Brevet FR2034421A1 — publié le 19701211

VOIE MONORAIL TUBULATRE POUR VEHICULES SUR COUSSIN D'AIR L'invention, dont les principes sont décrits ci-dessous, concerne des voies monorail pour véhicules sur coussins d'air guidés. I- Voie monorail tubulaire soutenue au dessus du sol par des appuis pour véhicules suspendus sous la voie. II- Surfaces de sustentation -articulées pour permettre la circulation en courbe des véhicules sur coussin d'air suspendus sous la voie tubulaire. III- Suspension funiculaire de la voie tubulaire pour les franchissements et les trajets sinueux. - I - Voie à monorail aérien pour voiture suspendue. Calculons la valeur des accélérations qui agissent sur un voyageur dans une voiture animée d'une vitesse v sur une voie en courbe de rayon R (fig 1) v2 1 ) accélération centrifuge Y = R 2 ) pesanteur g la résultante est Kg =# = # Sin-a Cos a 2 on a donc # = Kg Sin a R Pour avoir un ordre Cie granneur ue ces quantités, admettons une vitesse V - 110ms (a proximativement 400 Kmh). Admettons aussi qu'un voyageur debout @uisse supporter, sans inconvénient, une augmentation de la pesanteur de 20% de son poids, on aura K = 1.2 Cos a = 1 = 0,83 a= 33 (environ) K et sin a = 0,54 Y = À sin a = 1,2 x 0,54 g = 0,65g = 6,4 V2 1102 et R = = = 1890 m Y 6,4 Ainsi donc, à l'entrée de la courbe de 189@m de rayon, le voyageur aebout sur le plancher de la voiture circulant sur une voie au sol sera soumis à une force horizontale égale à 64% de son poids. Il sera renversé brutalement et, peut être, la voiture avec lui. Il faudrait donc donner un devers de 160 ce qui atténuerait un peu les inconvénients. On doit donc admettre que la voi-e posée sur le sol ne neut convenir qu'en allignement droit. Pour pouvoir utiliser une voie en courbe, il est don indispensable de suspendre la voiture à un monorail. Elle s'inclinera à l'angle voulu dans les courbes, sans dommage pour les voyageurs. Le rail sera constitué - pour un aérotrain à coussin d'air sous pression, par un rail: - soit à section circulaire complète (fig 2) - soit à section circulaire partielle Comme on aura intérêt -à avoir la plus grande portée économique possible entre deux appuie, le rail devra avoir une résistance maxima obtenue par une section circulaire complète renforcée, suivant les besoins, par une augmentation de l'épaisseur du tube ou par l'adjonction d'une poutre en treillis, intérieure, suivant un diamètre vertical ( 6 fig 4) Le cylindre et la poutre peuvent être construit@ en acier ou ea béton armé. Cette section-convient aussi nour un aérotrain - sur coussin d'air en dépression. - simultanement, sur coussin d'air en pression sur le dessus et sur coussin d'air en dépression sur le dessous ( fig 3,4,5) 1 )Cas du coussin d'air en pression Admettons que l'arc enibrassé par la surface de sustentation soit égal à 180 . Dans l'exemple choisi, cette surface tournera d'un angle de @3 (fig 2) @ cet angle il y a lieu d'ajouter un angle e égal à l'angle d'inclinaison que @rendra la voiture, à l'arrêt, sous l'influence d'un vent traversier maximum (à déterminer suivant les régions). L'angle d'inclinaison total, de ort et d'autre de la verticale est donc de 3-3 t e. Dans le cas le plus défavorable il sera de 330 + e. C'est le cas au nous considérerons. L'arc utile du rail est de 1800 + 2(33 + e)= 2460 + 2e Il reste disponible, pour l'attache du rail au bras horizontal qui le supporte, un arc de 360 - 246 - 2e = 1140 - 2e, soit 570 - e de chaque coté de la verticale. Le galet de sustentation roulera sur-la génératrice supérieure, les deux galets de guidage sur les extrémités du dia!nètre horizontal (au repos et en circulation en allignement droit) et, naturellement, en dehors des surfaces de sustentation. Ces galets seront conçus comme les roues du train d'atterrissage d1un avion qui supportent un glissement oblique sur la piste lors de l'atterrissage vent de coté, car pendant la période de roulage, entre le moment où l'air de sustentation s'arrête et le moment de l'arrêt de la voiture où elle pend à la verticale, les galets ont parcouru un chemin en hélice avec un déplacement latéral de 33 + e. 20)Cas du coussin d t air en dépression les arcs seront les mêmes, la figure ayant tourné de 1800. l'attache sera en dessus. Mais conne le galet porteur devra y rouler sur un arc de 330 + e de chaque coté de la verticale, soit au total 660 + 2e, il ne reste plus pour l'attache, qu'un arc de 1140 - 2e - 660 - 2e = 480 - 4e sur le haut du tube. Cet arc est ceut être suffisant pour l'attache. Mais le tube devra être fermé en haut et avoir ainsi une section circulaire complète pour éviter l'introduction, à l'intérieur, de l'eau de pluie. 