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Gene Or Protein
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Etre
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Est A
(2)
[8][_]
CES
(1)
[9][_]
DANS
(1)
[10][_]
Reli
(1)
[11][_]
Lic
(1)
[12][_]
Polymer
(2/ 17)
[13][_]
Rayon
(16)
[14][_]
Araldite
(1)
[15][_]
Physical
(12/ 14)
[16][_]
de-100 Hz
(2)
[17][_]
300 Hz
(2)
[18][_]
5 minutes of arc
(1)
[19][_]
de 200 Hz
(1)
[20][_]
5 m
(1)
[21][_]
1 l
(1)
[22][_]
17 s
(1)
[23][_]
de 1 mm
(1)
[24][_]
de 0,18 mm
(1)
[25][_]
de 9 mm
(1)
[26][_]
de 7 mm
(1)
[27][_]
15 N
(1)
[28][_]
Molecule
(6/ 9)
[29][_]
DES
(4)
[30][_]
monter
(1)
[31][_]
ice
(1)
[32][_]
indium
(1)
[33][_]
lead zirconate
(1)
[34][_]
titanate
(1)
[35][_]
Generic
(2/ 4)
[36][_]
epoxide
(2)
[37][_]
metal
(2)
[38][_]
Organism
(3/ 3)
[39][_]
propor
(1)
[40][_]
devia
(1)
[41][_]
pales
(1)
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Disease
(1/ 1)
[43][_]
Rupture
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2515073A1
Family ID 1978893
Probable Assignee British Aerospace
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MECANISME D'ENTRAINEMENT PAR OSCILLATIONS, NOTAMMENT
GYROSCOPE EQUIPE D'UN LASER A ANNEAU
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN MECANISME D'ENTRAINEMENT PAR OSCILLATIONS,
NOTAMMENT UN GYROSCOPE EQUIPE D'UN LASER A ANNEAU.
LEDIT MECANISME PRESENTE UN ELEMENT FLEXIBLE 12 DONT UNE PREMIERE
PARTIE 14 EST ASSUJETTIE A UN REPERE VIS-A-VIS DUQUEL UN ORGANE 1 EST
ENTRAINE, ET UNE SECONDE PARTIE 15 ASSUJETTIE A CET ORGANE 1. CES
PARTIES 14, 15 SONT SOLIDARISEES PAR DES PREMIERS ELEMENTS DE LIAISON
17 DETERMINANT POUR L'ESSENTIEL L'ELASTICITE DE L'ELEMENT FLEXIBLE 12
ET PAR DES SECONDS ELEMENTS DE LIAISON 18 DONT LA DIMENSION, DANS LA
DIRECTION D'ENTRAINEMENT 19, EST INFERIEURE A LA DIMENSION
CORRESPONDANTE DES PREMIERS ELEMENTS 17. AU MOINS L'UN DES SECONDS
ELEMENTS 18 EST MUNI D'UN MOYEN D'ENTRAINEMENT.
APPLICATION NOTAMMENT AUX GYROSCOPES A LASERS A ANNEAUX.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention se rapporte, d'une maniere generale, a des
mecanismes d'entrainement par oscillations, bien qu'elle soit
particulierement appliquee a des gyroscopes equipes de lasers a
anneaux dont il sera particulierement question dans le cadre du
present memoire Il est cependant
evident que cette invention connait une application conside-
rablement plus large.
D'une maniere bien-'connue, un laser a anneau utilise deux faisceaux
de lumiere ciui sont propages dans des sens opposes autour de l'anneau
appele aussi "cavite" Cette cavite presente typiquement une forme
triangulaire ou rectangulaire, et elle peut etre d'une construction
modulaire ou d'un seul tenant Dans un laser a anneau modulaire, l'une
des ailes} ou une partie de cette derniere est constituee par un laser
engendrant les faisceaux de lumiere propages en sens opposes, qui sont
transmis au reste de l'anneau par des vitres a angle de Brewster ou
angle de polarisation Dans une cavite d'un seul tenant, les ailes de
l'anneau communiquent directement les unes avec les autres et cet
anneau est empli d'un fluide a effet laser qui produit les faisceaux
de lumiere souhaites
se propageant dans des sens opposes.
Dans un laser ideal a anneau, la difference de frequence entre les
faisceaux de lumiere est egale a zero lorsque 1 'anneau est
stationnaire, mais elle varie au-dela de zero lorsque cet anneau est
mis en rotation autour d'un
axe de sensibilite qui est un axe s'etendant perpendiculaire-
ment au plan dudit anneau Par consequent, la difference de frequence
entre les deux faisceaux de lumiere se propageant
dans des sens opposes est proportionnelle a la vitesse angu-
laire de l'anneau autour de son axe de sensibilite De ce fait, un
laser a anneau est capable de fonctionner comme un gyroscope a deux
degres de liberte Dans la pratique cependant, les lasers a anneaux
presentent de nombreux defauts qui affectent leur performance,et la
plupart de ces defauts est liee dans une certaine mesure a la quantite
de lumiere qui est perdue dans les faisceaux se propageant dans des
sens opposes et traversant l'anneau L'un des effets les plus
dominants, et donc inopportuns,est ce qu'on appelle le "captage"
qui est du a la lumiere dispersee de chaque faisceau interfe-
rant avec le faisceau oppose, supprimant ainsi la difference de
frequence a de basses vitesses angulaires et rendant cette difference
de frequence non lineaire juste au-dessus de la
frequence de captage.
