Brevet FR2706648A1 — publié le 19941223

CALCULATEUR DE NAVIGATION UTILISABLE EN PARTICULIER POUR L'APPRENTISSAGE DE LA NAVIGATION La présente invention concerne un calculateur de navigation utilisable en particulier pour l'apprentissage de la navigation de plaisance. Ce calculateur est notamment destiné à la navigation maritime mais peut également être utilisé en d'autres circonstances, par exemple pour la navigation aérienne. Pour diriger un navire en mer, il faut résoudre deux problèmes : savoir où se trouve le navire (c'est le problème du point) et déterminer la direction qu'il doit prendre pour se rendre à sa destination (c'est le problème de la route). La détermination de la position peut se faire à vue par le relevé des points remarquables de la côte (les amers). Une fois la localisation du navire déterminée sur une carte marine, il s'agit de déterminer la route à suivre par le navire. Les cartes marines indiquent le nord géographique ou nord vrai. Le nord magnétique, que sont sensés indiquer les compas de bord, est décalé dans l'espace et le temps par rapport au nord géographique d'un angle appelé déclinaison magnétique. Toute carte marine indique la déclinaison du lieu qu'elle représente. Le barreau aimanté du compas de bord d'un navire devrait s'orienter vers le nord magnétique. En fait il est toujours influencé par la masse des fers ou des champs magnétiques se trouvant à bord du navire et entrant dans la constitution des machines portées par le navire. Le barreau aimanté subit donc un effet perturbateur plus ou moins important et variable en fonction du cap suivi : c'est la déviation. La loi oblige tout navigateur à établir et afficher la courbe de déviation du compas de route. Cette courbe se présente en général sous la forme d'une sinusoïde. Enfin, un navire subit une dérive de sa route sous l'effet du vent et des courants. Cette dérive peut être bâbord ou tribord. Sachant que la rose du compas graduée de 0 à 3600 se lit dans le sens horaire, chacune des variables ci-dessus sera affectée d'un signe positif ou négatif selon qu'elle progresse en sens horaire ou en sens trigonométrique. La détermination de la route à suivre fait donc intervenir un calcul algébrique pour tenir compte de la déclinaison magnétique, de la déviation du compas et de la dérive du navire. Les calculs de route sont souvent source d'erreurs notamment chez les navigateurs plaisanciers débutants. Les paramètres de correction d'un cap compas, d'une route vraie, d'une route surface pouvant être positifs ou négatifs, il en résulte souvent une grande confusion pouvant amener à ajouter une valeur alors qu'elle devrait être déduite ou inversement. Ce genre d'erreur est suffisant pour perdre un navire. On connalt des règles de navigation qui visent à intégrer une ou plusieurs des variables citées. La plus connue en France est la règle dite "le rapporteur Breton". Cette règle permet d'intégrer la variation à une route ou à un cap mesuré. La variation est la somme de la déclinaison et de la déviation. La déviation variant en fonction du cap, la rectification n'est pas facile. Aucune de ces règles n'est capable de permettre le passage direct du cap compas au cap magnétique, du cap magnétique au cap vrai puis du cap vrai à la route surface, et inversement. Afin de remédier à cet inconvénient, on propose un dispositif permettant d'entrer dans le bon ordre les paramètres de navigation, d'en effectuer le calcul sans risque d'erreur et surtout d'enchaîner les calculs, un résultat partiel servant automatiquement de base à l'opération suivante. L'invention a donc pour objet un calculateur de navigation, qui se caractérise en ce qu'il comprend - une base pourvue d'un repère fixe, - une première échelle, dite échelle de cap, graduée en unités de mesure d'angle, portée par la base et mobile par rapport à cette base de façon à présenter une valeur angulaire donnée en vis-à-vis du repère de la base, - au moins une deuxième échelle, dite échelle de correction, graduée en unités de mesure d'angle, portée par la base et mobile par rapport à cette base de façon à présenter une valeur angulaire donnée, positive ou négative, en vis-à-vis du repère de la base, cette deuxième échelle étant pourvue d'un repère permettant de faire coïncider l'origine de ses valeurs angulaires avec le repère fixe de la base, - des premiers moyens permettant de bloquer la première échelle par rapport à la base, - des deuxièmes moyens permettant de rendre la première et la deuxième échelle solidaires l'une de l'autre. Le calculateur peut comprendre deux échelles de correction, l'une de ces échelles de correction étant destinée à corriger une route ou un relèvement, l'autre échelle de correction étant destinée à faire