3 ) Cas de l'emploi simultané - d'un coussin d'air en pression sur le dessus. - et d'un coussin d'air en dépression sur le dessous (fig 3 4 et 5) --Soit b le demi-are eiiibrassé par l'attache sur le bras horizontal, à partir du dianètre horizontal (fig 3) de La surface de sustentation en pression ayant tourné/l'angle 330 + e, il ne reste plus disponible, pour la deli-surface de sustentation, que l'arc 900 - b (.330 +e)= 570 -( b + e ) Faisons -par exemple b = 100 e = 50 b + e = 150 L'arc de la surface de sustentation sera de 1140 - 30 =840 La projection de cet arc, sur le diamètre parallèle à sa corde, est égale à 2R sin 42 = 1,34 R,soit 67% 180 .La surface de la projection d'une surface de sustentation embrassant/en dépression a la même valeur et est placée symétriquement par rapport au centre du rail, et si nous admettons que chacune des deux surfaces fournisse la même force de sustentation, la force portante totale est les 134Lp de celle qui est produite par une seule surface embrassant 1800. Dans l'hypothèse ci-dessus on peut y gagner malgré la com plication et l'augmentation de poids dues à une machinerie supplémentaire. Dans le cas ci-dessus, la sustentation est assurée par le galet supérieur 1 (fig 4 et 5) et le guidage par les trois galets 2,3 et 4. Naturellement, les surfaces de sustentation et les galets sont réunis par des organes de liaison auxquels est suspendue la voiture ( fig 4 et 5). II- Division de la surface de susstentation en plusieurs surfaces articulées. En pleine vitesse, le rayon minimum du rail étant de 1890 m voyons ce que devient la différence des distances entre la surface de sustentation et le tube, mesurées à l'extremité de la surface et au milieu de la longueur de la surface Soit f cette différence et 21 la longueur de la surface. Entre ces deux quantités et le rayon de la courbe il y a la relation f2 ~ 2Rf + 12 = 0 2 Calculons R = 2 + f 2f Admettons que f ne doit pas dépasser 20mm et que 21 = 20m En négligeant f2 devant 12 nous avons 12 102 R = = = 2500 m 2f 2 x 0,02 Donc, pour des rayons compris entre 2500 et 1890m, la surface de sustentation de 20m de long ne conviendra pas. Elle sera alors coupée en deux éléments de 10m de longueur. Ces deux éléments constituent un bogie. Les deux éléments seront articulés chacun autour d'un joint sphérique placé en leur iilieu et aux deux extrémités d'une pou- tre à laquelle sera suspendue la voiture. Dans les conditions admises ci-dessus le rayon uiniun deviendra 52 r = = 625m 2 x 0,02 L'aérotrain pourra ainsi passer aans cette courbe mais à une vitesse au plus égale å pour ne pas dépasser l'accélération centrifuge déterminée dans le précédent chapitre. Le monorail équipé de surfaces de sustentation articulées, permet une grande souplesse d'installation et des utilisations plus interssantes. III- Suspension de la voie monorail -oar un système funiculaire. Ce système permet les franchissements du plus petit au plus grand, en allignement droit et en courbe. Le bras horizontal qui supporte le tube constitue la partie inférieure d'un cadre A B C fi (fig 6 et 7) suspendu à deux catenaires obliques doubles formées par deux cables porteurs P et P' et par deux systèmes de suspentes triangulées i et 1', 2 et 2' qui contreventent la voie et assurent sa stabilité dans le plan horizontal. En allignement droit les catenaires sont pratiquement dans des plans obliques. courbe, elles permettent la suspension du ou des tubes. les suspentes