Compléments Gyroscopiques

[inviteab1a4d0d]

Bonjour,

Je cherche à relier l'effet gyroscopique et son utilisation dans l'espace : stabilisation des satellites, conservation d'un cap.

Cependant, notamment en ce qui concerne la stabilisation des satellites d'observation, de la terre, je sais qu'on peut utiliser l'effet gyroscopique mais je ne vois pas trop comment. Autour de quel axe fait on tourner le gyroscope ? Le satellite est-il lui-même le gyroscope,....

Merci d'avance.
Simon

PS : Toute info concernant les liens entre gyroscopie et espace sotn les bienvenues
-----

[invitee83e5c9e]

Salut.
Le télescope spatial Hubble utilise plusieurs gyroscope pour se stabiliser,il en faut au moin trois, de préférence
un pour chaque axe.
Imaginer que vous etes sur un petit bateau qui est bougé par les vagues dans toutes les directions et que vous voulez regardez une étoile avec un télescope.
Suggestion,installer le télescope sur un cube auquel
trois roues planes tournante sera installer sur trois face
du cube(une roue par face,plan de rotation parallele au plan de la face) et de facon que le plan de rotation d'une roue soit perpendiculaire a ceux des plans de rotations des 2 autres roues, comme sela les axes x,y,z sera stabiliser par les 3 gyroscopes.
Pour trouvez ces 3 faces,prenez un coin du cube et faite les axes x,y,z.
Meme principe pour un satellite.
Merci de votre attention.

[juliendusud]

Salut.
Le télescope spatial Hubble utilise plusieurs gyroscope pour se stabiliser,il en faut au moin trois, de préférence
un pour chaque axe.
Imaginer que vous etes sur un petit bateau qui est bougé par les vagues dans toutes les directions et que vous voulez regardez une étoile avec un télescope.
Suggestion,installer le télescope sur un cube auquel
trois roues planes tournante sera installer sur trois face
du cube(une roue par face,plan de rotation parallele au plan de la face) et de facon que le plan de rotation d'une roue soit perpendiculaire a ceux des plans de rotations des 2 autres roues, comme sela les axes x,y,z sera stabiliser par les 3 gyroscopes.
Pour trouvez ces 3 faces,prenez un coin du cube et faite les axes x,y,z.
Meme principe pour un satellite.
Merci de votre attention.

Quel intérêt de mettre 3 gyroscopes alors qu'on peut produire le même effet avec un seul gyroscope (dont l'axe est orienté selon la direction du moment cinétique résultant des 3 gyros)?

[nicus]

Quel intérêt de mettre 3 gyroscopes alors qu'on peut produire le même effet avec un seul gyroscope (dont l'axe est orienté selon la direction du moment cinétique résultant des 3 gyros)?

L'interet, c'est que chaque roue est controlée independament. On appelle ca un systeme "3-axes actifs a roues". Il peut contrer les couples perturbateurs sur chaque axe, en accelerant ou deccelerant un peut la roue, ce qui cree un couple de reaction. C'est ce qui est embarqué sur Hubble et sur les satellites d'observation de la Terre (Spot...).

Un autre systeme utilisant l'effet gyroscopique consiste a embarquer un moment cinetique. Il est constitué d'une seule roue, sur un axe privilegié du satellite. Cet axe est alors stabilisé (raideur gyro), et le controle de la vitesse de la roue permet de contrer des couples perturbateurs autour de cette axe. C'est ce principe qui est utilisé pour les satellites de telecom geostationnaires : la roue est suivant l'axe nord-sud du satellite.

Certains satellites sont aussi spinnés eux meme (il faut que la mission le permette). ex : meteosat (geostationnaire). Certains aussi sont spinnés pendant la phase de mise a poste (par exemple pour stabiliser la direction des poussées qui permettent de l'amener a poste), et ensuite despinné une fois a poste. ex : les satellites Telecom2 (geo)


Nicus

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee83e5c9e]

Quel intérêt de mettre 3 gyroscopes alors qu'on peut produire le même effet avec un seul gyroscope (dont l'axe est orienté selon la direction du moment cinétique résultant des 3 gyros)?