Dans un gyroscope dote d'un laser a anneau, les fais-
ceaux de lumiere se propageant dans des sens opposes sont diriges
autour de l'anneau bar des miroirs places aux zones
de transition entre des ailes adjacentes dudit anneau Norma-
lement, l'un de ces miroirs est doue d'un pouvoir de transmis-
sion partielle, ce qui fait qu'une partie de chaque faisceau le
traverse pour produire un faisceau lumineux de sortie, les deux
faisceaux lumineux de sortie etant combines pour produire des franges
d'interference qui peuvent etre comptees par un
photodetecteur Le nombre de franges est directement propor-
tionnel a l'angle total auquel l'anneau a ete mis en rotation, a
condition cependant que les deux faisceaux de lumiere soient
completement dissocies Le rapport entre ce nombre de franges et chaque
angle unitaire de rotation est connu comme etant le facteur d'echelle
Du fait du captage, aucune frange n'apparaitra jusqu'au seuil de
captage et le facteur d'echelle sera non lineaire pour une plage de
vitesses angulaires situee au-dessus
de ce seuil de captage, ces deux phenomenes affectant notable-
ment la precision du gyroscope equipe d'un laser a anneau.
L'un des procedes pour eviter le probleme du captage consiste a
imposer au laser a anneau un pouvement ou une deviation telle qu'un
decalage de phase non alternatif soit introduit dans les deux
faisceaux lumineux se propageant dans des sens inverses On a propose
de nombreux procedes de deviation, qui vont d'un agencement mecanique
(connu sous la denomination "tremblement") qui fait osciller
l'ensemble du laser a anneau a une faible
amplitude, jusqu'a des agencements magneto-optiques qui ne -
provoquent aucune oscillation physique de ce laser a anneau.
La presente invention peut etre appliquee a des lasers a anneaux
utilisant le procede de deviation par tremblement.
Dans ce procede de deviation par tremblement, la cavite est soumise a
un mouvement oscillatoire autour de son
axe de sensibilite L'amplitude et la frequence de ce mouve-
ment oscillatoire sont suffisantes pour faire en sorte que-
la vitesse angulaire de la cavite a l'instant considere soit situee
audessus du seuil de captage pour toute la duree du
fonctionnement, mise a part une faible fraction de cette der-
niere Le declenchement de ce mouvement angulaire oscillatoire
est toutefois complique par plusieurs facteurs.
En premier lieu, les limites du trajet de l'effet laser sont
determinees par des exigences liees a la performance du gyroscope, et
cela determine a son tour la geometrie de l'anneau ou cavite et, par
consequent, la masse et l'inertie
de cet anneau La frequence et l'amplitude peuvent etre subs-
titues mutuellement pour obtenir la vitesse angulaire neces-
saire, mais le fonctionnement du systeme oblige souvent a restreindre
le choix de la frequence a une plage de-100 Hz a 300 Hz si bien que,
typiquement, est necessaire un systeme capable de faire trembler une
cavite, presentant une inertie de l'ordre de 5 000 kg/mm 2,a une
amplitude de + 5 minutes of arc a une frequence de 200 Hz L'energie
quadratique moyenne du mouvement est d'environ 5 m J En termes de
vitesse, le mouvement oscillatoire est en principe une onde carree,
mais
les limitations de l'energie imposent un mouvement sinusoidal.
En second lieu, le mouvement oscillatoire est seule-
ment necessaire autour de l'axe de tremblement de l'anneau.
Dans ces conditions, il faut restreindre les autres degres de liberte
de la cavite de facon a maintenir la stabilite
de l'alignement de l'axe de sensibilite.
L'exigence double d'une frequence fixe et d'un couple de crete eleve a
conduit a une forme de realisation fondee sur la reponse de resonance
d'un systeme a ressort resonant/a inertie Dans un tel systeme,
l'anneau est supporte par un mecanisme de suspension qui autorise une
liberte angulaire sur l'un des axes, mais interdit cette liberte sur
n'importe quels autres axes Le mouvement sur l'axe libre subit une
retenue elastique proportionnelle a la deviation par rapport a la
position de repos Le mouvement est a harmonique simple, la frequence
naturelle dependant de la rigidite du ressort et
du moment d'inertie de l'anneau.
L'un des systemes de suspension connus presente deux ressorts montes
concentriquement sur les cotes respectifs d'un anneau ou bloc
comportant une cavite Chaque ressort a la forme
d'une roue,-dont un bord externe est relie a la cavite et pre-
sentant un moyeu interne fixe a un axe relie rigidement a une base
relativement massive ue bord et le moyeu sont solidarises mutuellement
par plusieurs rayons s'etendant radialement Ces rayons sont de minces
lamelles dont les plans centraux sont alignes sur l'axe de tremblement
La rigidite du ressort est fonction de la configuration geometrique de
ce dernier et des proprietes mecaniques de la matiere en laquelle
ledit ressort est fabrique Les dimensions des rayons/dans la direction
generale du mouvement souhaite de la cavite,peuvent etre choisies de
facon a conferer la rigidite requise pour un mouvement angu-
laire de ladite cavite autour de son axe polaire, mais les dimensions
prises perpendiculairement a cet axe peuvent etre de
nature a assurer une grande rigidite dans les autres directions.
