Couple de gyroscope

[inviteae65fdb3]

Bonjour,

Je souhaite faire des calculs sur le couple d'un gyroscope 3 axes qui sert en tant que stabilisateur pour les satellites. Est-ce possible d'avoir des formules simples applicables facilement ? Est-ce que le couple résistant d'un gyro 3 axes est constant (si on considère les vitesse de rotation fixes et le gyroscope agissant sur un point en comparaison au système complet) ?
Y a t-il un ouvrage de référence sur le phénomène gyroscopique ?
Si une âme experte en gyro peut me venir en aide ???



ISA
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Commencez par lire cette discussion:
http://forums.futura-sciences.com/ph...oscopique.html
et lire la pièce jointe.
http://forums.futura-sciences.com/at...-meca5-9_9.pdf
C'est loin d'être un "ouvrage de référence", mais je crois que cela vous donnera un premier aperçu de ce qu'est un gyroscope.
Par la suite, vous pourrez demander des explications sur ce que vous n'avez pas compris.
Au revoir.

[inviteae65fdb3]

Merci pour les liens. Ce que je cherche ce sont des liens qui traitent des gyro 3 axes. Je comprends le principe d'un gyro simple axe, les formules bien que difficiles pour moi ça va encore ... si une question est-ce que les formules sont valables pour de grand déplacement c'est à dire 90 ° ou plus ?

Je souhaite savoir comment réagit un gyro 3 axes, déjà dans le principe car si un axe bouge alors un autre gyro prend le relais, bref, je me demande si le couple n'est pas constant quelque soit l'angle qu'on impose car avec un gyro 1 axe l'orientation du couple imposé doit constamment changer si on désire obtenir un couple de réaction constant dans sa valeur (non dans son orientation). Je sais pas si je me fait comprendre ?

voilà

ISA

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je crois que vous faites une confusion entre le gyroscope mécanique qui n'a qu'un seul moment angulaire (même si vous mettez 3 ou 30 dans des directions différentes), avec les capteurs des rotation non gyroscopiques qui peuvent être à un axe ou a plusieurs.
Mais évidement, ce ne sont que des capteurs de rotation et ne produisent aucun couple mécanique.

Si vous fixez trois gyros avec des orientations différentes sur un objet, ils vont se comporter comme un seul dont le moment cinétique sera la somme vectorielle des trois moments individuels.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour,

Si vous vous passionnez pour les calculs sur les plateformes gyroscopiques, je vous propose pour faire fonctionner vos neurones les 2 liens suuivants

Le premier c'est pour demarrer, le second c'est pour commencer à maitriser

http://www2.ac-lille.fr/ciras/CAEA/C...INERTIELLE.pdf

http://artemmis.univ-mrs.fr/cybermec...01/GYRO_01.htm

En le pense que si vous avez le niveau, vous trouverez votre souhait

[inviteae65fdb3]

Merci pour vos réponses

Bonjour.
Je crois que vous faites une confusion entre le gyroscope mécanique qui n'a qu'un seul moment angulaire (même si vous mettez 3 ou 30 dans des directions différentes), avec les capteurs des rotation non gyroscopiques qui peuvent être à un axe ou a plusieurs.
Mais évidement, ce ne sont que des capteurs de rotation et ne produisent aucun couple mécanique.

Sur les satellites, j'ai lu qu'il y avait des stabilisateurs 3 axes gyroscopiques, peut-être j'ai mal lu ? Ces stabilisateurs doivent donner un couple sinon à quoi sert-il ? En fait, je parle bien de trois gyros un sur X, un autre sur Y et un autre sur Z, ils sont indépendants mais se situent sur des axes perpendiculaires. Ce que j'ai du mal à me rendre compte c'est : EST-CE QUE CA MARCHE ???

Si vous fixez trois gyros avec des orientations différentes sur un objet, ils vont se comporter comme un seul dont le moment cinétique sera la somme vectorielle des trois moments individuels.

Eh bien alors avec 3 gyros, un par axe x, y et z alors comment cela se comporte t-il ? tous les couples s'annulent ?

http://www2.ac-lille.fr/ciras/CAEA/C...INERTIELLE.pdf

Merci pour le lien je ne l'avais pas trouvé, pour l'autre lien je l'ai trouvé, je n'ai pas encore tout compris et j'avoue que parfois il y a des passages hard !!! mais je vais y travailler.

Si l'un de vous deux sait comment se comporte dans les grandes lignes un stabilisateur gyroscopique de satellite ça m'intéresse. Je trouve qu'il est plus facile de comprendre les formules en sachant ce que l'on va y trouver...


