Brevet FR2326319A1 — publié le 19770429

La présente invention concerne généralement un engin hybride bateau et aéroglisseur et plus précisément une barge amphibie destinée au transport de marchandises et pouvant a la fois naviguer en flottaison sur un plan d'eau et prendre la configuration d'un aéroglisseur sustenté par effet de sol pour franchir une berge et se déplacer puis se poser sur la terre ferme. Dans cette derniere configuration, la sustentation se trouve assurée par au moins un coussin d'air sous pression, chaque coussin étant délimité par des jupes souples interposées entre la structure de l'engin et la surface (sol ou plan d'eau) sur laquelle l'engin se déplace. Si un certain nombre de barges amphibies ont déjà été réalisées au cours de ces dernieres années, aucune de ces plateformes ne présente à la fois les qualités marines suffisantes pour naviguer en flottaison en mer et la capacité de franchir le rivage en sustentation sur coussin d'air. D'une façon générale, la présente invention apporte des solutions techniques originales à l'intégration poussée dans une même machine de deux caractéristiques telles que, d'une part, une grande stabilité liée à une grande réserve de flottabilité et d'autre part, une capacité amphibie, ainsi qu a de nombreux autres problèmes qui se sont posés lors de l'étude en vue de la mise au point d'une barge économique, performante et sûre. Ces solutions ont été retenues comme étant les plus satisfaisantes du point de vue du rendement constructif, de l'économie et, aussi bien a la construction qu'à l'utilisation, des performances et de la sécurité. Il doit être bien entendu que, si 1 invention protège préférentiellement la combinaison et l'intégration des différents moyens qu'elle propose, elle ne doit pas être limitée à cette combinaison, mais s'étend également aux moyens nouveaux et spécifiques qu'elle préconise et qui constituent un groupe d'inventions conjuguées formant une unité fonctionnelle. En outre, certains de ces moyens apportent la solution de problèmes techniques qui sont mis en évidence pour la première fois et ils ne sont, par conséquent ni dérivés ni tributaires de la technique antérieure. L'invention se rapporte plus particulièrement, bien que non exclusivement, à une machine comportant un dispositif souple, délimitant un coussin d'air central et incorporant une pluralité de coussins périphériques élémen- taires compris entre deux parois souples judicieusement associées et fixées autour et sous la structure de la machine. Un tel agencement du dispositif de confinement et d'alimentation du coussin central a, par exemple, été décrit dans le brevet délivré en France le 25 Mars 1974 sous le nO 2.132.564 au nom du demandeur André GRIHANGNE. La présente invention a notamment pour objet une nouvelle structure de la cette machine, une nouvelle adaptation / structure du dispositif de confinement du coussin d'air, un nouveau mode d'alimentation des coussins de sustentation adapte à cette structure et à ce dispositif de confinement, un nouvel agencement des ensembles moto-sustentateurs et moto-propulseurs, associe à un nouveau mode de transmission de puissance, une nouvelle organisation des moyens assurant le repos au sol de la machine, sa flottabilité et la protection de sa structure contre les chocs d'accostage. La machine selon l'invention comporte une plateforme de sustentation de forme générale rectangulaire dont chacune des zônes avant et arrière reçoit au moins un ventilateur débitant l'air de sustentation, la zOne centrale étant devolue au chargement de la cargaison à transporter. Au-dessous de cette plate- forme, sont fixés,à la périphérie de celle-ci, une structure gonflable et l'ensemble du dispositif souple de confinement et d'alimentation du coussin d'air. Selon une première caractéristique de l'invention, cette plateforme qui est soumise sur le dessous à la pression du coussin d'air et sur le dessus à la charge de la cargaison, est composée d'un plancher supporté par une série de nervures tranversales encastrées sur un caisson structural longiligne dispose selon l'axe longitudinal de ladite plateforme. Ce caisson, en association avec deux cloisons transversales médianes, divise la chambre d'alimentation du coussin d'air limitée par le plancher et la structure gonflable périphérique, en quatre quadrants. Chacun des deux ventilateurs centrifuges à axe vertical, placés aux extrémités et dans l'axe du caisson longitudinal débitent l'air de sustentation de part et d'autre de celui-ci dans