Porte-avions japonais

Revenons à nos 羊 qui sont les porte-avions nippons.

Deux photos du stabilisateur Sperry installé sur le porte-avions HŌSHŌ, l’une en atelier et l’autre lors de l’installation à bord du navire qui n’est alors achevé que jusqu’au pont du hangar.


Le stabilisateur, conçu au départ pour les paquebots, pèse quelque 190 tonnes. Il s’agit d’un gyroscope électromécanique stabilisé par sa vitesse de rotation, qui ne commande aucun safran actif à l’extérieur mais qui stabilise la coque du navire lorsque celui-ci roule, comme un immense gyroscope de torpille ou de drone.


Sur le HŌSHŌ, il ne donna pas entière satisfaction, apparemment parce qu’il y était mal placé par rapport au centre de carène. Sur le RYŪJŌ, une version améliorée et mieux positionnée s’avèrera bien plus efficace comme en témoigne le lieutenant de vaisseau Egusa Takashige, alors officier aviation du porte-avions.

Le matin du 7 septembre 1938, alors que le RYŪJŌ est en sortie d’entraînement dans le secteur des îles Mariannes, il est pris dans une violente tempête qui le secoue comme un prunier. Le roulis atteint 30°. Deux D1A rentrent de leur vol. Le capitaine de vaisseau Kosaka, commandant du navire, veut les dérouter vers l’île de Rota où il n’y a pas de piste ce qui obligerait les biplans à se poser dans un champ en pleine tempête. Il ne veut pas démarrer le stabilisateur pour ne pas l’endommager, le roulis dépassant ce pour quoi le stabilisateur a été conçu. Egusa insiste, déclare n’avoir rien à faire du risque d’endommager le stabilisateur. Le commandant se laisse convaincre et fait démarrer le stabilisateur. Une vingtaine de minutes plus tard, le RYŪJŌ vient face au vent, enfin stabilisé, et récupère les deux avions auxquels il reste moins d’une heure de carburant. La tempête est telle que l’écume des vagues rejaillit sous les roues des D1A quand ils rebondissent sur le pont avant de s’immobiliser, la crosse dans un brin d’arrêt. Le commandant fait ensuite stopper le stabilisateur (qui a tenu bon) et écarte son navire de la tempête.

Quand on voit la taille de ce gyroscope mécanique conçu dans les années 20/30 avec celle de la Sygma 40 à gyrolaser du CdG (conception années 90/00) ...

https://lemarin.ouest-france.fr/sites/default/files/styles/full/public/tl_files/_media/Newsletter/Photos%20Newsletter/2013/septembre%202013/Semaine%2037/OMSAGEM.jpg?itok=Aww05KD_

Takagi a écrit:

Deux photos du stabilisateur Sperry installé sur le porte-avions HŌSHŌ […][…] […]

pour cette mise au point ! J'avais souvent vu cette donnée sur les caractéristique ("gyrostabilisateur Sperry") sans jamais avoir approfondi le sujet…

Citation :

[…] Le matin du 7 septembre 1938 […] Une vingtaine de minutes plus tard, le RYŪJŌ vient face au vent, enfin stabilisé, et récupère les deux avions auxquels il reste moins d’une heure de carburant. […]: marinpilote:

« […] une heure de carburant », c'est encore assez confortable, et assez loin du péril, non ?

Citation :

Quand on voit la taille de ce gyroscope mécanique conçu dans les années 20/30 avec celle de la Sygma 40 à gyrolaser du CdG (conception années 90/00) ... : cheers: […]

Ils n'ont peut-être pas le même principe de fonctionnement ?

Citation :

une heure de carburant », c'est encore assez confortable, et assez loin du péril, non

oui sauf si le terrain de déroutement est à une heure de vol ...
Le D1A a un vitesse de croisière un peu > 120 nœuds si l'avion est dans le mauvais temps avec disons 40 nœuds dans le nez et que Rota est à 80 nautiques au vent ça peut devenir scabreux ...

Citation :

Ils n'ont peut-être pas le même principe de fonctionnement ?

