Brevet FR2628203A1 — publié le 19890908

RÉPUBLIQUE FRAN AISE N' de. publication: 2 628 203 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N' d'enregistrement national 88 02528 PARIS (f)Int CI': G 01 C 21/06. DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt: 1er mars 1988.) Demandeur(s) : POIRIER Alain. - FR. ( Priorité Inventeur(s): Alain Poirier. ) Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " n5 36 du 8 septembre 1989. ) Références à d'autres documents nationaux appa- rentés ( Titulaire(s): M Mandataire(s) Cabinet Moutard. ( Procédé et dispositif pour la détermination du " cap avec vent" d'un aérodyne. @ Le dispositif selon l'invention fait intervenir un élément de support comprenant deux roses des vents coaxiales, dont l'une -Ohl' -20%'* 0 +20% en0% 102 est affectée au cap sans vent et l'autre 104 sert à 1 i;; l'indication du cap avec vent, ainsi qu'une pluralité de cou- 2 ronnes 105 pouvant se monter rotatives coaxialement auxdites 4 _ roses des vents 102... 104 et dans l'espace coronal compris - - _ 19 entre celles-ci. Chacune des couronnes 105 correspond à une - situation particulière de l'aérodyne déterminée par un rapport 7 vitesse vent/vitesse propre de l'aérodyne et présente un index. 9 106 destiné à être orienté selon le gisement du vent Une î1 10 série de traits 107 assure la correspondance entre les roses I des vents 102 et 104. L'invention permet de simplifier considérablement la déter- 20 2 O mination du cap avec vent d'un aérodyne. 2 Coe N "' -"":. 0nbOrnv1 PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA DETERMINATION DU "CAP AVEC VENT" D'UN AERODYNE. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la détermination du "cap avec vent" d'un aérodyne et, éventuellement, du "temps estimé avec vent" que doit mettre cet aérodyne pour parcourir un trajet compris entre deux repères géographiques, cette détermination étant effectuée à partir du "cap sans vent" et du "temps estimé sans vent". On rappelle tout d'abord que le "cap sans vent" est le cap que suivrait l'aérodyne en l'absence de vent. Pour pouvoir effectuer la même route en présence de vent, l'aérodyne doit effectuer une correction de dérive et suivre un cap fictif appelé "cap avec vent". Le "temps estimé sans vent", une fois corrigé en fonction du vent, conduit au "temps estimé avec vent". Traditionnellement, la détermination du cap et du temps avec vent fait appel, soit à un calcul mental, soit à une cons- truction géométrique, soit à l'utilisation d'un abaque ou d'une calculatrice. Il s'avère cependant que ces méthodes, qui doivent être souvent appliquées par le pilote au cours du pilotage, sont particulièrement incommodes. Elles néces- sitent une charge de travail, font habituellement appel à des manipulations et comportent des risques d'erreur. -2- L'invention a donc plus particulièrement pour but de réduire ces inconvénients en simplifiant au maximum les susdites déterminations. Elle part de la constatation que les corrections de dérive et de temps estimé sont effectuées par compositions vecto- rielles dans lesquelles les angles ne dépendent pas de la valeur absolue des grandeurs vectorielles mais de leur valeur relative, chaque grandeur pouvant être divisée par la vitesse propre de l'aérodyne (vitesse par rapport à l'air). Cette propriété permet de faire apparaître le rapport entre la vitesse du vent et la vitesse propre de l'aérodyne, rapport qui permet de définir une situation de l'aérodyne à laquelle correspond une correction de dérive déterminée, pour chaque position relative de l'aérodyne et du vent. A partir de la valeur de ce rapport, la situation de l'aéro- dyne peut être déterminée grâce à une table de correspondan- ce ou même d'un abaque présentant en coordonnées les valeurs successives de la vitesse propre de l'aérodyne et de la vitesse du vent et une série de courbes indiquant chacune une situation préétablie de 1'aérodyne. Du fait que l'on peut connaître la vitesse du vent, grâce à des informations météorologiques, et la vitesse propre de l'avion, cette détermination peut être effectuée juste avant