Les ressorts peuvent etre excites par n'importe quel procede,
mais un procede connu consiste a monter un dispositif piezo-
electrique sur un ou plusieurs rayons Ce dispositif piezo-
electrique (ou chacun de ces dispositifs) est excite de facon qu'il
ait tendance a changer de longueur dans la direction du rayon et que,
de ce fait, il transmette une force a travers la matiere reliant le
dispositif a son rayon associe, d'o il resulte globalement que ce
rayon flechit legerement sur la longueur du dispositif
piezo-electrique Si ce dispositif piezo-electrique (ou chacun deces
dispositifs) est excite en utilisant une tension alternative dont la
frequence est harmonisee avec la frequence naturelle du mouvement de
la cavite, ce mouvement de la cavite augmentera jusqu'a une limite
de crete dependant du Q du systeme.
Avec un systeme connu de ce type, le rendement est
limite pour deux raisons Premierement, l'amplitude du mouve-
ment oscillatoire est relativement petite a cause du faible couplage
de l'energieet le Q du systeme est relativement faible, typiquement
dans une plage de 50 a 100 Des recherches ont mis en evidence que la
cause principale de cette faible valeur du Q est la perte d'energie
dans la matiere qui reli e les dispositifs piezo-electriques a leurs
rayons respectifs, cette matiere consistant typiquement en une resine
epoxide. Les cycles repetitifs de tension et de compression de cette
matiere viscoelast-ique de liaison sont du type a hysteresis et, de ce
fait, ils sont "di-ssipatifs" L'utilisation d'autres
matieres de liaison plus resistantes, comme des adhesifs metal-
lic ou non metalliques, s'est averee resulter en une plus grande
valeur du Q du systeme, mais ces adhesifs accusent malheureusement une
faible longevite d Ue une rupture de liaison resultant des cycles
repetitifs de tension et
de compression.
Une evaluation poussee du systeme a tremblement a montre que ce
systeme implique trois fonctions distinctes, a savoir: 1 Support de
l'anneau ou de la cavite/montage avec
un seul degre de liberte angulaire.
2 Ressort resonant/systeme a inertie.
3 Systeme d'excitation.
Pour obtenir globalement la meilleure forme de reali-
sation, on considere actuellement que chaque fonction devrait etre
concue de facon a n'avoir aucune interaction avec les autres fonctions
Tel n'etait pas le cas dans le systeme connu
expose ci-avant, etant donne que la performance d'excitation -
etait amoindrie par le positionnement des dispositifs piezo-
electriques sur les rayons elastiques qui forment le systeme
a ressort resonant.
Selon l'un de ses aspects, la presente invention propose un mecanisme
qui, destine a entrainer un organe par
oscillations, comporte un element flexible comprenant une pre-
miere partie destinee a etre assujettie a un repere vis-a-
vis duquel ledit organe doit etre entraine, ainsi qu'une seconde
partie destinee a etre assujettie audit organe, ces premiere et
seconde parties etant reliees l'une a l'autre par un ou plusieurs
premiers element de liaison qui determinent pour l'essentiel les
caracteristiques elastiques dudit element flexible et par un ou
plusieurs seconds elements de liaison comportant, generalement dans la
direction de l'entrainement, une dimension plus petite que la
dimension correspondante du ou de chacun desdits premiers elements de
liaison, au moins l'un de ces seconds elements de liaison etant dote
d'un moyen d'entrainement qui, lui etant assujetti, flechit 1
lorsqu'il est excite le second element de liaison associe, lequel fait
a son tour bouger la seconde partie de l'element flexible par rapport
a sa premiere partie, de maniere a provoquer, en
service l'oscillation de l'organe devant etre entraine.
Le mecanisme d'entrainement peut avoir la forme d'une roue dont la
premiere partie ou la seconde partie forme le moyeu et la partie
restante forme une region sensiblement circonferentielle de la roue,
les premier et second elements de liaison consistant en des rayons qui
s'etendent pour
l'essentiel radialement entre le moyeu et les regions circon-
ferentielles De preference, le moyen d'entrainement ou chacun
de ces moyens se presente sous la forme d'un dispositif piezo-
electrique.
Un agencement obtenu conformement a cet aspect de
l'invention permet d'utiliser des elements de liaison relati-
vement minces (quand on les observe dans la direction generale de
l'entrainement), qui sont menes ou excites d'une maniere relativement
simple pour provoquer le mouvement oscillatoire desire, le plus epais
de ces elements de liaison conferant
a l'element flexible la plus grande partie de sa rigidite.
Selon un autre aspect de la presente invention, cette derniere propose
un mecanisme qui, destine a entrainer un
organe par oscillations, presente un element flexible compre-
nant une premiere partie destinee a etre assujettie a un repere
vis-a-vis duquel ledit organe doit etre entraine, ainsi qu'une seconde
partie destinee a etre assujettie a cet organe, lesdites premiere et
seconde parties etant reliees l'une a l'autre par un ou plusieurs
elements de liaison dont l'un au moins est dote d'un moyen
d'entrainement qui lui est attache et qui, lorsqu'il est excite,
flechit le premier element de liaison associe, lequel fait a son tour
bouger la seconde partie de l'element flexible par rapport a sa
premiere partie de maniere a provoquer, en service, l'oscil-
lation de l'organe devant etre entraine, cet element de liaison, dont
un au moins est prevu, formant une poutre composite avec le moyen
d'entrainement associe, la surface neutre de cette poutre t Lant
destinee a coincider sensiblement avec la ligne de jonction
entre les deux composant de-ladite poutre.
