Brevet FR2365152A1 — publié le 19780414

La présente invention concerne, d'une manière genérale, les unités de commande des dispositifs de manoeuvre de volets pour hydroptères et, plus particulièrement, une unité de commande d'un mécanisme d'actionnement des volets, dans lequel le mécanisme d'actionnement des volets immergé est protégé de l-'eau de mer pendant la course de l'hydroptère Dans un hydroptère classique, des ailes immergées dans l'eau supportent la coque qui est soulevée hors de l'eau pendant la course La coque de l'hydroptère se trouve maintenue hors de l'eau à un. niveau pratiquement constant par le soulèvement ou l'abaissement de plusieurs ailerons ou volets mobiles prévus à I'extrCmite arrière de l'aile. Lesdits volets permettent également de comman- der la giration et ont, d'une manière générale, une incidence sur Ja manoeuvre d'ensemble du navire. Le signal envoyé aux volets est couramment émis par Vn groupe de commande automatique situé à bord du navire. Un mécanisme d'actionnement de type donné, tel qu'un servo-mécanisme électrique ou hydraulique, traduit les signaux de commande en une variation effective de l'.angle du volet. Les servo-mécanismes d'actionnement des volets sont couramment placés en un point éloigné du volet à l'intérieur de la coque du navire.On ne dispose pas les mécanismes d'actionnement au voisinage des volets du fait que ceux ci se trouvent entourés par l'eau de mer et également du fait de la facilité d'accès qui résulte de la disposition d'un mécanisme d'actionnement à l'intérieur de la coque du navire. L'exposition du mécanisme d'actionnement à l'eau de mer,même intermittente, a des effets nuisibles. I1 peut résulter une défectuosité du système de commande -automatique de l'hydroptère à la moindre exposition du mécanisme d'actionnement à l'eau salée. En outre, les mécanismes d'actionnement tendent à subir une corrosion après avoir été exposés à l'eau de mer.Le revêtement de surface protecteur fragile des tiges de piston des mécanismes d'actionnement exposées à l'eau de mer stagnante subit des piqûres profondes qui entraînent la détérioration prématurée de la garniture d'étanchéité de la Lige du mécanisme d'actionnement et, finalement, la contamination du système hydraulique entier d'actionnement des volets. Dans un hydroptère relativement petit, l'actionnement des volets de commande est couramment assuré par une source d'énergie par l'intermédiaire d'une tringlerie mécanique, à partir de mécanismes d'actionnement hydrauliques éloignés des volets et montés au-dessus de la ligne de flottaison sur l'eau de la coque sur les jambes ou béquilles associées à celle-ci. A mesure que la taille de l'hydroptère augmente, le problème inhérent aux tringleries mécaniques devient plus difficile à surmonter. Une augmentation de la longueur des béquilles, de l'envergure des ailes, de la profondeur des volets et de la taille des composants mécaniques, de même que de grands écarts de structure dans l'ensemble du système contribuent à entraîner des difficultés. Le groupe à mécanisme d'actionnement des volets éloigné des ailes est particulièremsent.approprié à un "agencement à volet externe", dans lequel le volet de commande de l'hydroptère est placé légèrement en-dessous du bord postérieur de l'aile principale. Un agencement à volet externe est souhaitable dans le cas d'un hydroptère de grandes dimensions. Dans ce type d'agencement, on emploie couramment une paire de servo-mécanismes d'actionnement montés aù-dessus de la ligne de flottaison de la coque sur l'eau. Des tiges-poussoirs prévus à l'intérieur des béquilles de l'hydroptère traversent une série de paliers de guidage et relient les servo-mécanismes à des bras de manivelle placés à l'intérieur de nacelles de manoeuvre joignant les béquilles et les ailes. Les bras de manivelle sont reliés à des tubes de réaction logés dans les ailes.Les tubes de réaction distribuent le couple aux mécanismes à bras de manivelle individuels qui entraînent à leur tour la rotation du volet. Le groupe de commande des volets présente deux avantages principaux : (1) une haute fiabilité du servo-mécanisme d'actionnement du fait de l'absence de l'environnement