le vol ou pendant le vol. Une fois que le choix de la situation a été déterminé, la correction de dérive est fonction de la position relative du cap sans vent de l'aérodyne et de la direction du vent et. uniquement de celle-ci: à une position relative correspond une correction de dérive et une seule. Le Demandeur a démontré qu'il était possible, pour éviter le calcul du cap avec vent, en"ajoutant au cap sans vent la -3- correction de dérive, d'utiliser un système de correspondan- ce associant à un cap sans vent un cap avec vent, sans expliciter la correction. Le procédé selon l'invention se base sur ces constatations et comprend donc les phases opératoires suivantes: - la détermination d'une situation de l'aérodyne correspon- dant à la valeur du rapport vitesse vent/vitesse propre de l'aérodyne, à l'aide d'une première table de correspondan- ce préétablie; et - la construction géométrique d'une somme vectorielle entre un premier vecteur unitaire orienté selon le cap sans vent, et d'un second vecteur défini, en module et en sens, à l'aide d'une seconde table de correspondance, en fonction de ladite situation et du gisement du vent, le vecteur résultant de cette somme vectorielle indiquant alors le cap avec vent de l'aérodyne. Avantageusement, la susdite seconde table de correspondance fournira en outre une grandeur représentative d'une correc- tion, par exemple en pourcentage, du temps que mettra l'aérodyne pour effectuer son trajet. Pour effectuer la mise en oeuvre du procédé précédemment défini, l'invention propose un dispositif faisant interve- nir un élément de support comprenant deux roses des vents coaxiales, dont l'une est affectée au cap sans vent et l'autre sert à l'indication du cap avec vent, ainsi qu'une pluralité de couronnes pouvant se monter rotatives coaxiale- ment auxdites roses des vents et dans l'espace coronal compris entre celles-ci, chacune de ces couronnes correspon- dant à une situation particulière de l'aérodyne, déterminée par un rapport vitesse vent/vitesse de l'aérodyne, et présentant un index destiné à être orienté selon le gisement du vent ainsi qu'une série de traits établis de manière à - 4 - assurer la correspondance entre la rose des vents correspon- dant au cap sans vent et la rose des vents correspondant au cap avec vent. En outre, à chacun des susdits traits pourra être affectée une valeur, par exemple en pourcentage, représentative de la correction de temps à apporter. Il est clair que grâce à ce dispositif, une fois la couronne déterminée et montée sur le support, avec l'index correcte- ment orienté selon le gisement du vent (opérations qui peuvent être exécutées juste avant le départ), aucune opéra- tion ou manipulation n'est plus nécessaire, l'opérateur pouvant lire directement, en regard du cap sans vent, le cap avec vent et la correction de temps estimé, et ce, quel que soit le cap sans vent. Un mode de réalisation de ce dispositif sera décrit ci- après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence au dessin annexé dans lequel: La figure unique est une vue de face d'un dispositif selon l'invention incluant en outre un abaque de détermination du rapport vitesse vent/vitesse propre de l'aérodyne et un abaque de détermination du temps estimé avec vent. Tel que représenté sur ce dessin, le dispositif comprend tout d'abord un support plan 101 tel que, par exemple, une feuille en matière plastique transparente de forme rectangu- laire, dont la face supérieure est dépolie de manière à permettre l'écriture au crayon et l'effaçage à la gomme. Sur ce support sont inscrits deux cercles coaxiaux de diffé- rents diamètres, associés à deux roses des vents respecti- ves, à savoir: - un premier cercle 102 délimitant un disque 103 gradué de 0 à 33 (0 à 360 ) selon une première rose des vents affectée au cap sans vent, et - un deuxième cercle 104, de diamètre plus important, gradué de 0 à 33 (0 à 360 ) selon une deuxième rose des vents destinée à la lecture du cap avec vent. Entre ces deux cercles est montée rotative une couronne coaxiale 105 de faible épaisseur qui comporte, d'une