Avec cette forme de realisation, la matiere utilisee pour relier les
moyens d'entrainement a chaque premier element de liaison n'est pas
soumise a des forces de compression ou de tension, mais uniquement a
une flexion pure et simple, ce qui, par consequent, reduit les pertes
d'energie a un minimum
de maniere a augmenter le Q du mecanisme d'entrainement.
Dans chacune des deux formes de realisation de-la presente invention,
mentionnees ci-dessus, le ou chacun des moyens d'entrainement s'etend
de preference sur une partie seulement le long de l'element de liaison
associe,a partir de l'une de ses extremites, et sur une distance telle
que le point de flexion antagoniste de cet element se trouve au point
d'achevement dudit moyen d'entrainement le long de cet element
Dans ces conditions, selon une autre forme de reali-
sation de la presente invention, cette derniere propose un mecanisme
qui, destine a entrainer un organe par oscillations, presente un
element flexible comprenant une premiere partie destinee a etre
assujettie a un repere vis-a-vis duquel le dit organe doit etre
entraine, ainsi qu'une seconde partie destinee a etre assujettie a cet
organe, lesdites premiere et seconde parties etant reliees l'une a
l'autre par un ou plusieurs premiers elements de liaison dont au moins
l'un possede un moyen d'entrainement qui lui est attache et qui,
lorsqu'il est excite, flechit le premier element de liaison associe,
lequel fait a son tour bouger la seconde partie de l'element flexible
par rapport a sa premiere partie de maniere a provoquer, en service,
l'oscillation de l'organe devant etre entraine, ledit premier element
de liaison prevu, dont un
au moins est prevu&#x003E;formant une poutre composite avec le moyen
d'entrai-
e 2 '5073 nement associe et s'etendant seulement sur une partie le
long de ce dernier, a partir de l'une de ses extremites, sur une
distance telle que le point de flexion antagoniste dudit premier
element de liaison-se situe au point d'achevement du moyen
d'entrainement le long de cet element. Avec cette forme de
realisation, chaque moyen
d'entrainement opere une flexion dans une direction seulement,-
ce qui amplifie a un maximum l'entrainement ou l'excitation de
l'element de liaison associe Si, par exemple, chaque moyen
d'entrainement se presente sous la forme d'un dispositif piezo-
electrique, et si, ensuite, le point de flexion anta-
goniste de l'element de liaison associe se trouve a l'interieur de ce
dispositif piezo-electrique, la region de ce dernier situee au-dela de
ce point n'est pas utilisee pour ce qui concerne la contribution a la
flexion de l'element dans la direciton souhaitee, etant donne que
cette region
agit a l'encontre de la region restante.
Lorsque les moyens d'entrainement se presentent sous
la forme de dispositifs piezo-electriques, l'un de ces dispo-
sitifs peut etre utilise comme un element sensible plutot que comme un
element d'entrainement, la sortie de cet element sensible etant
raccordee a un mecanisme asservi qui commande la tension
d'entrainement'appl-ice aux dispositifs
pie zo-electriques d' entrainement.
L'invention a present va etre decrite plus en detail a titre d'exemple
nullement limitatif en regard des dessins annexes sur lesquels: la
figure 1 est une vue en plan du gyroscope a laser dont certains
composants ont ete omis dans un but de clarte;
la figure 2 est une elevation par la droite en obser-
vant la figure 1; la figure 3 est une coupe fragmentaire selon la
ligne III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue par-dessous du
gyroscope a laser dont certains composants ont egalement ete omis dans
un but de clarte;
251,5073
la figure 5 est une vue a echelle agrandie d'un composant de la
figurel; la figure 6 est une vue laterale observee par la droite de la
figure 5 et la figure 7 est une coupe fragmentaire dans la
direction de la fleche VII sur la figure 5.
Le gyroscope a laser est du type a cavite integree ou monobloc, le
laser a annieau presentant trois ailes qui sont reunies pour former un
bloc ou cavite 1 de configuration generale triangulaire et fabrique en
une matiere connue sous la denomination commerciale deposee "Zerodur",
cette matiere ayant un tres faible coefficient de dilatation Dans
chaque zone de transition entre deux ailes adjacentes de l'anneau, se
trouve un miroir respectif 2,3 ou 4, qui sert a reflechir des
faisceaux lumineux d'une aile a l'autre, ces faisceaux etant ainsi
propages continument autour dudit anneau Le miroir 2 est ajuste sur un
dispositif piezo- electrique 5 qui peut etre actionne pour deplacer ce
miroir en fonction de signaux de commande appliques a ce dispositif,
de facon a maintenir une longueur constante du trajet emprunte par les
faisceaux de lumiere autour de l'anneau L'un des miroirs 3 et 4 est
doue d'un pouvoir de transmission partielle pour engendrer de maniere
classique des faisceaux de sortie dont provient l'une quelconque des
vitesses angulaires a laquelle le gyroscope est soumis Deux anodes 6
et une cathode 7 communiquent avec des ailes respectives de l'anneau
et elles sont reliees a la cavite d'une maniere etanche aux gaz, tout
comme les miroirs 2,3 et 4 L'une des anodes 6 est equipee d'uio tube
de remplissage 8 par l'intermediaire duquel le fluide a effet laser
est introduit dans l'anneau, une extremite de ce tube etant pincee
pour isoler hermetiquement le fluide dans l'anneau Une excitation des
anodes 6 et de la cathode 7 provoque un effet laser du fluide a
l'interieur de l'anneau et la generation, de maniere classique, de
faisceaux lumineux se propageant dans des sens opposes La purete du
fluide a effet laser est maintenue par un fixateur 9 de rinz, qui est
lui aussi
relie a la cavite 1 d'une maniere etanche aux gaz.