Ces centrales gyroscopiques qu'elles soient mécaniques ou pas sont utilisées pour "tranquiliser" la plate-forme lors des opérations de ramassage car elles asservissent les mouvements en direction au regard du vent des trains de vagues ... Elles calculent les écarts provoqués par les mouvements de la plate forme par rapport à un point d’équilibre, de mémoire les gyro mécaniques qu'on trouve sur les bâtiments de l'époque (not directions d'artillerie ) tournent à 20 000 tours minutes et nécessitent 15 à 20 minutes pour être lancés.
La centrale à gyrolaser utilise les écarts calculés dans le déplacement d'un laser en triangle dans un bloc de plexiglas, écarts induits par les accélérations subies par le mobile en question navire, fusée avion missile j'ai eu en mains ce genre de bloc (pour un AM 39) c'est la marque du passage de la mécanique de précision aux techno numériques et laser on passe d'un équipement de 10 m de haut dont la masse s'exprime en tonnes à un équipement qui tient dans une mallette voir dans une boîte à sucre et dont la masse s'exprime en kilos

pascal a écrit:

...  de mémoire les gyro mécaniques qu'on trouve sur les bâtiments de l'époque (not directions d'artillerie ) tournent à 20 000 tours minutes et nécessitent 15 à 20 minutes pour être lancés.

Soit une alimentation électrique, avec une fréquence de l'ordre de 330 périodes/seconde, sous une tension alternative de 100-120 volt. C'est la fréquence du courant, donc, nécessairement, alternatif, qui  "génère" la rotation du rotor du gyroscope.  

Il existait, à l'époque, une autre solution technique pour entrainer le rotor, l'air comprimé, mais elle était utilisée pour les gyroscopes de petites dimensions, installés dans les aéronefs. De mon temps, je pense que c'est encore le cas, lesdits aéronefs débitaient à bord du 110V/400 périodes, pour alimenter, entre autres, les centrales gyroscopiques.

Une fois lancés,  sous réserve d'une alimentation électrique stabilisée, les gyroscopes, quelques soient leurs dimensions, conservent "naturellement" la vitesse de rotation qui leur est imprimée, ces hautes vitesses étant, également, un gage de précision.

Vu les dimensions et la masse de la centrale de stabilisation gyroscopique, installée à bord du porte-avions HŌSHŌ, je suis étonné par la brièveté du délai pour acquérir la vitesse stabilisée, car on devait, alors, être plus près d'un temps calculé en nombre d'heures plutôt qu'en minutes, "15 à 20 minutes" étant le temps nécessaire pour stabiliser un "malheureux" gyroscope à bord d'un avion!

Je peux, aussi, me tromper, mais ce genre de bouzin était, généralement, lancé, dès l'annonce de l'heure du départ, bien avant de quitter le mouillage, et, dès lors, restait sous tension et en rotation. Par contre, il est fort possible que, même dans ces conditions, l'exploitation "en prise" de ses données & corrections exigeait, elle, 15 à 20 minutes de réglages préalables.

Ce  stabilisateur Sperry installé sur le porte-avions HŌSHŌ est vraiment impressionnant ; on a les caractéristiques de la plateforme ; déplacement , GM ?


La sigma 40 montée sur  Fremm en nav devait remplacer les centrales inertielles de nav « microcin » sujet à pannes sur certaines frégates
https://www.safran-electronics-defense.com/fr/naval/navires-de-surface/navigation

En plaisance on à ceci pour stabiliser , y a pas si longtemps on en parlait comme concept innovant  

https://itayachtscanada.com/fr/listing/ferrettigroup-anti-rolling-gyro/

20 min c'était pour les marmites branlantes du Bismarck

ARMEN56 a écrit:

Ce  stabilisateur Sperry installé sur le porte-avions HŌSHŌ est vraiment impressionnant ; on a les caractéristiques de la plateforme ; déplacement , GM ?

Je n'ai trouvé que la masse de 190 tonnes. Il s'agit apparemment de la masse de l'ensemble complet.

Citation :

on a les caractéristiques de la plateforme ; déplacement , GM ?

déplacement environ 9600 t métriques en revanche pour la hauteur métacentrique c'est une autre paire de manches ...