part, un repère 106 permettant son orientation selon le gisement du vent et, d'autre part, une série de traits 107 destinés à établir une relation entre les deux roses des vents. A chacun de ces traits 107 sont en outre affectées des indica- tions de correction du temps estimé, affecté d'un signe. Ces indications sont exprimées en pourcentage et/ou en secondes perdues ou gagnées par minute. La couronne 105 fait partie d'un jeu de couronnes pouvant se monter de façon amovible sur le support 101, chacune de ces couronnes correspondant à un rapport déterminé entre la vitesse du vent et celle de l'aérodyne, et étant identifiée par un nombre guide 108 défini par le produit du facteur de base (temps en minutes pour parcourir un mille nautique) par la vitesse du vent exprimée en noeuds. Avantageusement, ces couronnes 105 pourront être empilées autour du disque et être maintenues sur le support 101 par un dispositif (non représenté) conçu de manière à pouvoir les retirer ou les fixer tout en permettant leur rotation ainsi que leur maintien dans la position choisie. Dans cet exemple, sur le support 101, est également inscrit un abaque 109 portant en abscisse 110, la vitesse du vent en noeuds et en ordonnée 111, la vitesse de l'aéronef selon les unités habituelles (par exemple en noeuds ou en km/h); une série de traits 112 reliant les points correspondant au même rapport (vitesse vent/vitesse de l'aérodyne) exprime le 6- nombre guide 113 qui servira à désigner la couronne 105 à utiliser (dans cet exemple, la couronne utilisée porte le nombre guide 15). Un second abaque 115 également inscrit sur le support 101 porte en abscisse 116 les pourcentages de correction (8) (qui correspondent à ceux indiqués sur la couronne 105) et en ordonnées 117 des temps de vol estimés.; des traits 118 relient les points correspondant au même temps de vol. La lecture du temps de vol estimé avec vent s'obtient alors selon la procédure suivante: - la détermination du trait 118 correspondant au temps de vol estimé sans vent, à l'aide de la graduation portée en ordonnée 117; - la détermination de l'intersection de ce trait avec la ligne de pourcentage de correction 119 (échelle portée en abscisse) qui correspond au pourcentage lu sur la couronne ; - la lecture sur la graduation portée en ordonnée, de la valeur située au même niveau que ladite intersection, cette valeur étant représentative du temps estimé avec vent. Le dispositif précédemment décrit peut en outre comprendre, comme représenté, un petit disque 122 monté rotatif sur le support 101 coaxialement à la couronne 105, et portant un premier système de coordonnées rectangulaires 123 dont l'un des axes est muni d'un repère et un deuxième système de coordonnées 124, en traits interrompus, dont les deux axes s'étendent respectivement selon les bissectrices du premier repère 123. Ce disque 122, qui est monté sur le support 101 avec frottement sec, est plus particulièrement destiné à faciliter les procédures de prise de terrain. -7- L'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédem- ment décrit. Ainsi, selon une variante, ce dispositif pourrait comprendre des moyens permettant la lecture du cap avec vent, selon deux vitesses du véhicule, par exemple une vitesse de croi- sière et une vitesse d'approche. Ces moyens pourraient alors faire intervenir, sur le même support, deux systèmes de double rose des vents indépen- dants, admettant le même jeu de couronnes, chaque couronne correspondant à un seul nombre guide. Avantageusement, chaque couronne pourra porter, sur chacune de ses faces, des repères pour déterminer le cap avec vent. Sur l'une de ces faces, les corrections de temps pourront être exprimées en pourcentage de correction et seront alors destinées aux vitesses de croisière, et sur l'autre face, ces corrections seront exprimées en temps (ou secondes) perdu ou gagné par minute, ces corrections étant destinées aux vitesses d'approche. Il apparaît clairement que, tel que précédemment décrit, le dispositif selon l'invention offre, pour un coQt relative- ment modéré, une aide appréciable à