En vue de reduire le probleme du captage, une devia-
tion est imposee au gyroscope en utilisant le procede par tremblement
qui fait osciller ladite cavite autour d'un axe de tremblement 1 l
dudit gyroscope, cet axe passant par le centre de gravite de ladite
cavite 1 et etant decale du
centre geometrique de cette cavite Des masselottes d'equi-
librage 10 et 10 ' sont placees sur des faces opposees de la
cavite 1 Le mouvement oscillatoire est assure par un meca-
nisme d'entrainement par'-oscillation qui, realise conformement a la
presente invention, comporte deux elements flexibles 12 et 13
presentant chacun la forme d'une roue et etant ajustes sur des faces
opposees de la cavite 1 Ces elements flexibles 12 et 13 sont
identiques, mais il convient de faire observer qu'ils sont orientes de
facon que, en fonctionnement, ils se completent mutuellement (plutot
que de s'opposer) pour
faire osciller la cavite 1.
L'element flexible 12 de la figure 1 est illustre a echelle agrandie
sur la figure 5 et on fera observer que l'element 13, qui ne sera pas
decrit en detail, est identique a cette difference qu'il se trouve du
cote oppose L'element 12 comporte un moyeu 14 et une zone
circonferentielle 15 qui
est discontinue et formee par neuf troncons individuels 16.
Le moyeu 14 et les zones circonferentielles 15 sont reliees par des
premiers elements ou rayons 17 s'etendant radialement et par des
seconds elements ou rayons 18 a etendue radiale, chacun d'eux se
trouvant entre le moyeu et chacun des troncons circonferentiels
individuels 16 Les rayons 17 et 18 sont
d'un seul tenant avec le moyeu 14 et les zones circonferen-
tielles 15, et l'on fera observer que ces rayons sont relati-
vement minces dans la direction generale de l'oscillation
(reperee par 19), mais bien plus epais dans le sens perpendicu-
laire a cette direction, ce qui fait que le moyeu et les zones
circonferentielles 14, 15, respectivement, sont capables d'un
mouvement relatif dans la direction 19, mais non dans aucune autre
direction De surcroit, les rayons 18 sont considerablement plus minces
que les rayons 17 dans la direction 19, si bien
que lesdits rayons 17 determinent pour l'essentiel les carac-
teristiques d'elasticita de l'element flexibles cependant que lesdits
rayons 18 servent a assurer l'entrainement;
A cet effet, on a assujetti a chaque rayon 18 un dispositif.
piezo-electrique 21 sous la forme d'une plaquette de matiere
piezoelectrique qui s'etend de l'extremite du rayon tournee vers le
moyeu, jusqu'a un point proche de l'autre extremite dudit rayon, comme
le montrent particulierement bien la figure 7 et la position a deux
heure-s sur la figure 5 Chaque rayon 18 possede une region epaissie ou
nervure 22 ou 23 par laquelle il est raccorde au moyeu 14 et a la zone
circonferentielle individuelle associee 16, respectivement, la nervure
22 etant
plus longue la nervure 23 dans le sens radial.
Chaque dispositif piezo-electrique 21 necessite une tension
d'excitation appliquee sur sa paire de faces principales, c'est-a-dire
la face contigue au rayon 18 et la
face opposee Compte tenu de la difficulte de fixer un conduc-
teur d'alimentation a la face adjacente au rayon 18, chaque
dispositif piezo-electrique 21 presente une electrode s'eten-
dant sur cette face et autour de l'une des extremites du dispo-
sitif, de maniere a accuser partiellement un demi-tour le long de la
face opposee, comme indique par la reference 24 sur la figure 7 Une
electrode 25 (espacee de l'electrode 24) est appliquee sur l'autre
face, mais, etant donne que les proprietes piezo-electriques de chaque
dispositif 21 ne sont obtenues que lorsqu'une difference de potentiel
se manifeste a travers les faces sus-mentionnees, la longueur efficace
du dispositif est tributaire de la longueur de l'electrode 25 Ainsi,
la partie de chaque dispositif 21 qui est couverte par la portion de
retour de l'autre electrode ( 24) est inefficace, mais dement placee
"derriere" la nervure associee 22 qui, quelles
que soient les circonstances, n'accuse aucune flexion.