chacun des quadrants qui lui sont adjacents vers la portion de coussins périphériques qui leur correspond. Un tel agencement confère à la barge amphibie selon l'invention, une remarquable stabilité longitudinale et transversale en sustentation du fait que les mouvements de la plateforme font varier de façon indépendante le débit de fuite et par conséquent la pression dans les coussins periphériques appartenant à un meme quadrant, chacun de ceux-ci se comportant alors comme un ensemble de vérins pneumatiques de rappel de la plateforme à sa position d'equilibre. Selon une seconde caracteristique de l'invention, le caisson structural longiligne formant l'ossature longitudinale de la machine remplit, outre sa fonction de cloisonnement longitudinal de la chambre d'alimentation des coussins d'air périphériques, de multiples autres fonctions; il est étanche et participe à la flottabilité de la barge en association avec la structure gonflable périphérique lorsque la machine se deplace en flottaison sur le plan d'eau. Il est équipe,sur la plus grande partie de sa longueur, d'un patin gonflable qui permet, en association également avec la structure gonflable périphérique, l'appui au sol de la machine sur une grande surface et à faible pression de contact, lorsque celle-ci s'immobilise à terre.Cet élément structural, qui contient les organes de motorisation, supporte d'une part, à sa partie supérieure, les ventilateurs de sustentation et au moins une cabine de pilotage et à ses extrémités avant et arrière, les organes de propulsion marine servant à mouvoir la barge lorsqu'elle se déplace en flottaison sur un plan d'eau. On voit tout l'avantage d'une telle disposition qui rend l'ensemble de 1 'engin économique et facile à assembler. L'élément structural central compact et rigide, reçoit tous les organes moto-propulseurs et moto-sustentateurs de la barge, ainsi que les organes de commande et de transmission de puissance. Il peut hêtre construit et équipé dans une unité de production séparée et livré entièrement terminé au lieu de montage, afin de recevoir le reste de la structure qui, plus légère et diffuse, ne supportera aucun organe mécanique. Ainsi, l'assemblage final de cette plateforme s'organise aisément autour du caisson structural longiligne utilisé comme bâti, permettant ainsi l'économie d'outillages onéreux auxquels on a habituellement recours dans l'état actuel de la technique. Selon une autre caractéristique de l'invention, avantageusement reliée à la précédente, un même moteur, situé dans le caisson structural central entraîne,soit au moins un ventilateur de sustentation, afin d'assurer le fonctionnement de la barge en aéroglisseur, soit au moins un organe de propulsion marine afin d'assurer la propulsion de la barge lorsqu'elle se déplace en flottaison sur le plan d'eau. Cet entrainement est réalisé par l'intermé- diaire d'une transmission hydrostatique reliant une pompe hydraulique attelée au moteur à au moins deux moteurs hydrauliques accouplés llun a un des ventilateurs de sustentation, l'autre à l'organe de propulsion marine correspondant. Une telle installation est particulièrement économique, puisqu'un méme moteur assure à la fois le fonctionnement de la barge en mode bateau et en mode aéroglisseur. d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit en se référant aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels : - la fig.1 représente, vue en plan, une barge amphibie destinee notamment au transport de containers ou de chargement en vrac, - la fig.2 représente la méme barge en vue de face dans sa partie tribord et en coupe partielle suivant la ligne de la coupe AA de la fig.1 dans sa partie babord, - la fig.3 représente la partie avant de la barge en vue de dessus et sa partie arriere en vue de dessous, - la fig.4 represente un détail de l'installation des ensembles moto-propulseurs et moto-sustentateurs dans la zone avant ou la zOne arrière de la barge vu en coupe selon la ligne de coupe BB de la fig.3. La machine selon l'invention, de forme générale rectangulaire, est organisée autour de deux axes de symétrie : un axe longitudinalaa et un axe transversal bb, fig.l,2,3, 4 De façon générale, la machine selon l'invention comporte une plateforme de sustentation 1, composée d'un plancher 2 rigidifié par un caisson structural longiligne 3 et une série de poutres transversales 4. Cette plateforme est ceinturée par une structure gonflable 5 et reçoit sur le dessous, le dispositif souple de confinement du coussin d'air de