par l'eau de mer et (2) un accès facile au servomécanisme en vue de son entretien, son inspection ou son remplacement. Ledit groupe de commande des volets à mécanisme d'actionnement éloigné de ces derniers présente toutefois des désavantages notables On peut à ce titre mentionner les désavantages suivants : il est nécessaire de recourir à des tringleries pesantes, longues et rigides ; l'utilisation d'éléments de précision coûteux est exigée du fait des tolérances serrées ; l'agencement de la machinerie de propulsion ou la présence des canaux d'éjection de l'eau a pour effet de réduire de façon indésirable l'espace requis pour les enveloppes de la tringlerie des bras de manivelle ; des garnitures d'étanchéité pour deux mécanismes en translation et quatre mécanismes en rotation sont nécessaires pour maintenir intégrale ment l'étanchéité à 11 eau dans les nacelles de manoeuvre, car tous ces mécanismes constituent des risques de panne ; et les parties du groupe, dans son ensemble, sont inaccessibles, à l'exception des servo-mécanismes. Conformément à la présente invention, on propose une unité de commande des ailerons ou volets de commande d'un hydroptère, qui comprend, en combinaison, un boîtier ou enveloppe monté sur l'ensemble formé par les béquilles et 1 ' aile de l'hydroptère ; un mécanisme d'actionnement relié aux volets de commande et monté à l'intérieur du boîtier pour l'actionnement des volets de commande un fluide inerte remplissant le boîtier ; et un moyen de régulation de pression interne extérieur au boîtier, bien qu'en communication avec celui-ci. Le moyen de régulation de la pression interne répond à la pression dynamique externe exercée sur le boîtier, engendrée par le mouvement du navire à travers l'eau, et il est agencé de telle sorte que la pression interne exercée sur le fluide inerte présent à l'intérieur du boîtier contrebalance la pression dynamique externe exercée sur le boîtier.Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le moyen utilisé pour effectuer la régulation de la pression interne comprend : un réservoir contenant un fluide inerte et monté sur l'hydroptère de telle façon qu'au moins une partie dudit réservoir se trouve au-dessus de la ligne de flottaison de la coque sur l'eau ; un premier conduit reliant le réservoir à une chambre de forme allongée disposée dans l'ensemble béquilles-aile de l'hydroptère un second conduit reliant l'extrémité arrière de la chambre allongée au boîtier ; une soupape d'arrêt, disposée dans le premier conduit, qui n'autorise l'écoulement du fluide que du réservoir à la chambre allongée ; et un piston disposé dans la chambre allongée. La surface avant du piston s'ouvre l'environnement extérieur par une ouverture ménagée dans l'extrémité avant de la chambre. La pression dynamique externe qui s'exerce sur la surface avant du piston se trouve par suite contrebalancée par le fluide inerte présent dans le réservoir, les conduits et le boîtier. La pression interne régnant dans le boîtier du mécanisme d'actionnement selon l'invention demeure pratiquement égale à la pression externe exercée sur le boîtier, et l'infiltration d'eau de mer dans le boîtier du mécanisme d'actionnement se trouve éliminée. D'autres objectifs et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation du groupe de commande de l'invention, donné à titre d'exemple nullement exclusif en référence aux dessins annexés, dans -lesquels : la figure 1 représente une vue isométrique de l'ensemble béquilles-aile d'un hydroptère et utilisant le groupe de commande du mécanisme d'actionnement des volets, conforme à l'invention la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, montrant le volet, le boîtier du mécanisme d'actionnement et l'aile la figure 3 représente une vue en coupe du boîtier formant l'enveloppe du mécanisme d'actionnement du volet ;; la figure 4 représente une vue en plan du boîtier du mécanisme d'actionnement des volets, en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ; et la figure 5 représente une vue en coupe à travers l'ensemble béquilles-aile de l'hydroptère, montrant le moyen de régulation de la pression interne à l'intérieur du boîtier du mécanisme