Brevet FR2426584A1 — publié le 19791221

La présente invention concerne une ossature pour véhicule transformable. La réalisation d'un véhicule transformable pouvant évoluer sur terre, sur l'eau ou dans l'air,a toujours tenté les avionneurs et constructeurs d'automobiles sans que cela ait pu aboutir à une construction utilisable. Les raisons de cet échec sont dues à la fois aux problèmes ardus soulevés par la construction d'une structure de base commune à toutes les versions et au coat élevé de la réalisation. En effet, la plupart des véhicules existants utilisent une ossature comprenant des longerons enveloppés par des surfaces formant caisson qui reçoivent les efforts mécaniques de compression, de traction et de torsion. Le calcul d'un tel caisson pour un véhicule destiné à rouler au sol, à voler en l'air, à naviguer sur l'eau et à glisser sur la neige est extrêmement complexe. La présente invention a pour but de proposer une ossature pour véhicule transformable qui soit de structure simple, facile à construire, légère et bon marché. Un autre avantage recherché pour l'ossature selon l'invention est de permettre une transformation rapide et simple du véhicule d'une version à l'autre et à la portée de l'utilisateur moyen. L'ossature selon l'invention se caractérise en ce qu'elle comprend essentiellement une poutre rigide fixée verticalement à 1 'arrière d'un habitacle de forme aérodynamique et constituant la carrosserie comune aux différentes versions du véhicule, ladite poutre étant pourvue d'attaches de types connus, sur lesquelles peuvent être fixés différents accessoires, tels que groupe de propulsion, roues, patins ou flotteurs, ailes et mât porte-empennages,pour transformer le véhicule respectivement en voiture automobile terrestre, traineau automobile, hydroglisseur, et aéronef. Avantageusement, la poutre est creuse et fait office de réservoir de carburant. Elle peut avoir toute forme appropriée, par exemple cylindrique, parallélépipédique ou polyédrique. Sa position dans le véhicule est choisie de manier que dans la version aéronef, le centre de gravité de l'appareil passe non loin de l'axe vertical de la poutre. En raison de la disposition verticale de la poutre, la diminution de carburant dans le réservoir ne modifie que très peu la position du centre de gravité de l'appareil et pratiquement pas le bras de levier compris entre le centre de gravité et le point d'application de la résultante des fortes aérodynamiques des ailes8 ce qui se traduit par une parfaite stabilité du véhicule. L'une des originalités de la présente invention réside dans le mode de propulsion du véhicule. En effet, dans les véhicules terrestres classiques, les éléments de propulsion sont généralement intégrés au sein du véhicule et transmettent le mouvement aux roues motrices par l'intermédiaire de bielles, d'arbres ou de chatnes.Dans le cas de la présente inventicn le groupe de prix pulsion est monté en nacelle au-dessus de l'habitacle et fixé au sommet de la poutre Avantageusement, le groupe de propulsion est orientable par pivotement autour d'un axe vertical, de maniere a annuler l'effet de la dérive due au vent atmosphériquee Les roues du dispositif de roulage principal sont montées aux extrémités daun essieu fixé à la base de la poutre. Egalement a la base de la poutre est fixé un support d'habitacle en forme de barque, qui est oriente vers lavant sensiblement selon le plan longitudinal du véhicule8 et qui reçoit à son entre mité avant le dispositif de roulage avant de véhicule. Dans la version aéronef, un test comique porte-empennages faisant fonction de fuselage est fixé vors l'arrière à la base de la poutre dans le prolongement du châssis, et deux ailes symétriques sont fixées latéralement de part et d'autre au sommet de la poutre. La conséquence de cette particularité est importante. Il est possible ainsi d'augmenter la surface des ailes et la capacité de chargement de la machine sans changer la structure de base constituée par la poutre verticale centrale principale. Il suffit pour cela, soit de déplacer le point d'attache des ailes qui est le point d'application de la résultante des forces aérodynamiques de l'aile, soit d'augmenter la dimension des ailes et donc, leurs surfaces sans modifier la structure de la poutre verticale principale qui reste identique. Selon