Salut.
Merci dabord a Nicus pour sa réponse, moi je peu ajouter
que bien qu'il est vrai que les trois gyroscopes sur les trois faces d'un cube(qui forment un coin de ce cube)
pourraient etre remplacé par un seul gyroscope placé sur ce coin de facon que le vecteur résultant de ce gyroscope équivaut au trois autres mais ici il faut etre précis pour donné le bon angle du gyroscope,pour moi cela semble plus facile d'en installer trois plutot qu'un.
Pour la facilitée de la stabilisation ,cela semble plus facile avec trois gyroscope plutot qu'un.

[livre]

Salut,

Quel intérêt de mettre 3 gyroscopes alors qu'on peut produire le même effet avec un seul gyroscope (dont l'axe est orienté selon la direction du moment cinétique résultant des 3 gyros)?

La, tu as raison pour des satellites observant toujours la meme étoile.
On voudrait par exemple que la camera d un satellite soit toujours dirigée vers le centre de la Terre.

Si

1. la Terre générait un champ magnétique parfaitement sphérique
2. le satellite était une masse ponctuelle
3. l'espace entourant la Terre était parfaitement vide de tous débris massiques
4. la position du satellite devait avoir toujours la même orientation par rapport au centre de la Terre

alors on pourrait laisser le satellite aller tout seul, sans gyroscope : il regarderait toujours vers le centre de la Terre et tous irait pour le mieux.

Cependant

1. la Terre n'est pas homogène ni parfaitement sphérique : c'est une géoide
2. le satellite à une certaine étendue et la gravitation s'excerce de manière différentiée sur ses parties ("effet Roche" sans pour autant atteindre cette limite)
3. l'espace entourant le satellite n'est pas vide et parfois il faut manoeuvrer pour éviter certains débris (Ainsi début juin 2003, le NORAD a permis de manœuvrer l'ISS pour éviter une collision avec le micro satellite italien Megsat-0.Source)
4. il arrive que les satellites doivent modifier légèrement leur direction pour mener à bien leur mission.

De plus, le mouvement d'un satellite est très sensible aux conditions initiales (Les Caprices du satellite , Michèle Audin, dans Pour la science, No 317, Mars 2004 - pp.70-74); on dit que l'attitude du satellite est non-intégrable. Cela qui empêche de laisser le satellite sans gyroscope.

Un seul gyroscope ne suffit donc pas. Avec deux gyroscopes, on peut mouvoir le satellite, mais il va effectuer un mouvement très compliqué (analogie avec une sorte de courbe de Lissajou irrégulière sphérique). Il faut donc au moins trois gyroscopes pour mouvoir et stabiliser de manière précise le satellite dans l'espace.

Il y a une description de différents gyroscopes dans Gyroscopes et Gyromètres de Radix J-C. chez Cepadues.

PS.: on utilise aussi des microfusées pour stabiliser les satellites et éviter que les gyroscopes ne tournent trop rapidement.

PS.: La navigation inertielle utilise des gyroSCOPES pour fournir la position précise de l'appareil. Tandis qu'un satellite se stabilise avec des gyroSTABILISATEURS (même principe que des gyroscopes mais beaucoup plus massiques)

[inviteae65fdb3]

Bonjour,

Je suis en terminale et je fais un dossier sur les gyroscopes et leurs utilisations pratiques. Le sujet me passionne ) J'ai fait pas mal de recherche sur le net mais je ne trouve pas le calcul du couple résistant sur ce type de gyroscope 3 axes, quelqu'un peut-il m'éclairer ? Le dossier ne demande pas d'aller aussi loin dans les formules mais j'avoue que je le sujet m'inspire et je veux en savoir plus. Si je veux aller plus loin pour les calculs, est-ce qu'il y a un ouvrage de référence ?

Merci d'avance

ISA