FR2587796A1 - Apparatus for measuring an inclination or slope using buoyancy - Google Patents

Abstract

A float 3, which is preferably cylindrical, immersed in an opaque liquid rolls under the upper internal face 1 of the apparatus which is completely filled with liquid. The upper wall 1 is transparent in order to allow the area of contact 6 between the float 3 and the internal face 1 to be seen. The latter has a curvature R which is preferably constant, as a function of which a longitudinal graduated scale 5 is set up for the inclination of the apparatus in the plane of the curvature, which plane is preferably made vertical for the measurement. A slope reference may be fixed either by displacing the scale on the upper face of the apparatus, or by adjusting the fixing of the apparatus on the element of the vehicle, in bicycle use mode, for which the slope which it is climbing is desired to be evaluated.

Description

Appareil de mesure d'une inclinaison ou pente
utilisant la poussée d'Archimède
Archimède a trouvé que tout corps immergé dans un liquide était soumis à une poussée verticale. Le présent brevet utilise cette loi naturelle dans le cas précis de la mesure d'une inclinaison ou d'une pente.Device for measuring an inclination or slope
using Archimedes' push
Archimedes found that any body immersed in a liquid was subjected to a vertical thrust. This patent uses this natural law in the specific case of measuring an inclination or a slope.

L'appareil, objet de la présente inventionotire profit de cette poussée pour plaquer un flotteur contre une paroi. Le liquide se trouve alors chassé de l'endroit du contact et s'il est opaque, de couleur différente de celle du flotteur, ce dernier ne signale sa présence que par la localisation du contact. The apparatus, object of the present invention, takes advantage of this thrust to press a float against a wall. The liquid is then expelled from the place of contact and if it is opaque, of a color different from that of the float, the latter only signals its presence by locating the contact.

L'invention se propose de fournir des moyens pour que le contact entre paroi et flotteur ait lieu sur un élément de droite de très faible épaisseur définissant de manière précise l'inclinaison recherchée, au contraire par exemple d'une bulle ou d'une bille sphérique décrite dans une demande précédente
N 7931011 du présent demandeur qui avait pour objet de mesurer l'inclinaison, par rapport à l'horizontale, dans un plan vertical, d'un support susceptible de prendre également des inclinaisons dans d'autres plans.Le déplacement de cet élément de droite sur une échelle graduée en degrés ou en pourcentage est lié à l'inclinaison de la paroi dans le plan dans lequel cette paroi est incurvée, car l'inclinaison crée alors un roulement du flotteur cherchant toujours le point le plus haut de la paroi, le ou les centres de courbure sont pour cela en dessous de la paroi. La graduation de l'échelle est liée aux courbures, le fait d'avoir une courbure constante est recommandé car le chemin parcouru pour une variation d'inclinaison donnée est proportionnel à cette variation et au rayon.The invention proposes to provide means so that the contact between wall and float takes place on a straight element of very small thickness defining precisely the desired inclination, on the contrary for example a bubble or a ball spherical described in a previous request
N 7931011 of the present applicant which was intended to measure the inclination, with respect to the horizontal, in a vertical plane, of a support likely to also take inclinations in other planes. The displacement of this element on the right on a scale graduated in degrees or in percentage is related to the inclination of the wall in the plane in which this wall is curved, because the inclination then creates a bearing of the float always seeking the highest point of the wall, the or the centers of curvature are for this below the wall. The graduation of the scale is related to the curvatures, the fact of having a constant curvature is recommended because the path traveled for a given inclination variation is proportional to this variation and to the radius.

Un grand rayon de courbure donne de grands déplacements du flotteur, donc augmente la précision. A large radius of curvature gives large displacements of the float, therefore increases the precision.

Pour que le flotteur puisse se déplacer aisément, il faut que le liquide se transfère aisément de part et d'autre du flotteur. In order for the float to be able to move easily, the liquid must be easily transferred to either side of the float.

L'objectif de la présente invention consiste à utill@@r la poussée d'un flotteur mobile sur une paroi transparente incurvée dans un plan sensé autre celui de la plus grande pente qu'on veut chiffrer. The objective of the present invention is to utill @@ r the thrust of a mobile float on a transparent wall curved in a sensible plane other than that of the greatest slope that we want to quantify.