ISA

[invite6dffde4c]

Re.
Ce que l'on trouve sur les satellites ce sont des volants à inertie (un sur x, un sur y et un sur z) qui permettent de modifier l'orientation du satellite sans utiliser les jets. On utilise ces derniers uniquement quand un des volants atteint sa vitesse maximale, pour pouvoir l'arrêter.
Mais ce ne sont pas de gyroscopes.
Et si vous lissez la documentation donnée par Calculair, vous verrez qu'en aucun cas on utilise le couple créé par le mouvement gyroscopique pour stabiliser. On ne l'utilise que pour mesurer et contrôler l'électronique.

Le seul cas (que je connaisse) de stabilisation directe par gyroscope c'est dans des bateaux, avec des gyroscopes de plusieurs tonnes. Je me souviens d'avoir lu que le premier sous marin atomique américain, le Nautilus, avait un énorme gyroscope pour le stabiliser.

Et si vous mettez trois gyroscopes sur les trois axes, leurs moments angulaires ne se neutralisent pas. Ils s'ajoutent vectoriellement.

A+

[calculair]

Bonjour,

J'ai relu votre question, suite à la reponse de LPFR, Les gyroscopes n'ont pas vocation à stabiliser directement le satellite. C'est ce que l'on appelle une plate forme inertielle, a laquelle on ajoute des acceleromètres. Les gyro donnent les angles de rotations par rapports aux 3 axes et les acceleromètres les accelerations. Ainsi avec un calculateur on peut connaitre la position de la plateforme et donc du satellite, ou d'un avion ( pilotage automatique) ou d'un sous marin par exemple.

Ces systèmes ont sans doute des des systèmes complementaires pour corriger ou minimiser les erreurs et les derives au cours du temps. Entre le principe et une realisation operationnele fiable, il y a un saut que je ne sais pas franchir.

Enfin les données calculées permettent le pilotage en fonction des consignes fournies.

[inviteae65fdb3]

re,

Ce que l'on trouve sur les satellites ce sont des volants à inertie

La remarque est pertinente ! J'ai regardé sur wikipédia, on cite les toupies dans l'effet gyroscopique et dans le volant d'inertie. Concrètement c'est quoi la différence ? Un volant si on essai de changer son axe de rotation il devient un gyroscope, non ? Dans les bâteaux ce sont des volants à inertie ou des gyroscope ? Merci LPFR de m'éclairer sur le vocabulaire, aurais-tu un lien qui liste les utilisations d'un volant à inertie et les gyroscopes ?

bonne soirée

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Si dans un corps dans l'espace un moteur électrique fait tourner un objet avec inertie, l'objet se mettra à tourner dans l'autre sens, car le moment angulaire (cinétique) se conserve. Une fois que l'objet a tourné de l'angle voulu, il suffit d'arrêter le moteur et l'objet s'arrête.
Ceci peut être utilisé pour faire pointer un télescope ou une antenne dans une autre direction, mais aussi pour compenser la rotation engendré par des perturbations extérieures (vent solaire, pression de la lumière).
Mais il faut trois volants d'inertie pour pouvoir tourner dans tous les sens. Et cette fois, quand un volant change de vitesse et l'objet tourne, il y a de l'effet gyroscopique en plus. Les calculs sont un peu plus compliqués. Mais in fine, tout se réduit à la conservation du moment angulaire.
Au revoir.

[inviteae65fdb3]

Bonjour,

Encore merci pour vos explications

Ah je comprends mieux la différence ! par contre une fois que l'objet a tourné, si on arrête le moteur on créé un couple frein qui fera tourner l'objet dans l'autre sens, on retrouvera la position d'origine, non ?

J'ai trouvé des vidéos et sur l'une d'elle on a un gyro qui tourne sur lui même:

http://gyroscope.com/youtube.asp?movie=4KlddP16uuU

Est-ce que le couple de rotation (rotation autour de l'axe vertical) correspond à la force de gravitation excercé sur le gyro ? Et que se passe t-il si on empêche le gyro de tourner autour de son axe vertical ?

a+
ISA

[invite6dffde4c]

Re.

Ah je comprends mieux la différence ! par contre une fois que l'objet a tourné, si on arrête le moteur on créé un couple frein qui fera tourner l'objet dans l'autre sens, on retrouvera la position d'origine, non ?

Non.
Le moment angulaire se conserve. S'il ne tournait pas avant, il ne tournera pas avant qu'un couple extérieur le fasse tourner.

J'ai l'impression que la conservation du moment angulaire (cinétique) ne vous fait ni chaud ni froid.

J'ai trouvé des vidéos et sur l'une d'elle on a un gyro qui tourne sur lui même:
http://gyroscope.com/youtube.asp?movie=4KlddP16uuU
Est-ce que le couple de rotation (rotation autour de l'axe vertical) correspond à la force de gravitation excercé sur le gyro ? Et que se passe t-il si on empêche le gyro de tourner autour de son axe vertical ?