Takagi a écrit:

Le stabilisateur, conçu au départ pour les paquebots, pèse quelque 190 tonnes. Il s’agit d’un gyroscope électromécanique stabilisé par sa vitesse de rotation, qui ne commande aucun safran actif à l’extérieur mais qui stabilise la coque du navire lorsque celui-ci roule, comme un immense gyroscope de torpille ou de drone.

Merci Takagi.

Dans ma compréhension, vu la masse de la chose, ce gyroscope ne commande aucun dispositif, mais fait bénéficier le bâtiment porteur de la tendance naturelle des gyroscopes à "ne pas se laisser faire" et à s'opposer à une rotation, pour tenter de limiter le roulis.

Finalement assez différent de ce qui se passe pour une torpille, où le gyroscope est utilisé pour donner un cap.

Bleu Marine a écrit:

Takagi a écrit:

Le stabilisateur, conçu au départ pour les paquebots, pèse quelque 190 tonnes. Il s’agit d’un gyroscope électromécanique stabilisé par sa vitesse de rotation, qui ne commande aucun safran actif à l’extérieur mais qui stabilise la coque du navire lorsque celui-ci roule, comme un immense gyroscope de torpille ou de drone.

Merci Takagi.

Dans ma compréhension, vu la masse de la chose, ce gyroscope ne commande aucun dispositif, mais fait bénéficier le bâtiment porteur de la tendance naturelle des gyroscopes à "ne pas se laisser faire" et à s'opposer à une rotation, pour tenter de limiter le roulis.

Finalement assez différent de ce qui se passe pour une torpille, où le gyroscope est utilisé pour donner un cap.

Même compréhension  

Pour 9600 t précisé par Pascal et arbitrairement en prenant  un GM de 2 m (c’était un peu plus pour Clem ) ici çà donnerait un MUT (*) de 336 t /m en ordre de grandeur ………….et donc un rappel  stabilisant(**)   en proportion

Chiffre à comparer à la précession du gyro en  masse tournante et vitesse de rotation, lui fallait donc de la taille ……………….

(*) MUT ; moment unitaire transversal donnant 1° de gite , ce moment étant égal au déplacement par le GM (ρ -a) divisé par 57 , MUT =∆ x ( ρ-a)/57

(**) Pour des stabilisateurs à ailerons l’objectif de réduction de roulis est de 90% sur une pente de houle de 4° pour une vitesse donnée du navire

Bleu Marine a écrit:

Merci Takagi.

Dans ma compréhension, vu la masse de la chose, ce gyroscope ne commande aucun dispositif, mais fait bénéficier le bâtiment porteur de la tendance naturelle des gyroscopes à "ne pas se laisser faire" et à s'opposer à une rotation, pour tenter de limiter le roulis.

Finalement assez différent de ce qui se passe pour une torpille, où le gyroscope est utilisé pour donner un cap.

Remarque très intéressante! .   Il n'existe pas, à ma connaissance, de "vieux" documents de vulgarisation expliquant l'exploitation "mécanique" des  variations de gite et de tangage relevées et signalées par ces "gyro-stabilisateurs", mais il en existait surement, réservées aux seuls spécialistes.... Coucou, Armen 56!  

Personnellement, mais, là, je peux, aussi, parfaitement, me planter, une masse (totale!) de 190 tonnes, rapportée au tonnage du bâtiment- ne serait-ce que 10 000 -15 000 tonnes - n'était, probablement, pas suffisante pour compenser, à elle-seule, la gite, vu son débattement (selon l'axe transversal).

Compte-tenu de sa disposition (sur la photo de Takagi   ), l'appareil ne travaillait que sur deux axes, ce qu'on définit, de nos jours, comme étant un gyromètre à deux axes, avec un axe de rotation du rotor et un second, constitué par un cadre libre pivotant, dans notre cas, selon le roulis (donc, aucune information sur le tangage).

Les variations de gite devaient, également, être "télé-affichées" sur la passerelle et, dès lors, prises en compte (au plus vite) par la timonerie.
L'avantage essentiel de ce dispositif gyroscopique très sensible - d'où l'importance de la haute vitesse stabilisée de son rotor - est sa capacité de détection, dès sa "naissance", de la moindre variation d'assiette.