En se référant aux dessins annexes seront décrits avec plus de détail 2 modes de réalisation illustratifs et non limitatifs de l'invention mettant en jeu les principes annoncés ci-dessus. Referring to the accompanying drawings will be described in more detail 2 illustrative and non-limiting embodiments of the invention bringing into play the principles announced above.

La figure I représente la coupe longitudinale et médiane du dispositif mesureur d'incli@aison. Le figure 2 en est la coupe transwersale selon li.  Figure I shows the longitudinal and median section of the incli @ aison measuring device. Figure 2 is a cross-sectional view along li.

On remarque que le dispositif est formé de deux corps usinés séparément, moulés par exemple, ajustés l'un sur l'autre. La partié supérieure 4 réalise la paroi butée dont le rayon de courbure est dessiné constant, la paroi doit outre transparente. La partie inférieure 2 sert de support au dispositif assurant sa solidité. La réalisation de ces deux corps permet d'introduire le flotteur 3 avant l'ajustage définitif.Note that the device is formed of two separately machined bodies, molded for example, adjusted one on the other. The upper part 4 realizes the abutment wall whose radius of curvature is drawn constant, the wall must also be transparent. The lower part 2 serves to support the device ensuring its solidity. The realization of these two bodies makes it possible to introduce the float 3 before the final adjustment.

La partie extérieure de la paroi 4 n'a pas un rayon aussi impératif que celui de la face interne, rayon qui définit l'échelle graduée 5 représentée fig. 3, dispositif vu de dessus. La figure 2 montre la coupe d'un flotteur cylindrique en contact de la paroi interne cylindrique de grand rayon de la partie
Le contact entre 4 et 3 est alors un segment de droite 6 visible sur l'échelle graduée fig. 3. Le rapport R/r doit être grand. Sur la fig. I sont figurées en pointillé les 2 positions extrêmes du flotteur 3.The outer part of the wall 4 does not have a radius as imperative as that of the internal face, radius which defines the graduated scale 5 shown in fig. 3, device seen from above. Figure 2 shows the section of a cylindrical float in contact with the cylindrical internal wall of large radius of the part
The contact between 4 and 3 is then a line segment 6 visible on the graduated scale fig. 3. The R / r ratio must be large. In fig. I are shown in dotted lines the 2 extreme positions of the float 3.

La surface interne de la paroi butée doit entre aussi parfaite que possible tout comme la surface externe cylindrique du flotteur. Ce dernier doit outre le plus léger possible pour que la poussa' d'Archimède soit très supérieure à son poids, c'est pour cela que le flotteur est figuré sur la fie. 2 en deux parties 31 32 , assemblées, définissant un volume creux avec des parois de faible épaisseur. The internal surface of the abutment wall must be as perfect as possible, as is the cylindrical external surface of the float. The latter must besides the lightest possible so that the push of Archimedes is much greater than its weight, this is why the float is represented on the liver. 2 in two parts 31 32, assembled, defining a hollow volume with thin walls.

L'utilisation da la poussée rend nécessaire que les couleurs du lic-side et de la paroi cylindrique du flotteur soient opposées, par exemple liquide noir flotteur blanc, ou inversement plus facile à illustrer sur les dessins joints. The use of the thrust makes it necessary that the colors of the lic-side and of the cylindrical wall of the float are opposite, for example black liquid white float, or conversely easier to illustrate in the attached drawings.

Le liquide doit être assez opaque pour que l'opacité soit totale et brutale dès qu'une faible épaisseur est interposée entre les 2 cylindres 3 et 1 (figI). The liquid must be sufficiently opaque so that the opacity is total and brutal as soon as a small thickness is interposed between the 2 cylinders 3 and 1 (figI).

Cette opacité réduit la largeur du trait de contact dejà rendue faible par suite de 1 grande différence des rayons de courbure de la paroi interne et du flotteur. Il est recommandé d'éviter la présence d'une bulle d'air intérieure, la fi.I, représente un mode simple de réalisation. Après introduction du flotteur et collage des deux cors, le re@plissage de licuide se f-it plus un orifice 4. This opacity reduces the width of the contact line already made small due to a large difference in the radii of curvature of the internal wall and of the float. It is recommended to avoid the presence of an interior air bubble, fi.I, represents a simple embodiment. After introduction of the float and gluing of the two horns, the filling of the liquid becomes more an orifice 4.