d'actionnement, conforme à l'invention. En se référant aux figures 1 et 2, on peut voir que l'on a désigné d'une manière générale par le repère numérique 10, la partie inférieure d'un ensemble arrière comprenant des jambes ou béquilles et une aile d'hydroptère. Bien que l'invention soit décrite en rapport avec l'utilisation d'un ensemble béquilles-aile placé à l'arrière, l'invention peut également être directement appliquée à un ensemble placé à l'avant. L'ensemble 10 à béquilles et aile comprend des béquilles 12 qui s'étendent vers le bas à partir de la coque de l'hydroptère (non représenté) pour aboutir à des nacelles 14 contenant des organes de machines. Les nacelles de manoeuvre 14 contiennent des composants d'un train d'énergie de propulsion (non représentés) quiservent à propulser le navire lorsque celui-ci est supporté par les ailes.L'aile 16 est fixée aux nacelles 14 et est destinée à fournir la force ascensionnelle à l'hydroptère pendant son régime de navigation où il est supporté par les ailes. La face inférieure de l'aile 16 est soutenue structuralement par un longeron 17 (figure 4). Plusieurs boîtiers 18 contenant un mécanisme d'actionnement de volet sont fixés au longeron 17. Entre les boîtiers 18 des mécanismes d'actionnement des volets et en liaison avec lesdits boîtiers, se trouvent plusieur volets de commande 2O que l'on actionne dès que l'on désire faire varier la hauteur du navire ou son attitude en cas de roulis ou de tangage. En se référant maintenant aux figures 3 et 4, on peut voir la structure interne d'un boîtier 18 conforme à l'invention , destine à contenir le mécanisme de commande des volets. A l'intérieur dudit boîtier 18, se trouvent disposés deux compartiments symétriques juxtaposés contenant chacun un servo-mécanisme d'actionnement 22. Comme montré dans la figure 4, le boîtier 18 est symétrique, de sorte que l'on décrira l'invention seulement en ce qui concerne un des deux compartiments symétriques qui constituent effectivement le boîtier 18 dans son ensemble. Trois conduits de connexion, désignés par 24, 26, 28, sont connectés directement à l'organe d'actionnement 22. La conduite de connexion électrique 24 est utilisée comme ligne de connexion électrique, tandis que les conduits de connexion 26;et 28 sont respectivement les conduits d'alimentation et d'évacuation d'un fluide hydraulique (non représenté) qui agit sur l'organe d'actionnement 22. La structure interne de l'organe d'actionnement n'est pas représentée, mais on peut lui donner tout agencement classique compatible avec les exigences énergétiques associées aux volets de commande mobiles 20.Par exemple, on peut utiliser un organe d'actionnement comprenant une servo-pompe hydraulique entraînée par un moteur électrique et un circuit hydraulique en boucle indépendant. L'organe d'actionnement 22 est monté à l'intérieur du boîtier à l'aide d'un moyen de montage convenable 30. Une tige 32 s'étend vers l'arrière à partir du corps du servo-mécanisme d'actionnement 22 et est fixée à une biellette de rotation 34 au moyen d'un arbre 36. La biellette de rotation 34 se trouve ensuite reliée, par l'intermédiaire d'un arbre 38 traversant un joint 39 d'étanchéité à l'eau monté de façon à pouvoir tourner, à la bride de fixation 41.La bride 41 s'accouple à la bride 43 de retenue du volet de commande 20 en étant fermement fixée à celle-ci par boulonnage. Par suite, un mouvement de la tige 32 se trouve transmis, par l'intermédiaire de la biellette de rotation 34, au bord d'attaque du volet de commande 20 en soulevant ou en abaissant celui-ci. Le boltier 18 du dispositif d'actionnement comprend deux compartiments 40 et 42. Le compartiment 40, situé du côté du haut du boîtier 18 et muni d'un couvercle d'accès 44, contient un organe de montage 46 prévu pour monter le boîtier 18 sur le longeron 17 de l'aile. Le compartiment 42 est situé du côté inférieur du boîtier 18 et présente un couvercle d'accès 47. A l'intérieur du compartiment 42 se trouve prévue respectivement une série de raccords "à désassemblage rapide" auto-étanches, désignés par 48, 50, 52 et 54 pour les conduits de connexion 24, 26, 28 et 56. Une conduite de fluide 56 conduisant à l'intérieur