Brevet FR2584837A1 — publié le 19870116

Calculateur simple pour résoudre la triangulation de trois vecteurs variables. La présente invention concerne un dispositif destiné à résoudre les problèmes de triangulation de trois vecteurs variableus. Ce genre de problèmes se rencontre, en autre, en navigation aérienne ou maritime. Il existe des modèles de ce type d'appareils (pour la navigation aérienne, plus particulièrement) mais leur manipulation ntest pas simple en général et nécessite des calculs ou tracés annexes. Un modèle plus simple (Brevet nA 7430128, de Jean-Marie Des tailleur) n'est pas, non plus, entièrement satisfaisant car, outre qu'il peut manquer de précision, il demande un calcul mental pour déterminer certaines valeurs recherchées et n'est guère intéressant pour la navigation maritime et en particulier la navigation à voile.Notons également, qu 'aujourd'hui, un o-dinate-ur, programmé pour ce genre de calculs et directement reliés aux instruments capteurs des différents paramètres, peut résoudre ce genre de problèmes. Si la triangulation de trois vecteurs en navigation aérienne et en navigation maritime repose sur un problème de base identique, les paramètres et surtout les réponses et renseignements recherchés sont, néanmoins, différents. Le modèle selon l'invention est un calculateur simple, plus particulièrement étudié pour répondre aux besoins de la navigation maritime (principalement à la voile) mais pourrait, bien entendu, être adapté à d'autres domaines. Le dispositif selon l'invention est d'un emploi extrèmement simple et rapide et ne nécessite aucun tracé ni calcul. Partant des paramètres connus, il détermine instantanément tous les autres paramètres manquants. (Nous verrons, au cours de la description, quels sont ces paramètres, dans le cas de la navigation à la voile). Le dispositif selon l'invention se présente sous la forme d'une règle plane transparente constituée de trois pièces principales et d'une rose des vents. Chacune des trois pièces principales est le support de l'un des vecteurs qui sont : le vent~reel, 2e vent-apparent et le vent-vitesse. (Le vent-apparent est la somme vectorielle des deux autres). Chacune de ces pièces, ainsi que la rose des vents, est réalisée en plastique transparent du type de celui utilisé habituellement pour les règles de navigation et ayant les mêmes qualités de souplesse et de solidité. Elles sont articulées l'une à l'autre par un système de trois coulisses et de trois rivets plats permettant aux pièces de se mouvoir sans effort l'une par rapport à l'autre et aux coulisses de fonctionner librement. En faisant se déplacer les rivets dans les coulisses, on modifie les valeurs des vecteurs et celles des angles qu'ils forment entre eux. Un système de graduations et d'index permet de lire les valeurs de ces vecteurs et la mesure de leurs angles. La pièce 1 (figure 1) est le support du vecteur Vent Réel. Elle est constituée d'un axe gradué (en noeuds) représentant le vent-réel et d'un rapporteur de 1800, centré sur l'origine de la graduation de l'axe, sur lequel sera lu le gisement du vent-réel. Une coulisse (D) est pratiquée le long du vecteur Vent-Réel. Sont gravées sur cette pièce 1, la mention "VENT-REEL1, et une flèche matérialisant le sens de ce vent. L'origine de la graduation (point A) est l'extrémité du vecteur Vent-Réel. L'origine du vecteur est le point C constitué d'un rivet plat (C) pouvant glisser librement le long de la coulisse (D). Ce rivet (C) articule la pièce 1 à la pièce 2. La pièce 2 (figure 2) est le support du vent-apparent': Elle est construite sur le même principe que la pièce 1 avec, toutefois, un rapporteur de diamètre inférieur à celui de la pièce 1. L'origine des graduations (B) est l'extrémité du vecteur Vent-Apparent. Une coulisse (E) est pratiquée le long de ce vecteur. L'origine du vecteur est le point C constitué d'un rivet plat pouvant glisser librement le long.de la coulisse E. Ce rivet C peut donc se mouvoir simultanément dans les deux coulisses D et E. Sont gravés sur la pièce 2 la mention "vENT-AppARENTç et une flèche matérialisant le sens de ce vent. La pièce 3 (figure 3) est le support du vent-vitesse. I1 s'agit d'une languette sur laquelle est tracé un axe représentant la route du bateau. Le point A est l'origine du vecteur Vent V tesse. Une graduation (en noeuds) est gravée et une coulisse F est pratiquée le long de ce vecteur. A l'opposé est gravée--une flèche figurant le sens du déplacement du bateau (et, éventuel lent, une silhouette de bateau). Aux deux extrémités de cette pièce 3, l'axe sert d'index permettant de lire précisément caps et gisements (sur la rose et sur les rapporteurs des pièces 1 et 2). Un rivet fixe IAJ articule la pièce 3 à la pièce 1, au point A de la pièce 1 (centre de rapporteur).Un rivet (B) glissant dans la coulisse F, figure l'extrémité du vecteur Vent Vitesse. Ce rivet articule la pièce 3 à la pièce 2 (sous laquelle elle est placée) au point B de cette pièce 2 (centre de rapporteur). Fonctionnement de la règle : (figure 5 : vue d'ensemble) Les paramètres en jeu sont les suivants : vitesse et cap du bateau, force et gisement du vent-apparent, force et gisement du vent-réel. Dans la pratique, on en connaît quatre et on cherche à connaître les autres. Pour résoudre ces problèmes, avec le dispositif proposé, il suffit de positionner les axes C et B d'une part et l'index de la pièce 3 d'autre part, en face des valeurs connues (graduations sur les échelles et les rapporteurs) pour lire directement sans le moindre calcul ni tracé, les paramètres manquants. N.B.: Dans le cas d'un dispositif destiné à la navigation à voile, on pourra ne graver les rapporteurs que