Le dispositif est alors inversé et incliné pour que cet orifice soit le débouché le plus liaut de l'espace interne. En bouchonnant dans le liquide lui-même, toute présence d'air interne est évitée.The device is then inverted and inclined so that this orifice is the most open outlet of the internal space. By plugging in the liquid itself, any presence of internal air is avoided.

Si les distances entre les parois latérales internes du corps et les faces latérales du flotteur 3 fig.2, sont les plus faibles possible pour assurer un certain guidage du flotteur, en présence de vibrations par exemple, il faut un espace libre en-dessous du flotteur pour assurer le transfert du liquide lors du roulement du flotteur. Le liquide ne doit pas être visqueux. If the distances between the internal lateral walls of the body and the lateral faces of the float 3 fig. 2 are as small as possible to ensure a certain guidance of the float, in the presence of vibrations for example, a free space is required below the float to ensure the transfer of liquid when the float rolls. The liquid should not be viscous.

La fig.4 n'est que la représentation de la coupe transversale d'un dispositif oh le flotteur est devenu sphérique. La paroi interne de la partie supérieure a un rayon de courbure transversale # très légèrement supérieur a' celui de flotteur t pour avoir un contact transversal qui se voit à travers la paroi sous forme d'un segment de droite sur la fig.3 , sa longueur sera plus courte que dans le cas de l'utilisation d'un cylindre flotteur de même largeur, elle peut mime se réduire à un point, évidemment moins discernable sur l'échelle.  Fig.4 is only the representation of the cross section of a device where the float has become spherical. The inner wall of the upper part has a transverse radius of curvature # very slightly greater than that of float t to have a transverse contact which is seen through the wall in the form of a line segment in fig. 3, its length will be shorter than in the case of the use of a float cylinder of the same width, it can even be reduced to a point, obviously less discernible on the scale.

Dans toutes les uti'isations de l'appareil, il faut un repère d'inclinaison par exemple le plus justifié, inclinaison nulle sur le zéro de l'échelle. In all uses of the device, there is a tilt reference for example the most justified, zero tilt on the zero of the scale.

Si le dispositif est simplement utilisé en posant la face inférieure de sur le plan dont on veut mesurer l'inclinaison, l'établissement du repère peut se faire d'une manière définitive par incrustation de ltéchelle sur la paroi en fabrication. Mais en fabrication o:: peut prévoir une échelle déplaçable, par exemple cou issante avec pincement dans leux rainures longitudinales 7 opposées dans le bloc 1 j représentées en pointillé sur la figure 2 par
L'échelle est ainsi réglable dans le sens longitudinal pour une utilisation plus générale de l'apprcil,surtout quand on veut connaître la pente que mon te ou descend un véhicule
Si on ne touche pas à l'échelle,le réglage du repère peut se faire en jouant sur les fixations avant ou arrière de l'appareil ou sur la compression d'un matelas élastique lpacé entre 11 appareil et son support . Les modes de fixation ne sont pas représentés sur les dessins parce que trop communs et varié
L'exemple typique d' utilisation, générateur de l'invation, est la connais sance de la pente que gravit une bicyclette . Le dispositif est placé de préférence sur la potence du guidon parceque sous les yeux du cycliste,mais il peut également ètre fixé sur le cadre .Ilfaut tenir compte de l'incltiaison de-cette potence,de ce cadre, de l'écrasement des pneux,fonction des masses et des gonflages. Ilest à remarquer que si le re@@re de pente est différent de zéro, il est facile d'en tenir cpmpte Par addition ou soustraction. If the device is simply used by placing the underside of on the plane whose inclination is to be measured, the establishment of the mark can be done definitively by inlaying the ladder on the wall in manufacture. But in manufacturing o :: can provide a movable ladder, for example neck issante with pinching in two longitudinal grooves 7 opposite in the block 1 j shown in dotted lines in Figure 2 by
The scale is thus adjustable in the longitudinal direction for a more general use of the balance, especially when one wants to know the slope that my te or descends a vehicle
If the scale is not touched, the adjustment of the mark can be done by playing on the front or rear fixings of the device or on the compression of an elastic mattress placed between the device and its support. The fixing methods are not shown in the drawings because they are too common and varied
The typical example of use, which generates the invocation, is the knowledge of the slope that a bicycle climbs. The device is preferably placed on the handlebar stem because under the eyes of the cyclist, but it can also be fixed on the frame. It is necessary to take into account the incltiaison of this stem, this frame, the crushing of the tires , function of masses and inflation. It should be noted that if the slope re @@ re is different from zero, it is easy to take it into account By addition or subtraction.