A bord des aéronefs, cette faculté sera exploitée bien après la WW2, pour concevoir des centrales de pilotage automatique, dites de 3ème degré, capables d'anticiper et de commander les compensations nécessaires de la moindre variation d'assiette, avant même qu'elle ne se fasse réellement ressentir!

NOTA : Le gyroscope, lui, travaille selon trois axes. A dater des années 1960, la solution d'associer deux gyromètres, travaillant, chacun, sur des axes perpendiculaires, avait été privilégiée dans l'aviation (Ex : pilote automatique Bréguet Atlantic et Concorde),  très probablement pour des raisons de précisions distinctes.

Loïc Charpentier a écrit:

Il n'existe pas, à ma connaissance, de "vieux" documents de vulgarisation expliquant l'exploitation "mécanique" des  variations de gite et de tangage relevées et signalées par ces "gyro-stabilisateurs", mais il en existait surement, réservées aux seuls spécialistes.... Coucou, Armen 56!  

Quelques liens :

https://fr.qaz.wiki/wiki/Anti-rolling_gyro

https://books.google.fr/books?id=ddvsDwAAQBAJ&pg=PA20&lpg=PA20&dq=stabilisation+roulis+gyroscope+%22conte+di+savoia%22&source=bl&ots=mT60XN6bOD&sig=ACfU3U0qRn4sww4wV3-1zpHYpDPNnZ68QA&hl=fr&sa=X&ved=2ahUKEwidy_rmv6XtAhVNRBoKHbHAC7gQ6AEwEHoECAcQAg#v=onepage&q=stabilisation%20roulis%20gyroscope%20%22conte%20di%20savoia%22&f=false

https://www.alamyimages.fr/photo-image-ce-stabilisateur-sperry-gyrocompas-est-l-une-des-trois-montees-sur-le-paquebot-italien-conte-di-savoia-pour-rendre-le-navire-plus-stable-dans-de-mers-demontees-date-vers-1936-105356189.html

, mais ça n'explique pas pour autant le système d'exploitation des infos de variations transmises par la centrale gyroscopique stabilisatrice.

Au passage, grâce au lien N° 2 et la photo de l'un des gyro-stabilisateurs installés à bord du paquebot italien "Conte di Savoia", on constate qu'il avait été installé trois gyroscopes - de fait, deux gyromètres à deux axes, dont un, pour détecter les mouvements de roulis, l'autre, de tangage, plus un 3ème - vraisemblablement, un gyroscope à 3 axes - pour la navigation "générale".

Ma maigre culturation à propos des gyroscopes et gyromètres se résume, un, à mes cours successifs "d'équipement" d'appareils de navigation à bord des aéronefs, pour lesquels, hormis les dimensions (par rapport à la centrale gyro-stabilisatrice d'un bâtiment), le principe de fonctionnement et d'exploitation des données est strictement identique, deux, une vieille passion personnelle pour ces usines à gaz, qu'ont toujours constitué les gyromètres et gyroscopes , avec leurs règles physiques (vérifiées) à la c.., qui imposent un décalage de 90°!

J'ai une pensée émue pour les plus anciens d'entre nous qui se souviennent, encore, de leurs cours de terminale "Math Elem" ou "Sciences Ex", purement théoriques, à propos du fonctionnement du pendule et du gyroscope... Mais à quoi peuvent bien servir ces m...?

Loïc Charpentier a écrit:

, mais ça n'explique pas pour autant le système d'exploitation des infos de variations transmises par  la centrale gyroscopique stabilisatrice.

Dans ma compréhension, les gyroscopes en question ne transmettent aucune information. Ils s'opposent "mécaniquement" aux variations d'orientation auxquels ils sont soumis.

Bleu Marine a écrit:

Loïc Charpentier a écrit:

, mais ça n'explique pas pour autant le système d'exploitation des infos de variations transmises par  la centrale gyroscopique stabilisatrice.

Dans ma compréhension, les gyroscopes en question ne transmettent aucune information. Ils s'opposent "mécaniquement" aux variations d'orientation auxquels ils sont soumis.

