Brevet FR2611892A1 — publié le 19880909

Le procédé et le dispositif présentés ici permettent de concentrer en un seul instrument l'action de relever la valeur réelle de uh ou plusieurs angles et l'action de construire et reporter ces angles sur une carte afin de trouver la position de l'observateur , sans lecture de chiffres , ni mémorisation , ni construction ou tracé Depuis des siècles le relèvement des angles verticaux ou horizontaux entre deux ou plusieurs points remarquables est effectué par des instruments optiques très précis du genre sextant ou octant , utilisant la double réflexion successive de l'image d'un objet sur un miroir mobile puis un fixe , pour permettre la superposition de la dite image avec un autre objet en visée directe . Ces instruments permettent de lire la valeur de l'angle , mais malheureusement celui-ci est réduit de moitié en réalité a cause des lois de la réflexion . Donc , si on utilise ces mesures pour tracer la position de l'observateur sur la carte à partir d'angles horizontaux , on est obligé de mémoriser ou de noter ces valeurs puis de construire au moyen d'un rapporteur , d'une règle , d'un compas et d'un crayon les arcs capables des ces angles sel on un processus géométriquement simple en théorie mais qui fait intervenir de nombreux calculs , reports d'angles et tracés . En fait cette méthode très précise est fort peu employée a cause de sa complication , de sa lenteur et des risques d'erreurs très nombreux et cumulatifs. Un instrument de report sur la carte a été construit et employé pour pallier une partie de ces inconvénients c'est le ZSTIMOGRAPHE BanaréU avoir annexe) constitué de 3 branches rectilignes en laiton , axées sur un pivot ou axe creux au meme point et auxquelles on donnait un écartement correspondant å la valeur des angles respectifs grace à un tiers de couronne graduée portée par l'instrument . Maic , encore , il fallait mémoriser , reporter les angles lus au sextant sans se tromper d'ordre ou de valeur .Par contre sur la carte , le simple positionnement des branches sur la représentation des repères par un rapide tatonnement donnait le point å l'intersection des branches , avec suffisament de précision à condition que la valeur des angles ait été suffisament importante (plus de 30") C'est pourquoi , en fonction de ces inconvénients et avantages , l'instrument décrit ci-après a été conçu , car il permet d'avoir , en un seul objet , les avantages du sextant et du stimographe sans avoir à mémoriser ou å construire les angles (puisqu'ils sont automatiquement construits et conservés solides et en grandeur réelle) ce qui évite tout risque d'erreur et qui parait évident & n'importe quel navigateur même débutant. Les caractéristiques générales sont proches de celles d'un gStimographe" å trois branches pivotant autour d'un axe commun , mais pouvant servir successivement å la visée et à la construction des angles , par le truchement d'un jeu de I ou 2 miroirs , (differents de ceux d'un sextant) dont l'un est mobile et orientable automatiquement dans une direction telle qu'il réfléchisse toujours l'image des objets situés dans l'axe d'une des 2 reglettes secondaires règle motrice), vers l'observateur ou un miroir fixe orienté vers l'observateur .Pour obtenir ce résultat , cet instrument est basé sur les lois de la réflexion , déterminant que l'angle de réflexion est égal a l'angle d'incidence , ou , si l'on veut , que l'angle de l'axe du miroir est moitié de l'angle total visé et donc que , si l'on désire voir par double réflexion l'image d'un objet formant un angle *Alpha" avec un objet en visée directe , le miroir mobile devra faire une rotation d'un angle "Alpha"/2 .Pour ce faire , il est prévu un train de trois engrenages divisant par 2 , dans le meme sens , le mouvement angulaire du miroir par rapport aux règlettes de référence , par l'emploi de roues dentées dont celle qui porte le miroir a un diamètre et un nombre de dents exactement égal au double de la première , la deuxième servant seulement à redresser le sens du mouvement , c'est à dire que ce miroir reste parallèle à la bissectrice de l'angle "Alpha" ( dans le cas d'une double réflexion ce miroir restera perpendiculaire å la même bissectrice ) .Une autre caractéristique est que lors de la première visée donnant le premier angle , une règlette témoin est amenée en même temps que la réglette controlant le miroir , å la valeur de l'angle puis y est bloquée , laissant à la règle motrice le soin de marquer seule le deuxième