Claims (8)

REVENDICATIONS associée à la surface interne associated with the internal surface son plan vertical d'inc urvation gràce à une graduation longitudinale its vertical plane of curvature thanks to a longitudinal graduation une surface interne incurvée, pour mesurer l'inclinaison de cette surface dans a curved internal surface, to measure the inclination of this surface in immergé dans un liquide l'obligeant à titre à la hauteur maximale, en butée sur immersed in a liquid forcing it to the maximum height, abutting on I - Appareil utilisant l'éffet de la poussée d'Archimède sur un flotteur I - Device using the effect of Archimedes' push on a float 2 - Appareil selon la revendication I caractérisé par un flotteur à surface 2 - Apparatus according to claim I characterized by a surface float cylindrique pouvant rouler sous la surface interne supérieure transparente cylindrical that can roll under the transparent upper internal surface de l'appareil . Cette surface est incurve dans un plan qui deviendra vertt-  of the device. This surface is curved in a plane which will become vert- cal lors de la mesure de l'inclinaison . cal when measuring the tilt. 3 - Selon revendication I, la surface interne a un rayon de courbure longi- 3 - According to claim I, the internal surface has a long radius of curvature tudinal de préférence constant et toujours beaucoup plus grand que le tudinal preferably constant and always much larger than the rayon du flotteur ,cela pour mieux localiser le contact radius of the float, this to better locate the contact 4 -Appareil selon la revendication I,caractérisé par un flotteur pouvant être 4 -Apparatus according to claim I, characterized by a float which can be une boule sphérique incluse sous la surface interne supérieure de l'appreil, a spherical ball included under the upper internal surface of the device, surface devenue torique, d'un rayon transversal très voisin mais supérieur au surface that has become toric, with a very close transverse radius but greater than rayon de la boule .Cylindres et sphères sont les deux solutions extrêmes  radius of the ball. Cylinders and spheres are the two extreme solutions des flotteurs  floats 5 - SElon les revendications 2 et 4 > les flotteurs peuvent ête,soit de enveloppes creuses à paroi mince , soit des corps poreux, toate surface ètant 5 - As claimed in claims 2 and 4> the floats can be either of thin-walled hollow envelopes or of porous bodies, the surface being étant he et lisse . Le rapport poids sur volume doit Ore le plus faible possible being he and smooth. The weight-to-volume ratio should be as low as possible 6- L'appareil selon la revendication I est caractérisé par son remplissage 6- The apparatus according to claim I is characterized by its filling d'un liquide de forte densité,trbs opaque et peu vi aqueux .L'air ne peut a liquid of high density, very opaque and not very aqueous. The air cannot Ore présent que dans les flotte urs . Les couleurs du liquide et du flotteur  Ore present only in the fleet urs. The colors of the liquid and the float sont très différentes . are very different. précédentes,  previous, 7 - Appareil ,suivant l'une quelconque des revendications/, est caractérisé 7 - Apparatus according to any one of claims /, is characterized par le fait que la lecture de l'inclinaison se fait sur une graduation consti by the fact that the reading of the inclination is done on a graduation consti tuée par une échelle longitudinale sur la surface supérieure , Cette échelle killed by a longitudinal scale on the upper surface, This scale peut êre ,soit inamovible par fabrication, soit mobile et réglable par son  can be either irremovable by manufacture, or mobile and adjustable by its déplacement entre deux rainures longitudi@ales ,par exemple displacement between two grooves longitudi @ ales, for example 8- Application de l'appareil selon revendications I et T à Iê mesure de la pente que gravit un mobile , en particulier une bicyclette, caractérisé 8- Application of the apparatus according to claims I and T to Iê measurement of the slope that climbs a mobile, in particular a bicycle, characterized en ce qu'il est prévu des fixations avant ou arrière réglables, ou l'inter -position d'un matelas élastique compressible pour le réglage du repère par in that adjustable front or rear fasteners are provided, or the interposition of a compressible elastic mattress for adjusting the mark by rapport à une valeur de référence , en principe pente nulle .  compared to a reference value, in principle zero slope.