sustentation 6.Sur les plages avant et arrière de la plateforme 1 sont installes d'une part les ventilateurs de sustentation centrifuges à axe vertical 7,7a et leur carénage d'aspiration 8,8a et de refoulement 9,9a, et d'autre part des cabines de pilotage surélevées 10,10a, alors que la partie centrale de la plateforme est une zOne de chargement 11 de la cargaison qui, dans cet exemple de realisa- tion, se compose de containers 12,12a,12b etc.. de transport de marchandises. Le caisson structural 3 supporte les organes de motorisation l3,13a qui sont dans l'exemple de réalisation choisi, des moteurs "diesel" ainsi que les rouets des ventilateurs de sustentation centrifuge à axe vertical 7 et 7a, et les organes de propulsion marine 14 et-14a. L'élément structural 3 est également équipe sur la plus grande partie de sa longueur, par un patin gonflable de repos au sol 15. Sur le caisson structural 3, vient s'encastrer une serie de poutres pour la plupart identiques 4,4a ajourées et réalisées par exemple comme montré fig.2 en treillis.Les poutres 16 et 16a, situées selon l'axe médian transversal bb de la machine, sont par contre réalisés en cloison étanche de façon à diviser, en association avec le caisson 3, le volume situé sous le plancher de la barge et delimite par la structure gonflable 5 en quatre quadrants: avant-babord 17, avant-tribord 17a, arrière-babord 17b et arrière tribord 17c. La structure de la plateforme 1 est bordée sur son pourtour par un pavoi 18 qui constitue une poutre supportant en flexion les efforts transmis par la structure gonflable 5, soit en flottaison, soit en repos au sol, en répartissant ces efforts dans les diverses poutres transversales 4 ou 16, notamment à l'aide des goussets 19.La structure de la plateforme 1 est bordée egalement sur son pourtour, par une poutre 20, présentant une inertie en flexion maximale dans un plan horizontal, afin de supporter les efforts d'accostage transmis par la structure gonflable 5 et de les transmettre aux diverses poutres transversales 4 ou 16 de la structure, au niveau de leur semelles inférieures 21. a structure gonflable 5 est composée de plusieurs éléments cylindriques 22,22a,23,23a ou cylindro-conique 24,24a, juxtaposés en chapelets autour de la plateforme et divisée en deux groupes symétriques situes de part et d'autre de l'élément structural 3, de manière à laisser le passage de celui-ci à la poupe et à la proue pour permettre la fixation sur un support rigide, des propulseurs marins retractables et pivotants 14 et 14a.Chacun de ces éléments de structure gonflable, réalisés par exemple en tissus enduits, est fixé à sa partie supérieure, le long de la semelle inférieure 25 de la poutre formant pavois 18, et à sa partie médiane intérieure le long de la poutre périphérique 20. Le dispositif qui confine le coussin central 26, et la pluralité des coussins périphériques 27, est composé, conformément au brevet français n" 2.132.564 délivre le 25 mars 74 , d'une paroi souple externe 28 et d'une paroi souple interne 29 judicieusement associées et reliées entre elles par des voiles souples triangulaires 30, de façon à présenter en partie basse, une pluralité de sections de sortie 31 de forme lenticulaire biconvexe.La paroi souple interne-29 est fixée,à la partie supérieure,sur la semelle inférieure 32 du caisson structural 3, la paroi souple externe 28 est fixée à sa partie supérieure, conjointement avec la structure gonflable 5, le long de la poutre périphérique 20, les voiles souples de liaison 30 sont fixés à leur partie supérieure sur les semelles inférieures 21 des poutres transversales 4 ou 16. Ainsi, chacun des quatre compartiments 17,17a,17b et 17c occupant les quatre quadrants de la machine délimites par ses axes de symétrie rectangulaires aa et bb, est entièrement confiné,sur le dessus,par le plancher 2 de la barge, périphériquement par le caisson structural 3, une poutre 16 ou 16a et une portion de la structure gonflable 5, et sur le dessous par les parois 28 et 29 du dispositif de confinement du coussin d'air, ne laissant comme issue de sortie vers l'extérieur, que les orifices de sort-ie lenticulaires biconvexes 31. Ces compartiments sont alimentés en air sous pression par les ventilateurs centrifuges de sustentation 7 et 7a montés sur le dessus de la plateforme par les orifices 33 et 33a ménagés dans le plancher 2. La section annulaire 34 du diffuseur de sortie des ventilateurs 7 et 7a est partagée en deux demi-sections de sortie symétriques 34a et 34b délimitées par les deux