du boîtier 18 sert de point d'entrée et de sortie au fluide par rapport au boîtier 18. En se référant maintenant à la figure 5, on peut voir que le conduit 56 de fluide se prolonge vers l'avant à travers l'aile 16 en prolonge jusqu' un raccord/T 58 logé dans la nacelle 14. Une branche du raccord en T 58 est un conduit vertical 60 se prolongeant vers le haut en traversant la béquille 12 jusqu'à un réservoir de régulation ou d'équilibrage 62 monté sur l'hydroptère au moins partiellement au-dessus de la ligne de;flottaison de la coque sur l'eau (en trait tireté). Dans le cas où plusieurs organes d'actionnement 22 sont nécessaires pour manoeuvrer le volet de commande 20, comme montré dans la figure 1, un conduit de fluide 56 est nécessaire pour chaque organe d'actionnement 22. Un distributeur 59 enjambant l'aile 16 est alors nécessaire pour relier les conduits de fluide 56 à la conduite 60.Le conduit vertical 60 contient une soupape d'arrêt 64 ayant pour effet de limiter l'écoulement du fluide dans le sens descendant à partir du réservoir 62 vers le raccord en T 58. A l'intérieur du réservoir d'équilibrage 62, se trouve un fluide inerte 66 qui remplit au moins partiellement le réservoir 62. Une autre branche du raccord en T 58 est constituée par un conduit horizontal 68 se poursuivant à travers la nacelle 14 par une chambre de forme allongée 70 qui sert de distributeur de pression. La chambre allongée 70 contient un piston 72 flottant librement à l'intérieur de ladite chambre. La surface avant du piston 72 est exposée à l'environnement extérieur de la nacelle 14 par un tube 74 muni d'une ouverture 76. On décrit maintenant le fonctionnement du groupe de commande -de l'invention, en faisant l'hypothèse que l'organe d'actionnement 22 est un servo-mécanisme de type hydraulique classique. Le servomécanisme hydraulique 22 est monté à l'intérieur du boîtier 18 du mécanisme d'actionnement, ledit boîtier étant fixé au longeron 17 de l'aile arrière et se trouvant immergé dans l'eau. A la réception d'un signal passant par la ligne 24, en provenance d'un système de commande automatique (non représenté) prévu à bord de 1'hydnEtèrer un fluide hydraulique (non représenté) est envoyé au servo-mécanisme 22 à travers le conduit d'alimentation 26, ou évacué du servo-mécanisme 22 à travers le conduit d'évacuation 28. L'entrée ou la sortie du fluide hydraulique par rapport au servomécanisme 22 a pour effet de déplacer un piston (non représenté) à l'intérieur du servo-mécanisme 22 et aboutit à faire avancer ou reculer la tige 32. Le mouvement de la tige 32 se transforme en une rotation du volet de commande 20 par l'intermédiaire de la biellette de rotation 34. Par suite, le volet de commande 20 du bord d'attaque subit une rotation en se soulevant ou en s'abaissant en fonction du signal envoyé au servo-mécanisme 22. La seule tringlerie requise entre la tige 32 et le volet de commande 20 est constituée par la biellette de rotation 34 et les arbres 36 et 38. Pour protéger le servo-mécanisme 22 de l'eau de mer, on utilise un fluide inerte 66.Le fluide 66 peut être un gaz, tel que de l'air ou l'un quelconque des gaz inertes, ou un liquide. La caractéristique d'inertie du fluide inerte est choisie pour procurer au servo-mécanisme 22 un environnement protecteur non agressif, de façon à empêcher la corrosion. On décrit maintenant l'invention d'une façon complémentaire en faisant l'hypothèse que le fluide inerte 66 est un liquide. Si l'on utilisait toutefois un gaz, on pourrait recourir à un compresseur d'air, de l'air soufflé par une turbine à gaz ou un autre récipient de pression à gaz accumulé, logé à bord du navire, comme source de gaz.Le gaz serait alors transmis au boîtier 18 par l'intermédiaire des conduites 60, 58, 59 et 56 et la pression réglée, de façon à se situer légèrement au-dessus de la pression totale extérieure de l'eau de mer, par des régulateurs de pression de gaz courants , au lieu d'utiliser le réservoir d'équilibrage 62. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise comme fluide inerte 66 un liquide dont la viscosité est supérieure à 0,25 centipoise, tel qu'une huile. On laisse le fluide 66 remplir le boîtier 18 du mécanisme d'actionnement, par la conduite 56, le distributeur 59 et le conduit vertical 60. Le servo-mécanisme est entouré par le fluide 66. Le fluide inerte 66 provenant du réservoir d'équilibrage 62 remplit également le conduit horizontal 68 et la chambre allongée 70, jusqu'à la surface arrière du piston 72 à flottement libre. Lorsque l'hydroptère n'est pas en mouvement, la hauteur d'élévation H du fluide inerte 66 maintenu dans le réservoir d'équilibrage 62 par la hauteur du fluide 66 situé au-dessus de la ligne de flottaison de la coque sur l'eau, a pour effet d'équilibrer la pression statique externe exercée sur le boîtier 18 du mécanisme d'actionnement immergé dans l'eau Ledit système de régulation de la pression se ferme par suite de la présence du piston 72. Lorsque l'hydroptère commence à avancer, la pression externe appliquée sur le boîtier 18 comprend une composante statique et une composante dynamique résultant du déplacement du navire à travers l'eau. La pression dynamique externe varie en fonction de la vitesse du navire et, pour des vitesses de croisière normales de l'hydroptère, elle est sensiblement plus grande que la pression statique. La pression dynamique externe peut atteindre environ 2 3,5 kg/cm2 à la vitesse de 50 noeuds. La pression exercée sur la surface avant du piston 72 augmente au fur et à mesure de l'augmentation de la pression dynamique externe.La surface avant du piston 72 est à tout moment sensible à la pression dynamique externe maximale régnant dans la nacelle 14 du fait de son exposition à l'environnement extérieur par l'ouverture 76 et de sa disposition à la partie avant de la nacelle 14. La pression dynamique externe agissant sur la surface avant du piston 72 a pour effet de pousser sur le piston 72 et de le déplacer jusqu'à ce que la pression interne du fluide inerte 66 agissant sur la surface arrière du piston 72 équilibre la pression dynamique externe. Une soupape d'arrêt 64 est orientée dans le conduit vertical 60 pour permettre l'écoulement du fluide dans des conditions statiques en direction de la chambre allongée 70 et du boîtier 18 du mécanisme d'actionnement. Lorsque le navire est en marche, la soupape d'arrêt 64 ne permet pas que le fluide reflue en remontant dans le réservoir d'équilibrage 62, la surface inférieure de la soupape d'arrêt 64- assurant une limite de pression. Lorsque la vitesse de l'hydroptère décroît, la pression dynamique externe, diminue par rapport à la pression interne régnant dans le boîtier 18. Le piston 72 à flottement libre se déplace alors vers l'avant dans la chambre 70 en compensant les réductions de vitesse jusqu'à ce que la pression interne régnant dans le bottier 18 compense la pression dynamique externe. Si nécessaire, on peut ajouter à la chambre 70 une soupape de sûreté (non représentée) pour empêcher une surpression accidentelle dans la chambre 70 ou dans le boîtier 18. Le compartiment 40 est séparé de la chambre intérieure du boîtier 18 du mécanisme d'actionnement et présente un couvercle d'accès 44 qui peut être ouvert manuellement pour permettre d'accéder à l'intérieur du boîtier. Si l'on désire détacher le boîtier 18 du mécanisme d'actionnement du longeron 17, en vue de son entretien ou de sa réparation, on peut obtenir l'accès au moyen de montage 46 à travers le couvercle 44 et on peut désassembler le moyen de montage 46 sans exposer le servo-mécanisme à l'eau de mer. D'autres organes de connexion des éléments de structure peuvent être retirés d'une manière semblable et les brides d'accouplement 41 et 42 peuvent être déboulonnées pour dégager le boîtier du volet de commande 20. Pour compléter la séparation du boîtier 18 du mécanisme d'actionnement à partir de l'aile 16, une entrée vers le compartiment 42 est offerte par le couvercle 47. Les raccords 48, 50, 52 et 54 peuvent être rapidement désassemblés, sans qu'il soit besoin de toucher au boîtier 18 du mécanisme d'actionnement dans son ensemble. Par suite, une séparation du boîtier 18 de l'ensemble 10 à béquilles et aile peut être effectuée d'une manière relativement aisée sans mettre l'hydroptère en cale sèche. En inversant le processus qui vient d'être indiqué, on peut mettre