Ainsi, chaque dispositif piezo-electrique 21 possede une paire de
conducteurs electriques d'alimentation 26 et 27 %fixes a une seule et
meme face, ces conducteurs etant raccordes a des barres omnibus
respectives 28 et 29 qui sont ajustees autour de la zone
circonferentielle 15 et sont isolees de cette derniere par des
manchons isolants 31 Les barres omnibus 28 et 29 sont disposees dans
le sens axial de l'element flexible et la barre 28 repose contre la
levre 32 d'une bague 33 qui est assujettie par soudage ou par un autre
procede aux troncons circonferentiels individuels 16 Cette bague 33
constitue un moyen commode pour relier les troncons circonferentiels
indi- viduels 16 a la cavite 1 et elle ne serait pas indispensable si
la zone circonferentielle 15 etait ininterrompue, bien que cette bague
serve aussi a espacer les rayons 17 et 18 de la cavite, ce qui est
utile Commodement, les intervalles entre les troncons circonferentiels
adjacents 16 permettent aux conducteurs d'alimentation 26 et 27 de
s'etendre entre les dispositifs piezo-electriques 21 et les barres
omnibus 28 et 29, lesdites barres et lesdits conducteurs etant
maintenus
en place par des plots d' une matiere, telle qu'un melange de caout-
chouc, places entre les troncons circonferentiels voisins 16.
La cavite 1 est traversee par une ouverture 34 (figure 3) et les
troncons circonferentiels 16 des elements flexibles 12 et 13 sont
relies, par l'intermediaire des bagues 33, aux faces opposees de la
cavite 1, dans l'alignement axial de l'ouverture 34 Les bagues 33 sont
rendues lisses par meulage et revetues d'une couche d'or, de meme que
les zones superficielles appropriees sur la cavite 1, la jonction
entre les surfaces complementaires revetues d'or etant completee par
une bague en indium, conformement au procede decrit dans la demande de
brevet britannique N O 81 09608 Il est toutefois
possible d'utiliser d'autres procedes de jonction.
Le moyeu 14 de chaque element flexible 12 ou 13 est assujetti a une
broche (non representee) qui est reliee a son tour de maniere rigide a
une monture relativement massive (egalement non illustree), si bien
que les moyeux 14 peuvent etre consideres comme etant bloques
rigidement pour former un repere vis-a-vis duquel les zones
circonferentielles sont mobiles lorsque les rayons 17 et 18
flechissent La cavite 1 est ainsi suspendue sur les elements flexibles
et elle oscille assurement
conjointement a ces derniers.
Pour revenir aux dispositifs piezo-electriques 21, ces derniers sont
relies aux rayons 18 pour former avec ces derniers des p-outres
composites respectives,la liaison etant assuree par une resine epoxide
connue sous la denomination commerciale deposee "Araldite", etde type
AVIOO/HVIOO Il
est toutefois possible d'utiliser d'autres agents de liaison.
L'epaisseur des rayons 18 dans la direction 19 est choisie de telle
sorte que la surface neutre de la poutre composite formee par chaque
rayon 18 et son dispositif piezo-electrique associe 21 coincide avec
la ligne de jonction entre les deux composants Par consequent, -la
liaison entre les composants de cette poutre composite n'estsoumise a
aucune contrainte resultant de forces de compression ou de
tractionmais elle est seulement exposee au cintrage ou a la flexion,
etant donne que c'est la la caracteristique de la surface neutre d'une
poutre composite De ce fait, la perte d'energie dans l'agent de
liaison est minimale, ce qui augmente notablement le Q du mecanisme
d'entrainement Dans la forme de realisation illus-
tree, les epaisseurs des rayons 17 et des rayons 18 sont appro-
ximativement de 1 mm et de 0,18 mm, respectivement Bien evidemment,
cette derniere dimension depend du module de Yong de la matiere
utilisee pour fabriquer l'element flexible et de celle en laquelle est
constitue le dispositif piezo-electrique,
ainsi que de l'epaisseur de cette derniere Dans le cas consi-
dere, les elements flexibles sont fabriques en un metal connu sous la
denomination "Invar 36 "(qui possede un coefficient
de dilatation proche de celui du "Zerodur") et la matiere piezo-
electrique est du lead zirconatetitanate Dans la pratique, il est
necessaire de choisir un dispositif piezo-electrique puis de
determiner l'epaisseur requise des rayons 18 pour obtenir la
coincidence souhaitee entre la surface neutre et
la zone de jonction.
La longueur de chaque rayon 18 entre les nervures
22 et 23 est de 9 mm et la longueur efficace de chaque dispo-
sitif piezo-electrique est de 7 mm, cette derniere dimension etant
choisie pour faire en sorte de maniere certaine que le point de
flexion antagoniste de chaque rayon 18 se trouve au point d'achevement
du dispositif 21 le long de ce rayon Il en resulte une augmentation
maximale de la longueur efficace de chaque dispositif piezo-electrique
21 S'il advenait que le point de flexion antagoniste de chaque poutre
composite formee par les rayons 18 et les dispositifs
piezo-electriques 21 se trouve a l'interieur du dispositif
piezo-electrique, la longueur efficace de ce dernier s'en trouverait
raccourcie d'une distance egale a la distance separant ledit point de
flexion antagoniste et l'extremite du dispositif contigue a la zone
circonferentielle 15 de chaque element flexible 12 ou 13. Chaque
dispositif piezo-electrique 21 (exception faite de celui portant la
reference 21 ' dans la position a deux heures sur la figure 5) est
actionne selon le mode appele
"mode d 3111, ce qui signifie que le dispositif s'etend perpendi-
culairement au champ electrique applique Etant donne que ce
champ electrique est applique sur les deux faces princi-
pales de chaque dispositif 21, il se produit une dilatation dans la
direction parallele au rayon 18 associe En d'autres termes, ce rayon
18 associe flechit ou se cintre dans l'une ou l'autre direction en
fonction de la polarite de la tension appliquee Lorsque les rayons 18
accusent ainsi une flexion uncintrage lorsque la tension'
d'entrainement est appliquee aux dispositifs piezo-electriques 21, la
zone circonferentielle de chaque element flexible 12 ou -13 se deplace
dans une direction seulement par rapport au moyeu 14 Dans la mesure
o la cavite 1 est concernee, ce mouvement dans les deux ele-
ments flexibles 12 et 13 se produit dans la meme direction, car, comme
mentionne precedemment, les elements flexibles sont orientes a
l'inverse l'un de l'autre Lorsque la tension electrique d'entrainement
est inversee, les rayons 18 (et les rayons 17 qui flechissent
egalement lorsque les zones circonferentielles 15 accomplissent un
mouvement) accusent une flexion dans la direction opposee Par
consequent, si la tension d'entrainement est appliquee par intervalles
appropries, tout d'abord avec
une polarite, puis avec la polarite opposee, les zones circon-
ferentielles 15 oscillent continument et elles entrainent avec elles
la cavite 1 a laquelle est par consequent appliquee la deviation
souhaitee pour surmonter ou minimiser le probleme du captage On fera
observer que la frequence de la tension d'entrainement est choisie en
harmonie avec la resonance de l'ensemble du mecanisme d'entrainement,
laquelle est souvent comprise dans la plage de 100 Hz a 300 Hz, mais
pourrait
presenter d'autres valeurs.