Définitivement, vous n'avez pas lu le document que je vous avais donné au poste #2:
http://forums.futura-sciences.com/at...-meca5-9_9.pdf
Si vous l'aviez lu, vous ne poseriez pas ce type de questions.

Pour comprendre il faut faire un effort soi même. Personne ne comprendra à votre place.
A+

[inviteae65fdb3]

re,

Définitivement, vous n'avez pas lu le document que je vous avais donné au poste #2:

j'ai lu mais je n'ai pas encore tout compris, je n'ai pas 50 ans ni 5 ans d'études supérieures ... c'est pour cela que je pose des questions...

Le moment angulaire se conserve. S'il ne tournait pas avant, il ne tournera pas avant qu'un couple extérieur le fasse tourner.

Je ne dis pas "tourner" mais simplement reprendre la position d'origine ! Si un volant fait tourner un objet en accélérant alors en freinant il le fait tourner en sens inverse.

ISA

[phys4]

Je ne dis pas "tourner" mais simplement reprendre la position d'origine ! Si un volant fait tourner un objet en accélérant alors en freinant il le fait tourner en sens inverse.

Je viens au secours de LPFR qui pourrait vraiment se fâcher .
Prenons un satellite avec un volant d’inertie arrêté, rien ne tourne.
Mettez alors le volant en rotation, le satellite se met à tourner en sens inverse. Quand le satellite a attient l’angle voulu, vous arrêtez le volant, le satellite s’arrête de tourner mais l’angle de visée à changer. Ces types de dispositif sont très utilisés dans le télescope Hubble, ils permettent un pointage précis avec une énergie minimale.

[invite6dffde4c]

Bonjour Phys4.
Merci.
Je vous donne une astuce de Hubble dont on parle peu ou jamais. Et que j'avais trouvé très intelligente. Pour compenser les dérives à long terme sans utiliser du carburant, Hubble à plusieurs solénoïdes longs qui créent un couple (calculé) avec le champ magnétique terrestre qui n'est pas négligeable à la hauteur de son orbite.
La solution n'est pas valable pour les satellites géostationnaires qui meurent quand ils ont épuisé le carburant pour corriger les dérives à long terme.
Cordialement,

[inviteae65fdb3]

Merci, je comprends ! enfin ... Et je ne me fache pas. Je garde le sourire

Vu que le texte dans le pdf n'est pas copiable je ne peux pas copier ce que je ne comprends pas. Je note le début et la fin du paragraphe:

Maintenant les masses....verticale vers l'arrière.

C'est un peu rapide comme explication. On passe de la vue de côté à la vue de dessus... pas très clair pour moi.

Ce qui manque dans le document ce sont les calculs des couples.

a+

[inviteae65fdb3]

Définitivement, vous n'avez pas lu le document que je vous avais donné au poste #2:
http://forums.futura-sciences.com/at...-meca5-9_9.pdf
Si vous l'aviez lu, vous ne poseriez pas ce type de questions.

mais si je prends l'exemple du lien avec la vidéo, je ne peux pas changer la gravité, je me demande toujours comment va réagir le gyroscope si je place devant lui un obstacle ... s'il ne peux plus tourner alors il tombe ?

Pour le couple j'ai vu c'est avec la toupie: r*mg ! hep ! j'y arrive un peu

Ce serait cool d'augmenter le document avec les différents cas pratiques que l'on peut faire et avoir les réactions du gyroscope. Je pense que je vais en acheter un car c'est en manipulant que l'on devient forgeron...
a++

[inviteae65fdb3]

re,

http://pagesperso-orange.fr/gilbert...._gyroscope.htm

Pouvez-vous me dire si les symboles sur le schéma correspondent aux symboles dans le texte ? Téta c'est q ? w0 =w ? t= tau ?

Dans http://forums.futura-sciences.com/at...-meca5-9_9.pdf, le vecteur tau est dirigé horizontalement, c'est à dire dans un plan perpendiculaire à l'axe y ? et perpendiculaire à L, pourquoi ? Tau ne devrait pas prendre sa source sur le centre de gravité du gyro ? Tau est bien ce qui fait tourner la toupie autour de l'axe y ?

C'est un peu rapide comme explication. On passe de la vue de côté à la vue de dessus... pas très clair pour moi.

ça c'est ok j'ai compris !

Par contre ça: "mais si je prends l'exemple du lien avec la vidéo, je ne peux pas changer la gravité, je me demande toujours comment va réagir le gyroscope si je place devant lui un obstacle ... s'il ne peux plus tourner alors il tombe ?" Je ne peux pas y répondre avec les documents à disposition.

Merci d'avance de prendre le temps de répondre à une néo.

Isa

[inviteae65fdb3]

il y a personne pour me répondre ??? je ne trouve pas les réponses dans les liens... et les questions sont précises, non ?

Isa