Besson, Jean-jacques (Chemin des Peupliers 2, Tolochenaz, CH-1131, CH)
Desjeux, Olivier (Rue du Jura 35, Le Landeron, CH-2525, CH)
Gaussen, Yves (Route du Village 7, Echichens, CH-1112, CH)
Besson, Jean-jacques (Chemin des Peupliers 2, Tolochenaz, CH-1131, CH)
Desjeux, Olivier (Rue du Jura 35, Le Landeron, CH-2525, CH)
| 1. | Appareil de mesure (12) destiné à équiper un véhicule muni d'une voilure (10) comportant un intrados et un extrados, et qui comprend : un dispositif (14) de mesure différentielle de la pression entre l'intrados et l'extrados de ladite voilure, agencé pour y tre fixé et pour déterminer un signal fonction de ladite différence de pression, et des moyens de médiation (16), pour rendre accessible les différences de pression mesurées, et comprenant : un organe d'affichage agencé pour indiquer ladite différence de pression en référence à une échelle, et un organe de traitement du signal, caractérisé en ce que ledit organe de traitement comporte des moyens pour ajuster l'échelle d'indication de ladite différence sur l'organe d'affichage en fonction de ladite différence. |
| 2. | Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de traitement comporte plusieurs dispositifs (14) de mesure différentielle disposés en différents endroits de la voilure (10). |
| 3. | Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comporte deux organes de mesure (18,20) distincts, disposés en regard l'un de l'autre, l'un sur l'intrados et l'autre sur l'extrados de la voilure (10). |
| 4. | Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque organe de mesure (18,20) comporte un boîtier (22), une chambre (24) définie par le boîtier et munie d'une ouverture (24a) vers l'extérieur et un capteur (26) disposé dans ladite chambre. |
| 5. | Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque organe de mesure (18,20) comporte, en outre, un émetteurrécepteur (30) monté dans ledit boîtier (22), et en ce que lesdits moyens de médiation comportent un émetteurrécepteur (44) relié par voie hertzienne aux émetteursrécepteurs des organes de mesures (18,20). |
| 6. | Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit organe de traitement comprend un ordinateur (42) et un écran (40) affichant les informations issues des capteurs (26), après avoir été traitées par ledit ordinateur (42). |
| 7. | Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit ordinateur (42) est, en outre, relié à au moins un autre appareil de mesure tel qu'un loch, un indicateur de vitesse, un compas, une girouette un sondeur ou un indicateur de position géographique (GPS). |
Afin d'améliorer les conditions de pilotage de tels véhicules et plus particulièrement de disposer d'informations quantitatives en temps réel relatives à la portance de la voilure, il est proposé, dans le document GB 2 349 699 un appareil de mesure destiné à équiper un voilier et qui comporte : - un dispositif de mesure différentielle de la pression agencé pour tre fixé sur la voilure et pour mesurer une pression différentielle entre son intrados et son extrados, et - des moyens de médiation, pour rendre accessible les valeurs mesurées, et comprenant un affichage permettant d'indiquer la différence de pression sur une échelle graduée.
Une telle solution permet de déterminer la portance de la voilure. Elle manque toutefois de souplesse, car la portance, et avec elle la différence de pression, peut considérablement varier en fonction de la force du vent. En affichant l'information sur une seule échelle graduée, l'information manque de précision et elle est pratiquement inutile. Si l'appareil est muni d'une commande permettant de changer d'échelle, cela implique que, au cours de la manoeuvre, le pilote porte attention à l'appareil plutôt qu'au bateau, ce qui peut tre préjudiciable. Le but de la présente invention est de pallier cet inconvénient.
La présente invention se rapporte donc plus précisément à un appareil destiné à équiper un véhicule muni d'une voilure comportant un intrados et un extrados et qui comprend : - un dispositif de mesure différentielle de la pression entre l'intrados et l'extrados de cette voilure, agencé pour y tre fixé et pour déterminer un signal fonction de ladite différence de pression, et - des moyens de médiation, pour rendre accessible les différences de pression mesurées, et comprenant : - un organe d'affichage agencé pour indiquer ladite différence de pression en référence à une échelle, et - un organe de traitement du signal.
Selon l'invention, cet organe de traitement comporte des moyens pour ajuster l'échelle d'indication de la différence de pression sur l'organe d'affichage en fonction de la valeur de la différence mesurée.
Afin d'assurer des conditions optimales de mesure, l'appareil selon l'invention peut comporter plusieurs dispositifs de mesure différentielle disposés sur la voilure.
De manière avantageuse, le dispositif de mesure comporte deux organes de mesure distincts, disposés en regard l'un de l'autre, l'un sur l'intrados et l'autre sur l'extrados de la voilure.
Pour permettre à la fois une grande souplesse et une grande sécurité d'utilisation, chaque organe de mesure comporte un boîtier, une chambre définie par le boîtier et munie d'une ouverture vers l'extérieur et un capteur disposé dans cette chambre.