valoir une route ou un relèvement, les valeurs angulaires de ces deux échelles de correction étant de signes contraires l'une par rapport à l'autre. Les échelles sont avantageusement inscrites circulairement sur des disques mobiles en rotation autour d'un même axe passant par leur centre et supporté par la base. De préférence, la première échelle est disposée sur un premier disque et, le calculateur comprenant deux échelles de correction, ces deux échelles de correction sont disposées sur un deuxième disque. Les premiers moyens peuvent être constitués par une pince qui bloque le premier disque lorsqu'elle est en position de repos et qui libère ce premier disque lorsqu'elle est actionnée. Les deuxièmes moyens peuvent comprendre un organe solidaire de l'un des disques, cet organe possédant, en position de repos, des moyens d'entraînement de l'autre disque et, lorsqu'il est actionné, laissant les disques libres l'un par rapport à l'autre. De préférence, la base possède une zone réservée pour une courbe de déviation de navire. La base peut également comporter une zone réservée à l'inscription des résultats donnés par le calculateur. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 donne une vue d'ensemble d'un calculateur de navigation selon l'invention - les figures 2 et 3 représentent des détails de réalisation du calculateur de navigation selon l'invention - les figures 4 à 7 illustrent le fonctionnement du calculateur de navigation selon l'invention. Le calculateur de navigation représenté à la figure 1 comprend une base 1 constituée d'une plaque plane par exemple en polychlorure de vinyle (PVC) pourvu d'un évidement 18. Deux disques transparents 2 et 3 sont montés mobiles en rotation autour d'un axe commun 4 passant par leur centre. Les disques sont de diamètres différents pour pouvoir être manipulés plus facilement. Le disque inférieur 2, de plus grand diamètre, est gradué de 0 à 360" selon une échelle circulaire. Le disque supérieur 3, de plus petit diamètre, porte deux échelles graduées en unités de mesure d'angle, disposées circulairemente sur des fractions d'arc de cercle. Ces deux échelles sont diamétralement disposées sur le disque 3. Un diamètre 19 du disque 3, inscrit sur ce disque, définit les origines pour ces deux échelles. Les échelles du disque 3 couvrent des secteurs angulaires 20 et 21 allant de -300 à + 300 ce qui est suffisant pour les corrections à effectuer. Les disques 2 et 3 peuvent être réalisés en polyméthacrylate imprimé en sérigraphie. Sur la base est gravé un trait 5 ayant pour origine l'axe 4 commun aux disques 2 et 3. Ce trait 5, complété par une flèche 6, sert de repère pour les différentes échelles angulaires. Lorsque l'origine des angles sur le secteur 20 se trouve confondu avec le trait 5, la partie gauche de ce secteur est graduée positivement et sa partie droite est graduée négativement. Le secteur 20 servira à corriger une route, un relèvement. Lorsque l'origine des angles sur le secteur 21 se trouve confondu avec le trait 5, la partie gauche de ce secteur est graduée négativement et sa partie droite est graduée positivement. Le secteur 21 servira à faire valoir une route, un relèvement. Les disques 2 et 3, montés sur leur axe commun 4, peuvent pivoter indépendamment mais peuvent aussi être solidarisés en rotation par pincement entre le pouce et l'index de l'opérateur au travers de l'évidement 18 disposé de manière à pouvoir réaliser cette opération. Des organes mécaniques peuvent bien sur être utilisés pour faciliter les interventions. La différence de diamètre des deux disques permet de les manoeuvrer individuellement ou solidairement et d'en immobiliser un pendant que l'autre tourne. La base peut avantageusement comporter la'courbe 17 de déviation du compas magnétique du bateau et une grille 7 permettant d'inscrire temporairement les données du calcul de navigation. Le calculateur est basé sur le théorème de Chasles qui s'énonce selon la relation algébrique suivante Cv = Cc + d + D Cv étant le cap vrai, Cc le cap compas, d la déviation du compas et D la déclinaison magnétique, les valeurs d et D pouvant être positives ou négatives. En corollaire du théorème de Chasles, on peut écrire Cc = Cv - d - D. La grille 7 permet d'afficher, dans ses différentes cases, les termes de l'équation. La case 8 est réservée à l'inscription du cap compas Cc ou du relèvement compas Zc. Dans la case 9 on inscrit la déviation d du compas magnétique, dans la case 10 la cap magnétique Cm, dans la case 11 la déclinaison magnétique du lieu D, dans la case 12 le cap vrai Cv ou le relèvement vrai Zv, dans la case 13 la dérive due au vent der et dans la case 14 la route suivie à la surface de l'eau par le navire Rs. Une double