angle de l'autre coté Divers perfectionnement ou variantes peuvent être apportés à ce principe de base Un ergot rétractable ou non s peut solidariser provisoirement les 2 règles mobiles pour la première visée Un mécanisme de frein ou de blocage par vis micrometrique ou cliquet fixe l'angle à sa valeur mesurée en agissant sur des secteurs circulaires solidaires des règles et pouvant être gradués pour une utilisation chiffrée Une poignée amovible est ajoutée pendant la visée et retirée pour le positionnement sur la carte Une ou deux molettes portées par la poignée et agissant sur les secteurs circulaires des règles permettent de faire varier les angles avec un doigt de la même main qui tient la poignée Non seulement les règles mais aussi les roues dentées sont en matériau transparent pour faciliter le travail a la carte et voir les détails å travers l'instrument L'axe général de pivotement sera creux pour pointer la position au crayon sur la carte L'instrument avec ses règles peut être petit ou miniaturisé pour une meilleure maniabilité à la visée , les règles peuvent ètre simulées par des traits radiaux sur 3 feuilles circulaires transparentes empilées (correspondantes aux secteurs circulaires du dispositif décrit ) et des rallonges ou règles télescopiques facilitent la lecture sur la carte si on désire englober des repères lointains avec les règles L'instrument entier peut être en matériau solide ,épais et opaque si l'on copie les angles par superposition avec un jeu de 3 réglettes secondaires , transparentes et légères appliquées sous les règles lourdes avant la lecture sur la carte Dans le but de mémoriser graphiquement les angles , une feuille circulaire et transparente de préférence , peut être appliquée sur ou sous l'instrument et y recevoir une trace graphique par impression ou perforation grace å des tampons encreurs ou à des pointes portés par chaque règle ceci peut aussi etre fait manuellement et il est meme possible de supprimer la règle témoin car la feuille sera marquée successivement en plusieurs endroits par la règle motrice cette feuille permet de conserver la situation angulaire typique d'un endroit donné La roue dentée intermédiaire peut être supprimée et remplacée par une chaine ou courroie inextensible tendue entre les 2 roues restantes , celles-ci étant dentées pour une chaine ou crantées pour une courroie et ayant un rapport de diamètre de 2 pour synchroniser leurs mouvements dans le même sens et dans un rapport 2 Pour plus de précision , mais avec un champ plus petit , on peut se rapprocher du mécanisme du sextant en plaçant un miroir perpendiculaire à l'oeil de l'observateur vers l'extémité de la règle principale , miroir dans lequel sont renvoyées les images en provenance du miroir mobile et donc placées dans la direction de la règle motrice ; dans ce cas le miroir mobile est perpendiculaire & la bissectrice de l'angle entre les 2 repères et la superposition des images se fait au niveau du miroir fixe Pour visualiser les 3 repères ensemble et les juxtaposer ou superposer v il est possible de monter un double dispositif capable de mouvoir 2 miroirs indépendants mis en rotation l'un par la deuxième règle et l'autre par la troisième , par engrenages ou courroies ; ces miroirs peuvent être placés cote à cote , ou mieux l'un derrière l'autre , le plus lointain étant alors plus haut ou encore l'un sur la règle principale et l'autre dessous , de manière à voir d'un coup d'oeil les trois repères optiquement rassemblés .Ceci peut servir à retrouver précisément un endroit dont on connait la définition angulaire par rapport à trois repères , soit par la carte soit par un précédent relevé conservé matériellement ou graphiquement On peut supprimer totalement les mécanisme=. et miroirs en montant un faisceau de fibres optiques sur chaque règle orienté chacun en bout de règle selon 50n axe ; ces 3 faisceaux indépendants se rassemblant par juxtaposition f superposition ou mélange des fibres dans un oculaire situé dans l'axe de visée de l'observateur , pour permettre la reconnaissance simultanée des 3 repères et leur coincidence Enfin , dans tous ces systèmes , on peut employeur à la place de la visée directe , une visualisation indirecte sur un écran translucide en focalisant par des lentilles les images en provenance des repères , comme sur certains boitiers d'appareils photographiques La figure 1 représente l'instrument à simple réflexion et avec secteurs circulaires , vu en plan et en coté la figure 2 représente le même