Les informations obtenues par le dispositif de mesure sont avant tout utiles au pilote du véhicule. II est donc souhaitable qu'il en dispose dans les meilleures conditions possibles, tout en évitant de surcharger le véhicule d'équipements inutiles. A cet effet, chaque organe de mesure comporte, en outre, un émetteur-récepteur monté dans le boîtier, alors que les moyens de médiation
comportent un émetteur-récepteur relié par voie hertzienne aux émetteurs- récepteurs des organes de mesures.
En outre, l'organe de traitement comprend un ordinateur et un écran affichant les informations issues des capteurs, après avoir été traitées par l'ordinateur.
L'appareil selon l'invention est avantageusement complété par un ou plusieurs autres appareils de mesure tels qu'un loch, un indicateur de vitesse, un compas, une girouette un sondeur ou un indicateur de position géographique (GPS), également branchés sur l'ordinateur.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, dans lequel : - La figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'un appareil selon l'invention ; - La figure 2 est un diagramme de présentation des résultats obtenus au moyen de l'appareil selon l'invention ; - La figure 3 montre, sur une voile de bateau, comment répartir les dispositifs de mesure pour assurer de bonnes conditions de saisie des informations ; - Les figures 4a à 4d représentent les organes d'affichage de l'appareil selon l'invention avec différents types d'informations apparaissant sur l'écran ; et - La figure 5 est un organigramme d'une partie du programme assurant la commande de l'appareil.
Sur la figure 1 est représentée une voile 10 de bateau et un appareil 12 selon l'invention, partiellement fixé sur la voile. L'appareil 12 comprend un dispositif de mesure différentiel de la pression 14, et des moyens de médiation 16 pour rendre accessibles ces informations.
De manière plus précise, le dispositif 14 comprend deux organes de mesure 18 et 20, disposés l'un en regard de l'autre, chacun sur l'une des faces de la voile 10 et comportant chacun un boîtier 22, une chambre 24 définie par le
boîtier 22 et munie d'une ouverture 24a et un capteur 26 disposé dans la chambre.
Les boîtiers 22 servent en outre de logement à une électronique 28 de commande du capteur 26, à un émetteur-récepteur 30, et à une antenne 32 reliée à l'émetteur-récepteur 30.
Les organes 18 et 20 sont respectivement disposés dans des poches 33 et 34 fixées, avantageusement cousues, sur la voile 10 et munies de découpes 33a et 34a placées de manière à ce que la pression au voisinage des ouvertures 24a corresponde bien à celles de l'intrados et de l'extrados.
Les capteurs 26 sont avantageusement du type capacitif à micro-membrane, par exemple ceux commercialisés par la maison Intersema (Suisse). Pour garantir une précision suffisante, les capteurs 26 doivent avoir une résolution de l'ordre de 0,01 mbar.
Afin d'éviter tout problème de contamination, la surface du capteur est avantageusement recouverte d'un film protecteur 36, alors que l'électronique 28, l'émetteur-récepteur 30 et l'antenne 32 sont noyés dans un matériau isolant et étanche 38.
Les signaux issus des capteurs 26 sont traités par les électroniques 28 et adressés aux émetteurs-récepteurs 30, lesquels sont reliés aux antennes 32.
Les moyens de médiation 16 comprennent un écran 40 destiné à afficher, sous forme numérique ou de diagramme, les informations relatives à la différence de pression mesurée, un ordinateur 42 destiné à traiter les informations et à les mettre dans une forme susceptible d'tre affichée sur l'écran, un émetteur-récepteur 44 et une antenne 46 permettant d'assurer le transfert des informations des organes de mesure 18 et 20 vers l'ordinateur 42. Les moyens de médiation 16 sont avantageusement disposés au voisinage de la barre ou à tout autre endroit stratégique du bateau.
Bien entendu, tant le dispositif de mesure 14 que les moyens de médiation 16 fonctionnent grâce à une source d'énergie électrique, qui n'a pas été représentée au dessin pour éviter de le surcharger.
L'ordinateur peut aussi tre relié à d'autres appareils de bord, tels que loch, indicateur de vitesse, compas, girouette, sondeur ou GPS, par exemple, avantageusement par le biais d'un réseau conforme à la norme NMEA 0183 ou par voie hertzienne.
L'appareil ainsi décrit permet de recueillir des informations relatives aux conditions dans lesquelles la voilure travaille dans le vent. Plus précisément, les capteurs 26 d'intrados et d'extrados mesurent la pression régnant dans leur boîtier 22. Le signal issu des capteurs 26 est traité par l'électronique 28 pour engendrer un signal fonction de la valeur mesurée.