Dans un gyroscope a laser comportant des elements flexibles de type
connu, le Q du mecanisme d'entrainement a auparavant, ete typiquement
de l'ordre de 50 a 100 Toutefois, en utilisant la presente invention,
on a obtenu une augmentation tres significative de la valeur de ce Q,
atteignant jusqu'a 200. Le dispositif piezo-electrique 21 ' illustre
dans la position a deux heures sur la figure 5 n'est pas utilise en
mode entrainement, mais en tant qu'organe sensible Ainsi, lorsque le
rayon associe 18 flechit par suite de l'excitation des autres
dispositifs piezo- electriques 21, le dispositif 21 ' flechit et il
est alors soumis a une dilatation qui provoque une tension a travers
ses faces principales Cette tension est appliquee a un mecanisme
asservi (non represente) qui commande la tension appliquee aux
dispositifs d'entrainement piezo- electriques 21 Les conducteurs
utilises pour capter la tension engendree a travers le dispositif 21 '
n'ont pas
ete illustres sur la figure 5 et, du reste, aucun des conduc-
teurs d'alimentation 26 et 27 n'a ete represente sur les figures
1 a 4,dans un but de clarte.
Les elements flexibles 12 et 13 illustres sur les dessins sont
fabriques en utilisant le procede de decoupage
de fils, mais ils peuvent etre obtenus par d'autres moyens.
Dans certaines applications utilisant deux elements flexibles, il peut
etre possible d'entrainer seulement l'un d'entre eux et il est
egalement possible de faire en sorte que les elements de liaison
entraines operent selon un mode poussee-traction, bien que cela
necessite deux alimentations individuelles en tension (l'une pour les
dispositifs "de poussee" et l'autre pour les dispositifs "de
traction"), ou bien une polarisation
inversee des dispositifs piezo-electriques respectifs.
Il apparaitra que le mecanisme d'entrainement par oscillations selon
la presente invention peut connaitre des
15073
applications autres que celle d'un gyroscope a laser.
Il va donc de soi que nombreuses modifications peuvent etre apportees
au mecanisme d'entrainement decrit et represente,
sans sortir du cadre de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Mecanisme destine a entrainer un organe ( 1) par oscillations,
caracterise par le fait qu'il comprend un element flexible ( 12; 13)
comportant une premiere partie ( 14) destinee a etre assujettie a un
repere vis-a-vis duquel ledit organe ( 1) est entraine, ainsi qu'une
seconde partie ( 15) destinee a etre assujettie audit organe ( 1), ces
premiere et seconde parties ( 14,15) etant reliees l'une a l'autre par
un ou plusieurs premiers elements de liaison ( 17) qui, pour
l'essentiel, determinent les caracteristiques d'elasticite dudit
element flexible ( 12; 13) et par un ou plusieurs seconds elements de
liaison ( 18) dont la dimension, dans la direction generale de
l'entrainement, est plus petite que la dimension correspondante du ou
de chacun desdits premiers elements de liaison ( 17), et au moins l'un
desdits seconds elements de liaison ( 18) presentant un moyen
d'entrainement ( 21) qui lui est attache et qui, lorsqu'il est excite,
flechit le second element de liaison associe qui, a son tour, fait
bouger la seconde partie ( 15) de l'element flexible par rapport a sa
premiere partie ( 14), de maniere a faire osciller, en service,
l'organe ( 1) devant etre entraine.
2 Mecanisme selon la revendication 1, caracterise par le fait qu'il se
presente sous la forme d'une roue dont la premiere partie ( 14) ou la
seconde partie ( 15) forme le moyeu et la partie restante forme une
zone sensiblement circonferentielle de la roue, les premiers ( 17) et
seconds
( 18) elements de liaison s'etendant pour l'essentiel radiale-
ment entre le moyeu et les zones circonferentielles.
3 Mecanisme selon la revendication 2, caracterise par le fait que les
premiers ( 17) et seconds ( 18) elements de liaison forment un seul
tenant avec les premiere ( 14) et
seconde ( 15) parties.