dêflecteurs en forme de V 35 et 36, disposes entre la semelle superieure du caisson structural longiligne 3, et le carènage 9. Chacune de ces sections de sortie 34a ou 34b dirige donc un flux de sustentation distinct vers chacun des compartiments d'alimentation 17,17a, 17b,17c des coussins périphériques 27. La motorisation de la machine est assurée par les moteurs 13 et 13a installés dans deux compartiments moteurs 37 et 37a occupant une partie de l'intérieur du caisson structural 3. Une pompe hydraulique 38 ou 38a est atte lée à chacun de ces moteurs et sa puissance motrice est transmise par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique judicieusement agencé 39 ou 39a diune part à un moteur hydraulique 40 ou 40a sur l'arbre de sortie duquel est accouplé 7e rouet du ventilateur 7 ou 7a et d'autre part à un moteur hydraulique 41 ou 41a, accouplé a une hélice de propulsion marine 14 ou 14a, située à l'extrémité d'un mât pivotant 42, par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle 43 permettant le relevage de l'hélice lors de la montee à terre de la barge amphibie. Le fonctionnement de la barge amphibie ainsi decrite est facile a comprendre. Lorsque celle-ci est utilisée en mode bateau, elle flotte sur le plan d'eau 44, grâce aux réserves de flottabilite constituée par sa structure gonflable 5 et son élément structural etanche 3 équipé du patin gonflable 15. Elle est,dans ce cas, propulsée par ses deux hélices marines orientables sur 360 , 14 et 14a qui assurent également le contrôle de sa direction et lui confèrent une grande maniabilité lui permettant notamment des deplacements latéraux, gracie à leur positionnement, l'un à l'extrême avant et l'autre à l'extrême arrière, ce qui est particulièrement interessant pour faciliter l'accostage en mer le long de navires de plus gros tonnage. Ces hélices sont moues par l'intermédiaire des transmissions hydrostatiques 39 et 39a et reçoivent la totalité de la puissance des deux moteurs 13 et 13a, les ventilateurs de sustentation 7 et 7a étant stoppés.Lorsque la barge doit monter sur le rivage, par exemple pour décharger sa cargaison au sec ou prendre livraison d'une nouvelle cargaison, l'équipage lui fait prendre la configuration aéroglisseur a proximite du rivage et s'assure les services d'un tracteur pour la remorquer jusqu'à l'aire de stationnement choisie. Pour réaliser cette mise en configuration aéroglisseur tracté, la puissance motrice est transférée, par l'intermédiaire des transmissions hydrostatiques 39 et 39a, des hélices de propulsion qui sont alors stoppées et relevées, aux ventilateurs de sustentation 7 et 7a qui débitent quatre flux d'air vers les quatre compartiments 17,17a,17b,17c d'alimentation des coussins périphériques 27.Ces coussins se gonflent et l'air de sustentation s'échappe par leurs sections de sortie lenticulaires 31,d'une part sous la paroi souple interne 29 vers le coussin central 26 qui est mis en pression, et d'autre part sous la paroi souple externe 28 vers l'extérieur. La barge se trouve alors en sustentation, le bas des parois souples de confinement du coussin d'air se trouvant à une certaine distance 45 du plan d'eau 46 ou du sol sur lequel elle se déplace. La souplesse-et la déformabilité de ces parois souples de confinement, selon une technique connue, permettent le passage d'obstacles de hauteur superieure à la hauteur de vol 45, -propriété necessaire, notamment lors du franchissement de berges. Lorsque la barge se trouve en sustentation au-dessus de son aire de stationnement, les ventilateurs sont stoppes et la machine se pose sur le sol 47, supportée d'une part par son patin central 15 et d'autre part par sa structure gonflable périphérique 5 qui répartissent la charge sur une grande surface et peuvent s'accomoder d'un terrain non aménagé, gracie à la faible pression d'appui ainsi appliquée au sol. La barge amphibie objet de la présente invention, trouve une application particulièrement intéressante pour le chargement et le déchargement des cargos transportant des marchandises et biens d'équipement a destination de pays en voie de développement ne possédant pas une infrastructure portuaire suffisante pour satisfaire à l'accroissement de leurs échanges commerciaux. Dans ce cas d'application, les barges amphibies font la navette entre les cargos mouillant à proximité du littoral et une aire de stationnement, située à proximité d'une plage facile d'accès par la mer pour un tel véhicule amphibie et munie des moyens de levage nécessaire au