en place un boîtier réparé ou un nouveau boîtier de remplacement. REVENDICATIONS 1. Unité de commande de dispositifs de manoeuvre de volets pour un hydroptère pourvu d'un ensemble à béquilles et aile et d'ailerons ou volets de commande associés, comprenant : un boîtier ou enveloppe monté sur ledit ensemble à béquilles et aile de l'hydroptère ; un moyen d'actionnement relié auxdits volets de commande et monté à l'intérieur dudit boîtier pour l'actionnement desdits volets de commande ; un fluide inerte remplissant ledit boîtier ; et un moyen de régulation de la pression interne, extérieur audit boîtier, répondant à la pression dynamique externe -et agencé de telle sorte que la pression interne exercée sur ledit fluide dans ledit boîtier contrebalance sensiblement la pression dynamique externe exercée sur ledit boîtier. 2. Unité de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide inerte est un liquide ayant une viscosité supérieure à 0,25 centipoise. 3. Unité de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen d'actionnement comprend un organe d'actionnement de volet, un moyen d'accouplement reliant ledit organe d'actionnement à une source d'énergie associée prévue dans l'hydroptère pour mettre en mouvement ledit organe d'actionnement, et un moyen de liaison ou tringlerie prévu à l'intérieur dudit boîtier pour relier ledit organe d'actionnement de volet audit volet de commande de l'hydroptère placé à l'extérieur dudit boîtier. 4. Unité de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit boîtier comprend un premier et un second compartiments, ledit premier compartiment contenant au moins partiellement un moyen de montage dudit boîtier sur ledit ensemble à béquilles et aile dudit hydroptère, ledit second compartiment contenant ledit moyen d'accouplement reliant ledit organe d'actionnement de volet à une source d'énergie associée prévue dans ledit hydroptère, et lesdits premier et second compartiments étant munis d'un couvercle d'accès qui permet d'accéder auxdits compartiments pour déconnecter ledit moyen de montage et ledit moyen de couplage, pour que l'on puisse détacher ledit boîtier duditensemble à béquilles et aile sans exposer ledit organe d'actionnement de volet à l'environnement extérieur. 5. Unité de commande selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit moyen de régulation de la pression interne communique avec ledit boîtier, pour que la pression interne régnant dans ledit boîtier soit soumise à une régulation par augmentation ou diminution de la pression appliquée sur ledit fluide dans ledit boîtier. 6. Unité de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de régulation de la pression interne comprend : un réservoir monté sur ledit hydroptère, de telle sorte qu'au moins une partie dudit réservoir se trouve située au-dessus de la ligne de flottaison sur l'eau de la coque dudit hydroptère, ledit fluide inerte étant disposé dans ledit réservoir de telle sorte qu'au moins une partie dudit fluide se trouve au-dessus de ladite ligne de flottaison sur l'eau dudit hydroptère ; un premier conduit communiquant avec ledit réservoir ; une chambre de forme allongée disposée dans ledit ensemble à béquilles et aile dudit hydroptère, et présentant une extrémité avant et une extrémité arrière, ladite extrémité arrière communiquant avec ledit réservoir par ledit premier conduit ; une soupape d'arrêt disposée dans ledit premier conduit pour n'autoriser l'écoulement dudit fluide que dudit réservoir à ladite chambre de forme allongée ; un second conduit faisant communiquer l'extrémité arrière de ladite chambre de forme allongée avec ledit boîtier un piston présentant une surface avant et une surface arrière, disposé dans ladite chambre de forme allongée ; et une ouverture, prévue dans l'extrémité avant de ladite chambre de forme allongée, ouverte à l'environnement extérieur et permettant à la surface avant dudit piston de communiquer avec l'environnement extérieur de telle façon que la pression dynamique externe exercée sur ladite surface avant dudit piston soit contrebalancée par ledit fluide inerte présent dans ledit réservoir, ledit premier conduit, ledit second conduit et ledit boîtier.