la navigation aérienne (avions, hélicoptères, ultra légers motorisés). -8- Revendications 1. Procédé pour la détermination du cap avec vent d'un aérodyne, caractérisé en ce qu'il comprend les phases opératoires suivantes - la détermination d'une situation de l'aérodyne correspon- dant à la valeur du rapport vitesse vent/vitesse propre de l'aérodyne, à l'aide d'une première table de correspondan- ce préétablie (109); et - la construction géométrique d'une somme vectorielle entre un premier vecteur unitaire orienté selon le cap sans vent, et d'un second vecteur défini, en module et en sens, à l'aide d'une seconde table de correspondance (couronne 105), en fonction de ladite situation et du gisement du vent, le vecteur résultant de cette somme vectorielle indiquant alors le cap avec vent de l'aérodyne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite seconde table de correspon- dance (105) fournit en outre une grandeur représentative d'une correction de temps à apporter au temps que mettrait l'aérodyne pour effectuer son trajet en l'absence de vent. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il fait intervenir un élément de support comprenant deux roses des vents coaxiales, dont l'une (102) est affectée au cap sans vent et l'autre (104) sert à l'indication du cap avec vent, ainsi qu'une pluralité.. de couronnes (105) pouvant se monter rotatives coaxialement auxdites roses des vents (102, 104) et dans l'espace coronal compris entre celles- ci, chacune de ces couronnes (105) correspondant à une situation particulière de l'aérodyne déterminée par un rapport vitesse vent/vitesse de l'aérody- ne, et présentant un index (106) destiné à être orienté 9- selon le gisement du vent ainsi qu'une série de traits (107) établis de manière à assurer la correspondance entre la rose des vents correspondant au cap sans vent (102) et la rose des vents correspondant au cap avec vent (103). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les susdites couronnes (105) portent des indications relatives à des corrections de temps à apporter au temps que mettrait l'aérodyne pour effectuer son trajet en l'absence de vent, ces indications étant associées à au moins une partie des susdits traits (107). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant d'empiler les susdites couronnes (105) coaxialement aux susdites roses des vents et de les maintenir sur le susdit support (101), de manière à pouvoir les retirer ou les fixer tout en permettant leur rotation ainsi que leur maintien dans la position choisie. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'à chacune des couronnes (105) est affecté un nombre guide (108) qui consiste en le produit d'un facteur de base (temps en minutes pour parcourir un mille nautique) par la vitesse du vent exprimée en noeuds. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le susdit support (101) comporte un premier abaque (109) permettant de déterminer le susdit nombre guide et donc la couronne correspondante (105) en fonction de la vitesse du vent et de la vitesse de l'aérody- ne. 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le susdit support comporte un second abaque (115) permettant de déterminer le temps de vol estimé - 10 - avec vent en fonction du temps de vol estimé sans vent et des valeurs correctives indiquées sur les susdites couronnes (105). 9. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un petit disque (122) coaxial aux susdites roses des vents sur lequel est indiqué un repère comprenant deux axes perpendiculaires (123) ainsi que leurs bissectrices (124). 10. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, sur un même support (101), deux ensembles de détermination de cap avec vent et de correction de temps, ces deux ensembles comportant chacun deux roses des vents et des moyens permettant un montage rotatif coaxial de couronne (105) appartenant à un même jeu, ces deux ensembles étant respectivement affectés à deux vitesses différentes de l'aérodyne. 4 6zo 611t _1, L ", M 9 _t.. %07+ /OZ + 0 /oOZ:- /O- (C oz 01 9-2 '0 O9010--.O 9L/I ú09Zg t92'1.1O úOZB%9%