profil représente la courbe des sinus des angles de déclinaison de l'astre ou de l'objet à suivre, et sur laquelle glisse un point (47) de l'appareil orienté, lequel oscille ainsi sur le point de pivotement de la flèche, confondue avec l'axe de l'instrument dirigé vers l'astre ou l'objet à suivre. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'orientation angulaire de la déclinaison autorise l'inversion du sens de cette déclainaison aux solstices par le changement du sens de filetage de la vis (11) de ce mécanisme, en prise avec un écrou (18) correspondant.