instrument équipé en double réflexion la figure 3 une vue en perspective permettant de voir le trajet des rayons lumineux en double réflexion la figure 4 représente le positionnement sur la carte les figures 5 représentent la vision de l'oeil de l'observateur dans le cas d'un simple miroir 5a ou d'un double 5b . Selon une réalisation préférentielle du dispositif la figures 1 montre que , comme un stimographe s l'instrument est constitué de 3 branches rectilignes formant règles empilées (1) , (2) et Cet axe-pivot (4) est solidaire de la règle du dessous C3) et porte une roue dentée (5) -donc elle aussi solidaire de l'axe et de la reglette inférieure- de petit diamètre et comportant un nombre 'N' de dents . cette roue affleure å frottement doux au dessus de la règle supérieure ( 1 ) . Une roue dentée intermédiaire Une troisième roue dentée (7) de diamètre exactement double de la première et comportant un nombre de dents = 2N est montée follet et tangente la deuxième . Les axes de ces 3 roues sont montés successivement sur la droite milieu de la regle supérieure.Ces roues peuvent être en matériau transparent de préférence (on peut se passer de la roue intermédiaire en reliant la .La troisième roue (7) porte un miroir a double face réfléchissante fixé verticalement sur son diamètre et dont l'une des faces réfléchissante (tantot celle de droite ou celle de gauche) s'oriente constament et automatiquement dans l'axe de la bissectrice de l'angle formé par l'objet visé , le centre du miroir et l'oeil de l'observateur . (ce qui s'exprime aussi en disant que le miroir (8) tourne en restant parallèle à la bissectrice de l'angle entre les règles (1) et (3) s à la petite parallaxe près entre l'axe (4) et l'axe de (7) ) Un trait ou repère vertical est tracé au milieu de chaque face du miroir (8) dans le prolongement de l'axe de la roue (7) , et un viseur (10) formant guidon de tir de fusil , plus haut que le miroir (e) peut être placé en extrémité de l'axe de la règle Un double dispositif à friction , i serrage de frein cliquets ou w vis micromètrique (14) et La règle (3) porte un ergot (11) , éventuellement rétractable , cet ergot d'entrainement de la règle (2) solidarise provisoirement (2) et (3) pendant la première visée ( & droite , par exemple ) et redonne sa liberté à (3) pour la deuxième visée , apres bloquage de (2). Pour la visée , une poignée (16) , amovible par engagement dans des rainures , tubes ou queue d'aronde (17) fixées sur la règle de référence (1) , permet de tenir l'instrument à hauteur de l'oeil , et est retirée facilement pour l'application et la lecture sur carte . Dans cette poignée une molette peut 'engrener en périphérie du secteur circulaire (13) lui-mème cranté pour le faire tourner et faire varier l'angle entre (1) et (2)+(3) dans la première visée et entre Cette version possède un champ de vision important vers les ojets axés sur (3) , mais nécessite une visée directe précise dans l'alignement de (1) grace au guidon (10) , de plus elle ne permet de fixer que les angles supérieurs à 301 , ce qui est d'ailleurs bénéfique , car la précision du point sur la carte serait mauvaise avec des angles plus petits Pour certaines utilisations , une version plus précise est prévue En figure 2 et 3 , on peut voir que le dispositif peut recevoir 2 miroirs opposés (8) et (9) se comportant un peu comme ceux d'un sextant a la différence que (8) tourne d'un angle "alpha"/2 en restant perpendiculaire la bissectrice de l'angle "alpha" formé par (1) et (3) de maniere å renvoyer constament dans l'oeil de l'observateur les images des objets situés dans l'axe de (3) , å la parallaxe près , après réflexion à 90" dans le miroir (9) qui est fixe et perpendiculaire à l'axe de la règle (1) en étant légèrement incliné vers l'oeil de l'observateur Ceci permet de superposer les images provenant de l'axe de (3) avec celles en vision directe dans l'axe de (1) , sans avoir besoin de viseur ou de ligne de tir précise et , contrairement au sextant , permet d'avoir des angles en grandeur réelle ; par contre , le champ de vision des objet axés sur (3) se trouve diminué par rapport à celui de la version à un seul miroir La figure 3 représente , en perspective , le trajet plus complexe des rayons lumineux de la version d 2 miroirs La figure 4 représente le transfert sur la carte après avoir retiré la poignée amovible , et le positionnement des axes des regles , (2) et (3) sur leurs objets respectifs , la position de l'observateur peut être pointée au crayon