indication matérialise sur la base le sens d'enchaînement des opérations sous la forme de deux flèches 15 et 16. La flèche 15 indique le sens d'enchaînement des opérations lorsqu'on veut faire valoir une route, un relèvement. La flèche 16 indique le sens d'enchaînement des opérations lorsqu'on veut corriger une route, un relèvement. L'utilisation de couleurs facilite l'utilisation du calculateur. Ainsi on peut colorier en une même couleur (par exemple en vert) la flèche 16 indiquant l'opération de correction d'une route ou d'un relèvement et le secteur 20 qui lui correspond. On peut de même colorier en une même couleur (par exemple en rouge) la flèche 15 indiquant l'opération consistant à faire valoir une route ou un relèvement et le secteur 21 qui lui correspond. Les graduations de signes contraires des secteurs 20 et 21 permettent l'inversion automatique des signes de polarité selon le sens du calcul. Le calculateur de navigation représenté à la figure 1 est utilisable tel quel. Des améliorations rendent son utilisation plus aisée sur un navire. Ces améliorations sont notamment décrites par les figures 2 et 3. La figure 2 représente, vue de côté et en coupe, une pince 22 permettant de bloquer en rotation le disque 2. La pince comprend une première lame métallique plane 23 à l'extrémité de laquelle est fixée, par exemple par soudage, une seconde lame métallique 24 en forme de U et à effet ressort. La fixation des deux lames se fait selon l'une des branches du U de la lame 24. L'autre branche est fixée, par exemple par collage, sur la base 1. En position de repos, la pince 22 presse le disque inférieur 2 en une zone de sa périphérie, ce qui bloque tout mouvement de rotation de ce disque. Lorsque la pince est actionnée, c'est-à-dire lorsqu'on presse l'extrémité 25 de la lame 23, le contact mécanique de la pince avec le disque 2 est interrompu et on peut tourner le disque 2. La figure 3 représente, vu de côté et en coupe, un bouton 26 solidaire du disque 3 et permettant de laisser les disques 2 et 3 indépendants l'un de l'autre lorsqu'il est actionné. Le bouton 26 peut être en PVC et collé sur le disque 3 ou faire partie intégrante de ce disque. L'axe 4 repose sur la face supérieure de la base 1 grâce à un épaulement 27 et possède une extrémité 28 qui se loge dans le trou 29 prévu dans la base 1. Une vis 30 à large tête assure, à partir de la face inférieure de la base 1, la fixation de l'axe 4. L'axe 4 et la vis 30 peuvent être en bronze. L'axe 4 se termine, du côté opposé à la vis 30, par une partie élargie 31 qui recouvre l'intérieur du bouton 26 qui présente une cavité circulaire 32 dirigée vers le haut. Un ressort métallique 33, en forme de cuvette percée est enfilé sur l'axe 4 et est fixé, par exemple par collage de sa partie centrale, sur la face inférieure de la partie élargie 31. En position de repos, la périphérie du ressort 33 appuie sur le bouton 26. Dans ce cas, le disque 3 est pressé sur le disque 2. Lorsque le bouton 26 est actionné, c1 est-à-dire lorsqu'on le tire vers le haut, on désolidarise les disques 2 et 3. Des rondelles en plastique 34 et 35, centrées autour de l'axe 4, sont disposées respectivement entre la base 1 et le disque 2 d'une part, et entre le disque 2 et le disque 3 d'autre part. On va décrire maintenant la méthode à suivre pour corriger un cap compas puis pour faire valoir une route. Pour corriger un cap compas après avoir défini la position du navire, on inscrit d'abord dans les cases de la grille réservées à cet effet les paramètres connus, c'est-à-dire : Cc, d, D et der. A partir de ces paramètres on veut connaître le cap magnétique Cm, le cap vrai Cv et la route surface Rs. A titre d'exemple, on a indiqué à la figure 4 des valeurs de Cc (900), d (- 30 donné par la courbe 17 de la figure 1), D (+ 100, valeur indiquée par la carte marine) et der (+ 70, dérive estimée en fonction du vent) dans les cases 8, 9, 11 et 13. On fait tourner le disque inférieur 2 (après avoir actionné la pince 22 le cas échéant, voir la figure 2) pour faire colncider la valeur 900 avec le repère 5. On bloque le disque 2 dans cette position, par exemple en relâchant la pince 22. C'est ce que montre la figure 4. Tout en maintenant le disque 2 bloqué, on fait tourner le disque 3 (en actionnant le bouton 26 le cas échéant, voir la figure 3)pour amener le secteur 20 "Corriger une route" en position de lecture et afficher -3 0 face au repère 5. C1 est ce que montre la figure 5. On débloque alors le disque 2 et, les disques 2 et 3 étant solidarisés (soit par pincement au travers de l'évidement 18, soit en laissant le bouton 26 au repos), on fait tourner ensemble les deux disques jusqu'à ramener le diamètre 19 du disque 3 face au repère 5 de la