chargement et au déchargement du matériel transporté ou à transporter. REVENDICATIONS 1 - Barge amphibie à coussin d'air dans laquelle une sustentation se trouve assurée par un coussin central de fluide sous pression delimité par des parois souples judicieusement associées pour constituer une pluralité de coussins périphériques, caracterisee en ce que lesdits coussins périphériques sont groupés en quatre quadrants delimites par les axes longitudinaux et transversaux de ladite barge de forme générale rectangulaire, chacun de ces quadrants recevant la moitié du flux de sortie de chacun des deux générateurs d'air sous pression disposés l'un dans la zOne avant et l'autre dans la zOne arrière de ladite barge. 2 - Barge amphibie a coussin d'air selon la revendication 1, carac térisée en ce que les quatre quadrants entre lesquels le fluide de sustentation est reparti depuis les ventilateurs, sont délimités sous le plancher de chargement de ladite barge, à la périphérie par une structure souple gonflable, longitudinalement et dans liaxe de la machine par un caisson structural longiligne formant l'ossature centrale de la machine et sur lequel est encastree une pluralite de poutres tranversales ajourées supportant ledit plancher de chargement, et latéralement par une poutre de structure etanche formant cloison médiane. 3 - Barge amphibie à coussin d'air selon la revendication 2, carac terisée en ce que le caisson structural longiligne formant l'ossature longitudinale de la machine et constituant une des cloisons délimitant les quadrants de répartition du flux de sustentation, est étanche, participe à la flottabilité de ladite barge, est équipée sur la plus grande partie de sa longueur, d'un patin de repos au sol de ladite barge, contient les organes de motorisation de ladite barge et supporte d'une part à sa partie supérieure, les ventilateurs et au moins une cabine de pilotage et d'autre part, à ses extrémités avant et arriere, les organes de propulsion marine servant à mouvoir ladite barge lorsque celle-ci se déplace en flottaison sur le plan d'eau. 4 - Barge amphibie à coussin d'air selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'un même moteur assure successivement, soit l'entraînement d'au moins un générateur d'air sous pression pour permettre le fonctionnement de ladite barge en aeroglisseur sustente par effet de sol, soit l'entraînement d'au moins un organe de propulsion marine pour permettre la propulsion et le contrôle de ladite barge lorsqu'elle se déplace en flottaison sur le plan d'eau, ledit entraînement étant assure par l'intermédiaire d'une transmission hydrostatique reliant une pompe hydraulique couplée audit moteur à au moins deux moteurs hydrauliques accouplés respectivement chacun à un générateur d'air sous pression et à un organe de propulsion marine. 5 - Barge amphibie à coussin d'air selon la revendication 2, caractérisée en ce que la réserve de flottabilité de ladite barge, son appui au sol lorsqu'elle repose à terre et la protection de sa structure contre les chocs d'accostage sont assurés au moyen dela structure souple gonflable qui délimite périphériquement les quatre quadrants entre lesquels est réparti l'air de sustentation. 6 - Barge amphibie à coussin d'air selon la revendication 2 dans laquelle l'ensemble des parois souples qui confinent le coussin central et la pluralité des coussins périphériques qui assurent sa sustentation, sont compo sés d'une paroi souple externe, d'une paroi souple interne et d'une pluralité de voiles souples de liaison entre la paroi interne et la paroi externe, carac terisée en ce que la paroi interne est fixée à sa partie supérieure sur la semelle inférieure du caisson structural formant l'ossature longitudinale de la machine, en ce que la paroi externe est fixée à sa partie supérieure le long de la structure gonflable périphérique interieurement à celle-ci et en ce que les voiles de liaison entre la paroi interne et la paroi externe sont fixés à leur partie superieure sur les semelles inférieures des poutres transversales supportant le plancher de ladite barge. 7 - Barge amphibie a coussin d'air selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les générateurs d'air sous pression, alimentant les coussins périphériques du dispositif souple de sustentation groupés selon quatre quadrants, sont des ventilateurs centrifuges à axe vertical, montés dans l'axe longitudinal de la machine et débitant de part et d'autre du caisson structural longiligne formant l'ossature centrale de la machine.