à travers l'axe (4) qui est creux , et on peut même tracer une zone d'incertitude en maintenant le crayon appuyé et en faisant varier les coincidences des traits d'axe par rapport aux repères sur la carte entre leurs positions extrêmes visuellement admissibles Les figures 5 représentent : en 5a , ce que voit l'observateur avec la version à un seul miroir , c'est à dire le miroir (8) de biais dans lequel se réfléchit l'objet axe sur (3) au niveau du repère central et s au dessus , le guidon de visée (10) recouvrant l'objet en vision directe axé sur (1) En 5b l'observateur voit l'arrière non réfléchissant du miroir (8) , puis au dessus , le miroir (9) dans lequel se réfléchit le miroir (8) et l'objet axé sur (3) , et encore au dessus , l'objet axé sur (1) en vision directe Application du Procédé au moren du Dispositif 1) L'observateur choisit 3 amers de distance angulaire adjacente inferieure å 160 et superieure à 30 (120' et 30 pour la version 2) 2) I1 vise en visée directe l'amer situé au milieu 3) I1 écarte les 2 réglettes inférieures (2)+(3) d'un coté jusqu'a ce qu'il fasse coincider l'image des 2 premiers amers considérés 4) I1 bloque la réglette temoin (2) en position 5) I1 ramène la réglette motrice (3) de l'autre coté jusqu'au troisième amer et sa coincidence visuelle et bloque cette reglette. o) I1 enlève la poignée amovible (16) 7) I1 positionne la règle triple sur la carte en recherchant la coincidence des traits axiaux des reglettes avec leurs points remarquables respectifs figurants sur la dite carte. 8) Il pointe au crayon la position recherchée à travers l'axe creux de pivotement de l'instrument. R E V E N D I C A T I Ci N S 1) Procédé de mesure d'angles servant à frire le point pour la navigation ou la topographie , caractérisé en ce que l'observateur relève les 2 angles réels adjacents entre 3 repères remarquables , fixe ces angles sous forme matérielle en grandeur réelle , puis les positionne directement sur la carte , pour y rechercher la concordance des cotés desdits angles avec la représentation des repères visés en réalité , déterminant ainsi sa position qui se situe alors au sommet commun de ces angles , au moyen d'un unique dispositif instrumental 2) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication (1) caractérisé en ce que 3 règles ou axes graphiques simulant les cotés des angles sont orientés réellement 2 à 2 vers leurs points remarquables respectifs par surimpression optique de ces repères à la visée 3) Dispositif selon la revendication 2 , caractérisé en ce qu'il comporte 3 règles plates (1),(2) ou similaires empilées , pivotant autour d'un même point (4) proche d'une de leurs extrémités et dont la règle supérieure (i) servant de référence et d'axe de visée directe , porte , vers l'observateur un miroir mobile à double face réfléchissante (8) monte verticalement sur le diamètre d'une roue 4) Dispositif selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que 3 roues dentées (5) ,(7) , sont montées consécutives et tangentes sur la règle (1) , la roue (5) étant solidaire de la règle (3) par un pivot général vertical (4) traversant (1) et (2) , la roue (6) montée folle sur (1) inversant le mouvement de (5) , et , toujours montée sur (1) , la roue (7) (qui porte le miroir mobile (8)) possédant un diamètre et un nombre de dents exactement égal au double de celui de la roue (5) , pour donner au miroir (8) un mouvement angulaire réduit de moitié par rapport à l'angle réel entre (1) et (3) , et donc le maintenir constament parallèle à la bissectrice du dit angle 5) Dispositif selon les revendications 2 à 4 caractérisé en ce que un viseur formant guidon de tir (loi) est placé à l'extémité de l'axe de la règle (1) et que un trait ou repère vertical est tracé au milieu et de chaque coté du miroir à double face 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 , caractérisé en ce que , la règle (3) étant seule motrice du miroir mobile , un ergot (11) ou similaire rétractable éventuellement , solidarise provisoirement les 2 règles inférieures (2) et 7) Dispositif , selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 , caractérisé en ce que les règles (2) et (3) possèdent , à l'extrémité oIr se trouve le pivot , des secteurs circulaires débordants (12) et (13) , pouvant être gradués , sur lesquels peuvent s'appliquer des freins ou vis micromètriquee (14) et (15) , solidaires de (1) , pour bloquer respectivement (2) par rapport à (1), et C3 > et (8) par rappor-t à (1) de manière à fixer dans l'espace les 2 angles solides recherchés. 