base. On lit maintenant sur le disque 2, face au repère 5, la valeur de Cm soit 870 que lton inscrit dans la case 10 de la grille 7. C'est ce que montre la figure 6. La manipulation est la même pour passer du cap magnétique au cap vrai par l'intermédiaire de la déclinaison D : 870+10"=970 que l'on inscrit dans la case 12, puis pour passer du cap vrai à la route surface par l'intermédiaire de la dérive der : 970+7"=1040 que l'on inscrit dans la case 14. C'est ce que montre la figure 7. Pour faire valoir une route on effectue le cycle d'opérations inverse. On part de la route surface ou du cap vrai pour trouver le cap compas. On reprendra pour faire la démonstration les mêmes valeurs que précédemment. On fait d'abord tourner le disque 2 pour afficher Rs=1040 en face du repère 5 (voir la figure 7). On maintient bloqué le disque 2 et on fait tourner le disque 3 pour amener le secteur 21 "Faire valoir une route" en position de lecture et afficher der = + 7" face au repère 5. On débloque le disque inférieur 2 et on solidarise les disques 2 et 3. On fait tourner ensemble les deux disques jusqu'à amener le diamètre 19 du disque 3 face au repère 5 de la base. On lit alors sur le disque 2, face au repère 5, la valeur du cap vrai, Cv = 970. L'appareil a bien réalisé l'opération algébrique 104 -(+7 ). Le calcul peut ensuite continuer jusqu'au cap compas Si nécessaire. La manipulation du calculateur est la même pour tout l'enchaînement en remarquant que, lorsque ce secteur affiche + , on retranche et lorsqu'il affiche - , on ajoute. La fonction d'inversion des signes + et - est effective. L'appareil fonctionnerait de la même façon si le disque 2 était gradué dans le sens trigonométrique. I1 suffirait tout simplement d'inverser les échelles des secteurs du disque 3 de façon que ce qui est positif devienne négatif et inversement. Tout ce qui a été dit pour les calculs de route (Cc, Cm, Cv) reste vrai pour les calculs de relèvement. REVENDICATIONS 1. Calculateur de navigation, caractérisé en ce qu'il comprend - une base (1) pourvue d'un repère fixe (5), - une première échelle, dite échelle de cap, graduée en unités de mesure d'angle, portée par la base et mobile par rapport à cette base de façon à présenter une valeur angulaire donnée en vis-à-vis du repère de la base, - au moins une deuxième échelle, dite échelle de correction, graduée en unités de mesure d'angle, portée par la base et mobile par rapport à cette base de façon à présenter une valeur angulaire donnée, positive ou négative, en vis-à-vis du repère de la base, cette deuxième échelle étant pourvue d'un repère (19) permettant de faire coïncider l'origine de ses valeurs angulaires avec le repère fixe (5) de la base, - des premiers moyens permettant de bloquer la première échelle par rapport à la base, - des deuxièmes moyens permettant de rendre la première et la deuxième échelle solidaires l'une de l'autre. 2. Calculateur de navigation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux échelles de correction, l'une de ces échelles de correction étant destinée à corriger une route ou un relèvement, l'autre échelle de correction étant destinée à faire valoir une route ou un relèvement, les valeurs angulaires de ces deux échelles de correction étant de signes contraires l'une par rapport à l'autre. 3. Calculateur de navigation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les échelles sont inscrites circulairement sur des disques (2, 3) mobiles en rotation autour d'un même axe (4) passant par leur centre et supporté par la base. 4. Calculateur de navigation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première échelle est disposée sur un premier disque (2) et, le calculateur comprenant deux échelles de correction, ces deux échelles de correction sont disposées sur un deuxième disque (3). 5. Calculateur de navigation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premiers moyens sont constitués par une pince (22) qui bloque le premier disque (2) lorsqu'elle est en position de repos et qui libère ce premier disque lorsqu'elle est actionnée. 6. Calculateur de navigation selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent un organe (26) solidaire de l'un (3) des disques, cet organe possédant, en position de repos, des moyens d'entraînement de l'autre disque (2) et, lorsqu'il est actionné, laissant les disques libres l'un par rapport à l'autre. 7. Calculateur de navigation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la base (1) possède une zone réservée pour une courbe de déviation (17) de navire. 8. Calculateur de navigation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la base (1) comporte une zone (7) réservée à l'inscription des résultats donnés par le calculateur.