La boussole et le compas magnétique furent les instruments de navigation qui permirent aux différents explorateurs de pénétrer les espaces inconnus.

L'instrument de bord le plus rudimentaire pour déterminer le cap est le compas magnétique. Il garde les caractéristiques d'une boussole, dotée d'une aiguille aimantée sur une rose montée, et inclut un système à la Cardan pour compenser les effets de tangage et de roulis du navire. Le compas magnétique indique le nord dit nord compas, c'est-à-dire le nord magnétique (nord géographique affecté de la déclinaison) affecté de l'effet du champ propre dû au navire appelé déviation.

Ainsi pour garder le cap et accéder au nord géographique, la mesure doit être corrigée de la déclinaison (mentionnée sur la carte de navigation) et de la déviation (qui doit être calculée pour chaque navire).

L'approche du pôle magnétique dans un rayon d'environ 1.000 kms et le manque de repère physique ne permettent plus au compas magnétique de donner satisfaction.

Le physicien français Léon FOUCAULT (1819 - 1868) mit en évidence l'existence des courants induits (dits " courants de Foucault ") dans les masses métalliques. Par son expérience sous la coupole du Panthéon et en observant la déviation d'un pendule suspendu, il montra le mouvement de rotation de la Terre. De ses recherches naquit le gyroscope en 1852.

Cet appareil fut perfectionné pour qu'il puisse indiquer une direction invariable de référence, grâce à la rotation rapide d'une masse autour d'un axe possédant un ou deux degrés de liberté par rapport au boîtier de l'instrument.

Le Capitaine et ingénieur français Arthur- Constantin KREBS (1850 - 1935) perfectionna le système et conçut les premiers plans du compas gyroscopique électrique en 1889.

Le compas gyroscopique était constitué de trois disques gyroscopiques de grande inertie, tournant à vitesse élevée, et montés de façon que leurs plans de rotation soient disposés orthogonalement entre eux.

L'amélioration du système résida dans sa fixation à une monture qui lui permettait de flotter sans frottement, et donc de conserver une direction fixe dans l'espace.

Ainsi le compas gyroscopique donne directement le nord géographique sans tenir compte de la déclinaison et de la déviation.

L'utilisation de cette technique fut appliquée par ELMER SPERRY en navigation aérienne dés 1913 sur un CURTISS F BOAT comme stabilisateur.

La France, en 1918, sous l'élan de Général FERRIE, se lance dans l'étude appliquée du système de stabilisation de cap et de gouverne automatisés, avec Max BOUCHER qui en 1917 avait réussi à faire décoller et atterrir un avion sans l'aide de pilote.

Le 9 août 1922 le capitaine américain MUSTIN, à Washington, démontre par une série d'essais la crédibilité du compas gyroscopique qui offre une meilleure fiabilité de tenue de cap.

Les avions des premières lignes commerciales à partir de 1952 (voir notre article) se dotèrent de gyrocompas pour effectuer des voyages transpolaires.

Les schémas sont issues du site ci-dessous avec authorisations.

Si vous voulez approfondir l'explication technique des effets gyroscopiques nous vous conseillons d'aller sur le site : http://www.univmontp2.fr/CIES/Cours/Mecanique/sommaire.html

Vous y trouverez un document sous la forme d'un projet pédagogique mené par Hervé LOUCHE & Jean-Louis SAUREL de l'Université Montpellier II.