Orientation, Gyroscopes Et Navigation Par Inertie Tome 1 – | A. Ishlinsky

Dans de nombreux cas d'importance pratique* le mouvement d'un véhicule guidé (avion* fusée* navire* etc.) doit s'effectuer de façon à ne présenter que de petits écarts par rapport à un programme donné. La réalisation de cette condi­ tion exige que l’on règle convenablement l'intensité et la direction de la force qui communique le mouvement au véhicule. A cet effet, il faut connaître, à tout instant* l'orientation et la position du véhicule dans l'espace. Il apparaît que si le véhicule est porteur d'appareils gyroscopiques de précision* son orientation et sa position peuvent être déterminées sans avoir à tenir compte d'information supplémentaire provenant de l'extérieur et sans observer des repères terrestres. Il suffit de connaître la position et l'orientation du véhicule à l'instant initial et de déterminer ensuite* à l'aide de calculateurs* les coordonnées du mobile par une résolution continue d'un système d'équations. Ces équations peuvent être finies (algébriques ou trigonométriques) ou différentielles. Dans le premier cas* elles traduisent des relations de nature géométrique entre les paramètres qui déterminent l'orientation des gyroscopes et celle du véhicule. Dans le second cas* elles expriment des relations cinématiques (non holonomes) analogues. Des équations différentielles décrivent aussi le comportement des gyroscopes et

d*autres éléments d'un système destiné à la localisation d'un véhicule en mouve­ ment. Ce système est appelé système de navigation par inertie, ou centrale à iner­ tie* ou encore navigateur inertiel* parce que son fonctionnement est basé sur les propriétés d'inertie de la matière, c'est-à-dire sur les lois de la mécanique clas­

sique.

La présente monographie est consacrée à l'exposé des bases théoriques de la

navigation par inertie utilisant des gyroscopes. 5 l'établissement et à la résolu­ tion des équations des principaux problèmes relatifs aussi bien à la détermination de l'orientation et de la position des objets mobiles qu'à l'étude du comporte­ ment des dispositifs gyroscopiques utilisés. Elle traite également de la théorie des gyroscopes et des appareils gyroscopiques (gyroscopes libres* gyropendules, gyrostabilisateurs, plates-formes gyroscopiques. gyrocompas. accéleromètres gyroscopiques* c’est-à-dire des appareils dont les indications constituent, pour les problèmes mentionnés plus haut, des variables indépendantes données qui interviennent dans des équations correspondantes).

La monographie examine uniquement la navigation par inertie des mobiles qui se déplacent à la surface de la Terre ou à une altitude constante donnée au- dessus de celle-ci. Malheureusement* le fonctionnement des navigateurs inertiels s’avère instable lorsqu'ils sont utilisés pour localiser un mobile qui change non seulement ses coordonnées géographiques mais également sa distance au centre de la Terre. Ils ne peuvent donc servir à une navigation de longue durée dans

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AVANT-PROPOS

l'espace. De tels navigateurs inertiels peu stables ne sont utilisés qu'à bord des véhicules qui subissent pendant très peu de temps l'action des forces autres que les forces de gravitation (poussée, résistance aérodynamique, etc.). Certaines questions théoriques relatives à ces systèmes de navigation sont exposées par l'auteur dans sa monographie « Guidage par inertie des fusées balistiques *.

La partie principale du texte de la présente monographie est publiée pour la première fois. En outre, la monographie contient, sous une forme nouvelle, les résultats de certaines recherches que l'auteur a publiées’précédemment dans des revues scientifiques de mécanique et en partie dans ses livres: « Mécanique des systèmes gyroscopiques » (principalement les paragraphes des deux premiers chapitres) et « Guidage par inertie des fusées balistiques » (paragraphe sur l’accé- léromètre et annexe).

La monographie est publiée en deux tomes. Le premier — « Cinématique des mobiles gyrostabilisés » — traite essentiellement des questions géométriques et cinématiques relatives à l'orientation et à la stabilisation des mobiles. Le second tome — « Systèmes gyroscopiques de navigation par inertie* — de volume un peu plus grand, expose, en plus delà théorie de certains appareils et dispositifs gyroscopiques et du rappel de la mécanique du mouvement relatif, les bases théoriques de la mécanique des systèmes de navigation par inertie.

L'auteur tient à remercier particulièrement M. Temtchenko pour son aide efficace lors de la rédaction de la monographie et sa préparation à la publication. Il manifeste sa gratitude à V. Storojenko qui a bien voulu relire le.texte du manus­ crit et susciter des améliorations importantes, et à V. Lidsky pour ses recom­ mandations utiles sur l'exposé de la partie mathématique de la monographie.