L'ordinateur 42 adresse séquentiellement, par l'émetteur-récepteur 44 et son antenne 46, un signal de requte d'informations aux organes 18 et 20 installés sur la voile 10. Les signaux en retour sont captés par l'antenne 46 et l'émetteur-récepteur 44, traités par l'ordinateur 42 et affichés sur l'écran 40.
L'affichage peut avantageusement tre réalisé sous forme d'un diagramme tel que représenté sur la figure 2. Sur ce diagramme, le temps est en abscisse, la pleine échelle étant de 10 minutes, et la pression en ordonnée, exprimée en millibar. La courbe A, en traitillé, illustre la variation de la pression au vent, la courbe B, en pointillé, la variation de la pression sous le vent, et la courbe C, en trait plein, la différence entre les deux pressions.
La courbe C montre donc comment varie la différence de pression entre l'intrados et l'extrados, d'une voile en un endroit donné. Cette différence de pression est fonction de la force exercée par le vent sur le bateau et, en conséquence, sur son effet moteur. Cela revient à dire que la zone D, pour laquelle la différence de pression est la plus élevée, correspond aux conditions de navigation les plus favorables.
II est bien clair que la voilure peut tre équipée de plusieurs dispositifs de mesure, placés de manière à disposer d'informations plus complètes sur l'interaction de la voilure avec le vent. La figure 3 montre, de manière schématique, un génois 10 muni de trois organes 20, disposés en ligne, au tiers environ de sa hauteur. Trois organes 18, non visibles au dessin, sont
disposés sur l'autre face de la voile, chacun en regard de l'un des organes 20.
Le dispositif disposé dans la portion centrale de la voile est le plus important.
II permet, à lui seul, d'assurer l'essentiel du réglage.
Par la mise en place de dispositifs complémentaires, il est possible d'affiner cette mesure. On peut ainsi déterminer les différences de pression sur une mme face, en différents endroits, permettant ainsi des réglages plus fins.
Par expérience, le barreur peut corriger ces paramètres en fonction des valeurs mesurées. II est mme envisageable que, sur la base d'un programme préétabli, l'ordinateur détermine quels paramètres doivent tre modifiés pour améliorer le rendement de la voile.
II est également possible que l'écran 40 se présente sous une forme voisine de celle d'un agenda électronique, comme représenté par exemple sur les figures 4a à 4d.
La figure 4a représente l'écran 40 lors des opérations d'initialisation. Il est de type tactile, de telle sorte que l'utilisateur donne des ordres en touchant la zone de l'écran affichant l'ordre à donner. Les quatre touches du haut de l'écran 40 appelées « VuMeter », « Log », « List » et « Setup » permettent de choisir l'écran correspondant respectivement aux figures 4c, 4b, 4d et 4a.
Sur la figure 4a, une première zone d'affichage appelée « Available sensor » permet d'afficher les organes de mesure 18 et 20 reliés à l'ordinateur. Les cases se trouvant en dessous et comportant les chiffres de 1 à 6 indiquent quels organes de mesure sont pris en compte. Ainsi, les organes 1 et 2 sont disposés en face l'un de l'autre sur l'écran et doivent se situer l'un sur l'intrados, l'autre sur l'extrados, la différence de pression mesurée entre eux étant alors significative de la portance de la voilure. Pour assurer une mesure précise, l'écran comporte une touche appelée « calibr. » qui permet le calibrage des organes de mesure, la différence de pression étant affichée en- dessous de la touche de calibrage.
Afin de garantir une mesure aussi lisse que possible, la différence de pression donnée par l'appareil est définie par une moyenne de plusieurs mesures.
Typiquement, la variation de pression est mesurée toutes les secondes alors que la valeur indiquée est une moyenne faite sur plusieurs valeurs mesurées, typiquement comprises entre 3 et 10. Cette indication est donnée par l'échelle indiquée « Slipping Average ». La modification peut se faire en touchant l'écran à l'une ou l'autre des extrémités de cette échelle.
Comme cela sera expliqué plus en détail en référence à la figure 5, l'échelle appelée « Auto Scale Time » définit une période à laquelle l'échelle utilisée pour afficher les différence de pression sur le VuMeter est vérifiée. Lorsque l'écran appelé « Log » est choisi, des diagrammes X-Y apparaissent, qui permettent l'affichage de l'évolution de la différence de pression de chacun des organes de mesure, au cours du temps.
L'écran représenté sur la figure 4c permet de montrer comment la différence de pression peut tre affichée de manière à rendre la lecture la plus performante possible. L'écran 40 comprend trois échelles en regard desquelles figurent les références des organes de mesure concernés (1-2,3- 4,5-6). La différence de pression est indiquée au moyen d'aiguilles 48 simulées par l'écran 40, et d'échelles 50.