forment alors des surfaces gauches (fig 8 et 9). Les plans verticaux qui contiennent cnaque cadre avec ses suspentes, passent tous par le centre de la courbe. Pour résister efficacement à la force centrifuge, les suspentes extérieures 1 , placées du coté du centre de la courbe, auront une direction telle que leurs prolongements passent par le centre du tube (ou, dans le cas cie deux voies, du tube coté centre) ou en dessous, de façon que la résultante R de la force centrifuge et du poids mort du tube passe entre P et P' (fig 6 et 7). les prolongements des suspentes extérieures 2 passent aussi par le centre du tube (ou du tube extérieur). les suspentes intérieures 1' et 2' sont fixées aux extrémités de la tra verse supérieure du cadre ou à des points -particuliers intermé- diaires. Sur toute la longueur de la courbe, le tube est rigide, sans joint de dilatation, pour lui permettre de travailler à la trae- tion et de concourir à la Stabilité horizontale, au passage de la voiture. Dans le cas d'une voie à deux tubes, on pourra augmenter la rigidité horizontale en plaçant entre eux et les cadres des croisillons en cables. On pourra installer une passerelle légère, pour la visite et l'entretien, sur les traverses qui supportent les tubes, ou en porte à faux dans le cas d'un seul tube. Ce anode de suspension peut être utilisé pour tout autre usage, en particulier, pour un monorail à voiture suspendue à un, ou deux, ou plusieurs bogies à moteurs (diesel ou électriques) munis de roues à pneumatiques, roulant sur le dessus du tube et guidés, dans le plan horizontal du centre du tube, par des roues horizontales à pneumatiques. Ce dispositif de suspension permet à un monorail de passer partout en particulier, de pénétrer dans les villes, dans l'axe de larges rues, les suivant dans leurs sinuosités et sans obscurcir l'espace au dessus d'elles. Dans ce cas, la vitesse sera réduite -de façon à maintenir la force centrifuge en dessous d'une valeur supportable pour les voyageurs. Nota Les présentes formes de réalisation ne sont données qu'à titre d'exemple nullement limitatif pour bien montrer les avantages résultant de l'application des dispositifs selon l'invention et qu'on pourra appliquer toutes variantes de réal.isation confortes à l'esprit de l'invention, sans pour mutant sortir du cadre de cette invention. Les figures ne doivent être considérées que comme des schémas Revendications I-Dispositif permettant de faire circuler sur un coussin d'air un véhicule pouvant tourner autour de l'axe de sa voie et, ainsi, s'incliner en courbe, à l'angle déterminé par la force centrifuge. Caractérisé par une voie monorail tubulaire à section circulaire, sur la demi-surface supérieure de laquelle s'applique, par l'intermédiaire d'un coussin d'air, un caisson producteur ou répartiteur d'air qui supporte une voiture à voyageurs suspendue dessous. 2-Dispositif selon la revendication I. Caractérisé par une voie monorail tubulaire à section circulaire maintenue par des appuis à la hauteur nécessaire au dessus du sol. 3-Dispositif selon la revendication 2. Caractérisé par la division en éléments égaux de la surface de sustentation s'appliquant sur le coussin d'air, éléments formant bogies qui articulent la surface et lui permettent de s'inscrire en courbe. 4-Dispositif selon la revendication 3. Caractérisé par la possibilité de faire circuler sur la région supérieure du tube, renforcée en conséquence, un véhicule à roues en file dans le plan vertical, couplées en bogies auxquels est suspendue une caisse à marchandises ou une voiture. 5-Dispositif selon la revendication 4. Caractérisé par la suspension du tube permettant de très grandes portées, en allignement droit et en courbe, par un système funiculaire composé de deux catenaires inclinées avec deux cables porteurs et des suspentes doubles triangulées. 6-Dispositif selon la revendication 5. Caractérisé par la possibilité de suspendre, par le système funiculaire précédent, une voie quelconque, en allignement droit et en courbe, pour des véhicules quelconques.