Cà reste, certes, possible, mais, vu la masse mobile et ses valeurs de débattement autour de son axe de "rotation", çà me parait très-très difficile.

Dans le cadre des clichés, mis en ligne par Takagi, les 190 tonnes ne font référence qu'à l'ensemble (supports, pivots, etc.), alors que le poids du rotor, y compris son cadre de pivotement  (second axe) devaient peser, au mieux,  un gros tiers de cette valeur ; ce qui constitue, déjà, une masse très importante, mais, néanmoins, insuffisante pour influer directement sur la stabilité directe du bâtiment.

A bord des aéronefs, par exemple, les gyroscopes n'avaient qu'une seule et unique fonction, indiquer aux pilotes, le plus précisément possible, les variations d'assiette et de cap (hors influence du cap "naturel" magnétique!), mais ils ne corrigeaient, directement, que dalle.

Le poids du gyro-stabilisateur semble, certes, être impressionnant, mais il convient, alors, de le rapporter aux dimensions et tonnage du bâtiment. Son poids et, par voie de conséquence, celui de ses éléments mobiles (rotor et cadre pivotant sur le second axe) devenant essentiels, en regard de la vitesse imprimée au rotor, afin d'obtenir les informations les plus précises possibles et, si nécessaire, d'effectuer rapidement les corrections. Les dimensions d'un dispositif gyroscopique tenaient, aussi, compte de celles de la plate-forme que l'appareillage étai sensé "surveiller". La transmission des variations gyroscopiques était une procédure rapide et très simple.

Loïc Charpentier a écrit:

Cà reste, certes, possible, mais, vu la masse mobile et ses valeurs de débattement autour de son axe de "rotation", çà me parait très-très difficile.

C'est bien ce qui est expliqué dans le deuxième lien que j'ai donné. "Le gyroscope principal, de taille imposante, a pour but de créer le couple de stabilisation."

Je reconnais que c'est assez "bourrin".

Allons y gaiement

Recherche auprès publications ATMA fait référence à 2 mémoires sur le sujet des gyroscopes , l’un en 1909 et l’autre en 1928 .
- Notice sur la théory du gyroscope amortisseur de roulis de M le Dr O Schlick de 1909
- Exposé synthétique et résultat d’essais d’un appareil anti roulis du type passif à gyroscopes jumelés de Fieux

Ben faut passer à la caisse …

https://www.atma.asso.fr/fr/page-16/recherche-1/recherche.html?searchVal=gyroscope

Moteur de recherche sur Schlick donne ces deux extraits , je ne précise pas les liens car illustrés de formules mathématiques à vous démoraliser un samedi soir confiné ………

“La première proposition de gyro-stabilisateurs de roulis de navire a été faite par Schlick [1904]. Le système original avait une roue volante, et il a été installé et testé sur l'ancien destroyer torpilleur allemand See-Bar [White, 1907]. Malgré les bonnes performances sur See-Bar, le système a présenté plusieurs problèmes pour ajuster le mouvement de la roue volante pour faire face au changement d'état de la mer et des conditions de navigation du navire (vitesse et cap par rapport aux vagues) et n'a pas bien fonctionné sur différents navires. La société américaine Sperry a ensuite développé un système qui a résolu le problème du gyroscope Schlick en utilisant un moteur électrique et un frein pour contrôler la précession du mobile. Le moteur était commandé par des interrupteurs qui répondaient au retour d'un petit gyroscope de mesure. Dans cet agencement, la vitesse de précession était proportionnelle à la vitesse de roulis du navire »