4 Mecanisme selon la revendication 2, caracterise par le fait que le
ou chacun des premiers elements de liaison ( 17) forme un seul bloc
avec les premiere ( 14) et seconde ( 15) parties; et par le fait que
le ou chacun des seconds elements de liaison ( 18) est colle entre
lesdites premiere
( 14) et seconde ( 15) parties.
Mecanisme selon l'une quelconque des revendica-
tions 2 a 4, caracterise par le fait que la zone circonfe-.
rentielle est discontinue.
6 Mecanisme selon l'une quelconque des revendica- tions 1 a 5,
caracterise par le fait que le ou chacun des moyens d'entrainement (
21) se presente sous la forme d'un
dispositif piezo-electrique.
7 Mecanisme selor la revendication 6, caracterise par le fait que le
dispositif piezo-electrique ( 21) presente une plaquette de matiere
piezoelectrique comportant des electrodes ( 24,25) fixees a ses deux
faces principales, l'une de ces electrodes s'etendant a partir de
l'une desdites faces autour de l'extremite de ladite plaquette jusqu'a
la face opposee, les connexions electriques (conducteurs 26,27)
pouvant
etre effectuees sur une seule et meme face.
8 Mecanisme selon les revendications 2 et 7 prises
ensemble, caracterise par le fait que les connexions electri-
ques (conducteurs 26,27) s'etendent des dispositifs piezo-
electriques ( 21) jusqu'a des barres omnibus respectives ( 28,29)
fixees autour de la zone circonferentielle -
9 Mecanisme selon l'une quelconque des revendications
1 a 8, caracterise par le fait que le ou chacun des moyens
d'entrainement ( 21) forme une poutre composite ( 18,21) avec le
second element de liaison ( 18) qui lui est associe, en etant fixe a
ce dernier, la surface neutre de ladite poutre etant destinee a
coincider pour l'essentiel avec la ligne
de jonction entre les deux composants de ladite poutre.
Mecanisme selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 a 9, caracterise par le fait que le ou chacun des moyens
d'entrainement ( 21) s'etend seulement sur une partie le long du
second element de liaison ( 18) qui lui est associe, a partir de l'une
des extremites de ce dernier, et d'une distance telle que le point de
flexion antagoniste de cet element se trouve au point d'achevement du
moyen d'entrainement
de cet element.
11 Mecanisme destine a entrainer un organe ( 1) par S 2 r 15 N 73
oscillations, caracterise par le fait qu'il comprend un element
flexible ( 12; 13) presentant une premiere partie ( 14) destinee a
etre assujettie a un repere vis-a-vis duquel ledit organe ( 1) doit
etre entraine, ainsi qu'une seconde partie ( 15) destinee a etre
assujettie audit organe ( 1), ces premiere et seconde parties ( 14,15)
etant reliees l'une a l'autre par un ou plusieurs elements de liaison
( 17,18) dont au moins l'un comporte un moyen d'entrainement ( 21) qui
lui est fixe et qui, lorsqu'il est excite, flechit l'element de
liaison associe ( 17; 18) qui, a son tour, deplace la seconde partie
dudit element flexible par rapport a sa premiere partie de facon a
provoquer, en service, une oscillation de l'organe ( 1) devant etre
entraine, ledit element de liaison ( 17; 18), dont un au moins est
prevu, formant une poutre composite avec le moyen d'entrainement
associe ( 21), la surface neutre de cette poutre etant destinee a
coincider pour l'essentiel avec la ligne
de jonction entre les deux composants de cette poutre.
12 Mecanisme selon la revendication 11, caracterise par le fait que le
ou chacun des moyens d'entrainement ( 21) s'etend seulement sur ure
partie le long de l'element de liaison ( 17; 18) qui lui est associe,
a partir de l'une des extremites de ce dernier et d'une distance telle
que le point de flexion antagoniste de cet element se trouve au point
d'achevement du moyen d'entrainement le long de cet element.
13 Mecanisme selon l'une des revendications 11 et
12, caracterise par le fait que le ou chacun des moyens d'entrainement
( 21) se presente sous la forme d'un dispositif piezo-electrique. 14
Mecanisme destine a entrainer un organe ( 1) par oscillations,
caracterise par le fait qu'il comprend un element flexible ( 12; 13)
presentant une premiere partie ( 14) destinee a etre assujettie a un
repere vis-a-vis duquel ledit organe ( 1) doit etre entraine, ainsi
qu'une seconde partie ( 15) destinee a etre assujettie a cet organe,
lesdites premiere et seconde parties etant reliees l'une a l'autre par
un ou plusieurs elements de liaison ( 17,18) dont au moins l'un
comporte un moyen d'entrainement qui lui est fixe et qui, lorsqu'il
est excite, flechit l'element de liaison ( 17; 18)
5 Q 73
qui lui est associe, lequel fait a son tour bouger la seconde partie
dudit element flexible par rapport a sa premiere partie de maniere a
provoquer, en service, l'oscillation de l'organe devant etre entraine,
ledit element de liaison ( 17; 18), dont un au moins est prevu,
formant une poutre composite avec son moyen d'entrainement associe (
21) et s'etendant seulement le long
d'une partie de ce dernier, a partir de l'une de ses extre-
mites, d'une distance telle- que le point de flexion antago-
niste de l'element de liaison ( 17; 18) se trouve au point
d'achevement dudit moyen d'entrainement ( 21) le long de cet element.
? ?
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