8) Dispositif , selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 , caractérisé en ce qu'une poignée (16) amovible par engagement sur ou dans la règle de référence (1) permet la prise en main et la visée , tout en étant retirée pour le positionnement sur la carte. 9) Dispositif , selon l'une quelconque des revendications 2 å 8 e caractérisé en ce que une ou deux molettes de réglage , manipulables par un doigt de la main porteuse , permettent d'écarter progressivement les règles 10) Dispositif , selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 , caractérisé en ce que les règles et les roues sont en matière transparente , et que le pivot central (4) est creux pour faciliter le travail à la carte et pointer au crayon la position 11) Dispositif , selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 , caractérisé en ce que les règles sont plus petites que nécessaire pour le travail à la carte , et peuvent mème être réduites à 3 cercles empilés possédant chacun un axe graphique , pour permettre une meilleure maniabilité à la visée en miniaturisant l'instrument et peuvent recevoir des rallonges ou être télescopiques pour englober les repères lointains sur la carte 12) Dispositif f selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 , caractérisé en ce que les règles et les accessoires peuvent ètre en matériaux solides et opaques , et que l'observateur applique , après les visées , une cieuxieme règle triple de transfert , en materiau léger , transparent et sans mécanisme , sous l'instrument lourd en faisant coincider l'axe principal (4) et les reglettes semblables , pour copier directement les angles et les transférer sur la carte de la même manière avec cette triple règle secondaire. 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à Il , caractérisé en ce que une feuille circulaire de préférence, , est appliquée sur ou sous l'instrument , centrée sur l'axe (4) et y reçoit une mémorisation graphique des angles entre les 3 repères , par impression ou par perforation , grace à des tampons encreurs radiaux ou à des pointes dépendant des regles (1) (2) et (3) ou encore par des traits , trous ou points tracés manuellement ou enfin en supprimant la règle (2) pour ne se servir seulement que de 2 règles , la (1) et la (3) successivement , de manière à conserver graphiquement la situation angulaire typique d'un endroit donné 14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 12 , caractérisé en ce que la roue intermédiaire (6) étant supprimée , une chaine ou courroie inextensible est tendue entre les roues (5) et (7) en forme-de roues dentées ou de poulies t crans en synchronisant leurs mouvements dans le même sens et dans un rapport 2 15) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 14 , caractérisé en ce que , pour se rapprocher du mécanisme d'un sextant , un miroir fixe (9) est placé vers l'extrémité de la règle (1) perpendiculairement å son axe et donc à l'oeil de l'observateur , et que le miroir (8) porté par la roue (7) reste perpendiculaire (et non plus parallèle) à la bissectrice de l'angle variable formé par (1) et (3) , de manière à renvoyer constament dans le miroir (9) et donc dans l'oeil de l'observateur les images des objets situés dans le prolongement de la règle (3) - selon les lois de la réflexion , de manière aussi à pouvoir superposer au niveau du miroir (P) l'objet en vision directe axé sur (1) avec l'objet axé sur- (3) . (Fi.- 2 et 3) 16) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 15 , caractérisé en ce que les 2 regles mobiles (2) et (3) sont chacune indépendemment motrices d'un système de trois roues dentées ou de poulies et courroies , et que les 2 miroirs mobiles peuvent être placés l'un derrière l'autre sur l'axe de visée (le plus lointain étant alors plus haut) , ou placés cote à cote , ou encore l'un sur l'instrument et l'autre dessous s de manière à voir d'un seul coup d'oeil les 3 repères optiquement rassemblés 17) Dispositif selon les revendications 2,7,8,9 ,11,12 et 13 , caractérisé en ce que le système optique à miroirs est remplacé par un système à 3 faisceaux de fibres optiques portés respectivement par les regles (1) 18) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 a 17 , caractérisé en ce que , au lieu d'utiliser la visée directe , un système optique à lentilles vient focaliser les rayons lumineux en provenance des repères sur un écran translucide pour que l'observateur puisse les y superposer en une image réelle