« La stabilité d'un navire influence grandement son équipage et son équipement intégré . Par conséquent, réduire le mouvement de roulis d'un navire est crucial. Comparé à d'autres produits antiroulis pour navires, les gyroscopes antiroulis ont des avantages, tels qu'une installation facile, une faible consommation d'énergie et une capacité stabilisante à n'importe quelle vitesse du navire. En 1904, Schlick a d'abord proposé de placer un grand gyroscope sur un navire pour fournir un moment d'amortissement de roulis. En 1917, Orden modifie la structure du gyroscope antiroulis du navire pour simplifier la structure. En 1925, Thompson a introduit un nouveau gyroscope antiroulis qui a réduit la consommation d'énergie du gyroscope. Perez et Steinmann ont proposé d'utiliser plusieurs petits gyroscopes antiroulis pour répartir le moment de chavirage global du navire, le surveiller et ajuster le nombre de gyroscopes en fonction des conditions de navigation variables. Avec les progrès scientifiques, la recherche ne se limite plus à l'optimisation structurelle mais à l'amélioration des performances des gyroscopes autour de la méthode de contrôle. Le rotor gyroscopique rotatif produit un moment d'amortissement opposé à la direction de balancement du navire lors de la précession. Par conséquent, divers paramètres gyroscopiques produisent divers moments d'amortissement et effets anti-roulis. Cependant, la recherche s'est limitée à l'optimisation de la structure et de la méthode de contrôle du gyroscope et au manque d'optimisation des paramètres »

En revanche à lire cet extrait de cours on comprend qu’il faille renforcer l’assise carlinguée de la bestiole……………

... mais c'est surtout la lecture de la page gauche du document que tu as mis en ligne, qui devient instructive...

Notamment,...

Citation :

La solution n'est applicable qu'à des navires de petites dimensions

En réalité, la supposée action directe d'un gyro-stabilisateur était totalement incompatible, financièrement, avec un bâtiment de faible tonnage, en regard de son coût réel, rapporté à celui du navire!

Je ne pense pas m'avancer beaucoup en précisant que les variations d'assiette, à bord des navires qui en étaient équipés, constituaient, avant tout, une source de transmission rapide d'informations pour corriger la marche du bâtiment.... sauf que, aucun document "généraliste", même technique, n'est foutu (ou ne le souhaite pas!) nous expliquer le traitement des signaux fournis par les variations d'angle du système gyroscopique.

L'emploi de la technologie gyroscopique faisait, en France, partie intégrante du domaine réservé de la Marine Nationale, sinon, pour son usage civil, on pouvait faire confiance aux journalistes "civils", soit-disant "spécialisés", pour raconter n'importe quoi!

Citez-moi, juste pour le plaisir, le nom du voisin de table, dans votre classe de Terminale, qui ne s'était pas assoupi (d'ennui ) durant le cours magistral traitant du principe de fonctionnement du pendule et/ou du gyroscope !

[quote="Loïc Charpentier"] ... mais c'est surtout la lecture de la page gauche du document que tu as mis en ligne, qui devient instructive...

juste pour le plaisir

https://www.youtube.com/watch?v=FI0jBrJOzps
https://www.sciencephoto.com/media/870988/view/sperry-gyro-stabiliser
https://www.sperrymarine.com/corporate-history/sperry-marine
https://www.wondersofworldengineering.com/gyroscope.html

Armen

Mon père (ingénieur aéronautique) avait ramené un jour à la maison des éléments d'une centrale gyroscopique de Mirage IV réformés ces éléments mécaniques étaient usinés avec une précision fascinante

pascal a écrit:

Armen

Mon  père (ingénieur aéronautique) avait ramené un jour à la maison des éléments d'une centrale gyroscopique de Mirage IV réformés ces éléments mécaniques étaient usinés avec une précision fascinante

La qualité de l'usinage influe, aussi, directement sur l'obtention du frottement le plus faible possible des équipages mobiles (rotor et cadres "pivotants") du gyro. C'est du travail d'horlogerie de très haute précision. La SFIM, par exemple, désormais intégrée au groupe SAFRAN, était spécialisée dans la fabrication et l'assemblage de ce type d'appareillage pour les aéronefs.

pascal a écrit:

Armen

Mon  père (ingénieur aéronautique) avait ramené un jour à la maison des éléments d'une centrale gyroscopique de Mirage IV réformés ces éléments mécaniques étaient usinés avec une précision fascinante

Tu n'as alors jamais vu la platine d'un récepteur LORAN-C ...

non
quand je suis arrivé en course croisière le Decca et le Loran avaient été remplacés sur les tables à cartes par les Satnav en attendant les GPS