Pour assurer des conditions optimales de lecture, il est souhaitable que les aiguilles 48 aient l'amplitude la plus grande possible. A cet effet, il est souhaitable que l'échelle de l'affichage puisse tre modifiée. En cours de navigation, les conditions peuvent considérablement changer, de telle sorte l'aiguille pourrait alors se trouver en début ou en fin d'échelle, rendant toute lecture pratiquement impossible.
Plutôt que de demander à l'utilisateur de devoir changer lui-mme d'échelle, l'appareil effectue automatiquement cette fonction, comme cela sera expliqué plus loin. Par ailleurs, et pour faciliter le travail de l'utilisateur, l'écran affiche, en outre sous « scale », l'échelle utilisée pour indiquer la différence de pression.
Enfin, l'écran illustré sur la figure 4d permet d'afficher d'autres informations, par exemple récapituler les conditions de navigation rencontrées en cours de régate.
Le diagramme représenté sur la figure 5 se rapporte à un programme d'ordinateur permettant d'assurer la fonction d'ajustement d'échelle comme indiqué sur la figure 4c.
En 60, le programme initialise la valeur d'échelle El. Cette valeur peut tre choisie de manière automatique ou sélectionnée par l'utilisateur. Pour une valeur d'échelle donnée, le programme définit alors en 62 et 64 des valeurs de variation de pression minimale APmin et maximale APmax pour lesquelles une lecture devient difficile, fonction de 1. Il définit, en outre, en 66 la période TRA de rafraîchissement des informations, sur la base de la valeur entrée sous « Slipping Average » et en 68 de l'ajustement d'échelle TAE définie au moyen de « Auto Scale Time ».
En 70, le programme additionne la valeur d'une différence de pression à celles faites antérieurement durant la mme période et, en 72, incrémente de 1 la valeur n du nombre de périodes de mesure de la différence de pression. Il détermine ensuite en 74 si n = N. Si la réponse est négative, alors une nouvelle mesure de différence de pression est effectuée, en recommençant les opérations en 70. Si la réponse est positive, alors une valeur de AP est calculée en 76 et affichée en 78. La valeur m correspondant au nombre de cycles de l'ajustement d'échelle est incrémentée de 1 en 80.
Tant que m < M à l'opération 82, un nouveau cycle recommence en 70.
Lorsque m = M le programme vérifie alors, en 84 et en 86, que la valeur de AP est respectivement supérieure ou inférieure aux valeurs limites initialement définies. Tant que AP se trouve dans ces limites, l'échelle reste la mme. Si AP en sort, alors l'échelle est ajustée en 88 si AP est plus petit que APmin et, avec elle, les nouvelles limites de AP, en 90 si AP est plus petit que APmax- Dans un cas comme dans l'autre, un nouveau cycle recommence en 70.
La structure du dispositif 14 peut présenter de nombreuses variantes. II est ainsi possible de disposer les deux capteurs assurant la mesure différentielle dans un mme boîtier, mais dans deux chambres et séparées par une cloison étanche. Le boîtier comporte un tube ouvert sur l'une des chambres et pouvant tre glissé dans un trou de la voile de manière à ce qu'il s'ouvre du côté opposé à celui sur lequel est fixé le boîtier.
Pour fixer les capteurs sur la voile, la solution la plus simple consiste à munir celle-ci de poches, comme décrit précédemment, dans lesquels les organes de mesure sont glissés. D'autres solutions sont envisageables. II est ainsi possible d'utiliser des bandes adhésives connues sous le nom de Velcro C, ou encore munir les boîtiers de pièces d'accrochage engagées dans le tissus de la voile.
Comme cela a été expliqué plus haut, le dispositif nécessite une source d'énergie électrique. Dans la plupart des cas, les véhicules munis d'une voilure sont utilisés de jour. En conséquence, cette énergie peut avantageusement tre fournie au moyen de cellules photovoltaïques. Si le véhicule est utilisé de nuit, il serait alors nécessaire de prévoir un organe de stockage d'énergie tel qu'un accumulateur ou qu'un condensateur à grande capacité.
II est évident que la commande pourrait sans autre tre dissociée de l'écran d'affichage et réalisée au moyen de touches de commande classiques, ou encore d'un clavier. En outre, le nombre de dispositifs de mesure différentielle pourrait aussi tre sensiblement augmenter. II est également possible que certains seulement de ces dispositifs fassent l'objet d'un affichage en temps réel, les autres pouvant servir ensuite, pour analyser les conditions de navigation.
Le mme principe est sans autre applicable à d'autres véhicules munis d'une voilure, par exemple aux parapentes ou aux ailes delta. Dans ce cas, la différence de pression définira la portance du véhicule. Ainsi, grâce au fait que des capteurs assurent une mesure différentielle de la pression entre l'intrados et l'extrados d'une voilure, il est possible de disposer d'informations permettant d'optimiser plus sûrement le pilotage d'un véhicule muni d'une voilure.