de 400 à 1800 pour le vent-réel, de 25 à 1800 pour le vent-apparent, le reste étant inutile. Sur l'axe de la pièce 1, on pourra également graver une graduation (en Mille) indiquant le "gain au vent", c'est à dire la route gagnée dans la direction du vent-réel (voir figure 1). On pourra également noter sur cette pièce 1 des in dications tactiques telles que l'allongement de la route (en eZo) par rapport à une route -vent-arrière d'une part, et l'allongement de la route pour un gain au vent identique par rapport à une route de référence' (par exemple à 45" du vent- réel) d'autre part. Pour pouvoir lire les données concernant les vecteurs Van t- Réel et Vent-Apparent, non plus seulement par rapport à la route, mais directement en caps, on adjoint une rose des vents centrée sur l'extrémité du vecteur Vent-Réel, soit le point A. Pour ne pas géner les mouvements des autres pièces, cette rose des vents sera articulée à la pièce 1 "sous" cette pièce 1, par le rivet A. Le diamètre du disque portant la rose sera tel que la pièce àépassera légèrement de la pièce 1, de maniera à pouvoir la manipuler facilement du bout du doigt. Cette rose des vents sera, en fait, une double rose des vents (deux roses concentriques aux graduations inversées, figure 41. Cet artifice évite d'avoir à faire des pièces 1 et 2 symétriques par rapport à leurs axes et avec des rapporteurs à 3600, ce qui alourdirait et compliquerait bien inutilement le dispositif. La double rose des vents permet de lire les caps sur les deux amures. On pourra y graver des indications telles que TRIBORD AMURE : graduation extérieure; BABORD AMURE : graduation intérieure. L'extrémité de l'axe de la pièce 3 sert d'index pour lire (ou afficher) le cap du bateau avec précision. La direction du Vent-Réel est alors lue (ou affichée) sur l'axe portant le Vent-Réel. Ces caps et ces directions pourront être, selon les problèmes posés, des paramètres connus ou des paramètres recherchés. De la valeur maximale que l'on voudra donner au vecteur Vent-Vitesse (c'est à dire à la vitesse du bateau) dépendra la longueur de la pièce 3 et le diamètre du rapporteur de la pièce 1. Les rapports entre vitesse du navire et vitesse du vent rencontré sont, bien sûr, très différents qu'il s'agisse d'un cargo, d'un petit voilier, ou d'un grand multicoque de course. Pour les voiliers monocoques (de course ou de croisière) pour lesquels le dispositif décrit trouve des applications médiates, intéressantes, on pourra prévoir des vitesses de O à 10 noeuds par exemple. Le rayon (intérieur) du rapporteur de la pièce 1 correspondra à cette longueur de telle sorte que l'index de la pièce 3 soit sur les graduations du rapporteur. Pour des bateaux pouvant atteindre des vitesses supé rivures on peut, soit envisager un appareil spécialement étalonné our ces vitesses soit utiliser le modèle "standard" en modifiant la lecture de l'échelle. Il suffit, en effet, pour conserver les angles entre les vecteurs, de conserver les longueurs des trois vecteurs dans les mêmes rapports. Par exemple, dans le cas de voiliers navigant entre 10 et 20 noeuds, il serait simple de multiplier toutes les vitesses lues sur la règle par deux. De même, dans le cas de vitesses faibles (inférieures à 5 noeuds), il serait possible, pour obtenir une plus grande précision, de diviser par dtzux tGutes les vitesses luxes sur la règle. Le dispositif selon l'invention, décrit ci-dessus, s averse être un calculateur très simple, très précis et surtout très rapide, permettant de résoudre nombre de problèmes se posant en navigation maritime et en particulier en navigation à la voile. Pour en faire un outil de prévision et de tactique, il suffit de le doter de "mémoires". Ces moires, ce sont les polaires de vitesses. Les polaires de vitesses sont les courbes de perforances du voilier à toutes les allures, établies pour différentes forces de vent-réel (de 3 noeuds en 3 noeuds, par exemple). Ces polaires seront tracées sur des feuilles de papier à la même échelle que la règle décrite ci-dessus. Une fois déterminée la vitesse du vent-réel, on place la feuille de la polaire correspondant à ce vent sous la règle en faisant coïncider les vecteurs Vent-Réel de la règle et de la feuille, La feuille sera maintenue à sa place exacte par un système approprié (axes, crans, etc...). Ainsi paré, le dispositif, ayant en mémoire toutes les performances du bateau pour un vent donné, permettra toutes les prévisions quant au devenir du vent-apparent len force et en gisement) résultant d'une modification du cap et ce, très simplement. sans avoir à effectuer le moindre tracé ou calcul. REVENDICATIONS 1/- Dispositif permettant la résolution instantanée, sans calcul ni tracé, d'un triangle de vecteurs variables, caractérisé par le fait qu'il est constitué de trois pièces planes, transparentes, articulées entre elles par trois axes et trois coulissas. L'un des axes est fixe, un autre peut se déplacer dans une coulisse et le troisième peut se déplacer simultane- ment dans deux coulissas. Ces pièces portent des, graduations et des rapporteurs permettant de résoudre les problèmes de triangulation de trois vecteurs variables. 2/- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est adapté à la navigation maritime et plus parti culièrement à la navigation maritime à la voile, et permet la résolution de triangle des trois vecteurs : Vent-Réel, Vent Apparent et Vent-Vitesse, avec indication des vitesses et des gisements. 3/- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il y est adjoint une rose des vents. 4/- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il est utilisé conjointement avec des polaires de vitesse à la même échelle.