une caractéristique importante de l'invention, la poutre principale et le châssis sont réalisés en tOAlS mince, complètement développable. Leurs formes peuvent etre à cambrure modérée ou même anguleuse, pour des raisons de facilité de fabrica tion. Les tôles sont ensuite recouvertes extérieurement de blocs de matière plastique de faible densité et à haute résistance mécanique,par exemple en polyuréthane expansé, qui donnent au fuselage sa forme galbée définitive. La surface extérieure des blocs de matière plastique pourra ensuite être enduite d'une peinture métallique qui donne aux surfaces extérieures du véhicule un aspect métallique. Tous les accessoires utilisés selon l'invention travaillent directement en coZpression, en traction ou en torsion sur leur points de fixation sur la poutre principale qui se comporte en véritable colonne vertébrale de l'engin. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés dans lesquels s La figure 1 est une vue en élévation schématique,en coupe longitudinale,du véhicule dans sa version terrestre simplifiée : La figure 2 est une vue en élévation schématique en coupe suivant le plan longitudinal du véhicule dans sa version aéronef t La figure 3 est une vue,a' plus grande échelle,représentant trois coupes superposées, respectivement sui::,artleslignes A-1B-BetC-Cdela figure 2; La figure 4 est une vue en plan de l'aéronef de la figure 2 ; La figure 5 représente schématiquement le véhicule de la figure 1 tractant une remorque chargée des différents accessoires nécessaires à la transformation du véhicule t et La figure 6 est une vue en élévation du véhicule dans sa version hydroglisseur. Avec référence à la figure 1, la poutre selon l'invention porte la référence générale 10. Elle est disposée verticalement à l'arrière d'un habitacle 12 ménageant ainsi une cabine 14 de volume maximal. La poutre 10 est de structure creuse et sert de réservoir de carburant. 8ur les figures 2 et 3, elle est représentée avec une forme polyédrique, mais elle peut avoir toute autre forme appropriée, par exemple parallélépipédique ou cylindrique. Comme on l'a déjà précisé, toutes ces formes présentent comme avantage de modifier très peu la position du centre de gravité du véhicule et la distance de celui-ci au point d'application de la résultante des forces aérodynamiques des ailes, à mesure que le carburant baisse dans le réservoir. La poutre 10 illustrée sur les figures 2 et 3 comporte une paroi avant 16, une paroi arrière 18, deux parois latérales 20, 22, une paroi de fond 24 et une paroi supérieure 26, toutes réalisées en un matériau résistant, par exemple en tales de duralumin coudées à 900 sur leurs bords en vue de les renforcer vis-à-vis des efforts de compression, traction ou torsion qu'elles ont à supporter. Selon l'invention, sur les parois de la poutre un certain nombre d'accessoires et équipements sont fixés en permanence, l'ensemble ainsi constitué formant un véhicule automobile terrestre, tel qu'illustré sur la figure 1, et certains autres accessoires peuvent être fixés optionneliement, au gré de l'utilisateur, de façon à transformer le véhicule automobile, soit en aéronef, soit en hydroglisseur, soit encore en traîneau automobile sur neige ou sur glace. Plus précisément, sur le fond 24 de la poutre, est fixée une attache allongée transversale, telle qu'un profilé 28 (figure 3) auquel est fixé, avec interposition de blocs antifriction 31, 33, un essieu 30 portant à ses extrémités deux roues principales 32, 34. L'essieu est de forme sensiblement arrondie (figure 3) de façon à procurer un effet de suspension lors du roulage du véhicule. A la partie inférieure de la poutre, est fixé par tout moyen connu un châssis 36 en forme de barque servant de support pour l'habitacle et dans lequel sont mis en place les équipements nécessaires à la conduite et au pilotage du véhicule.Le chassis 36 est orienté vers Avant du véhicule et porte à son extrémité avant un dispositif de roulage avant 38 Il est réalisé & partir de simples tales 37 en duralumin, complètement développables et assemblées au moyen de cornières 39 ou analogues. Conformément à l'invention, sur la poutre principale 10 et le châssis 26 sont apposés et collés des blocs de mousse ou de matière plastique expansée 41 de faible densité et de haute résis tante mécanique, par exempI en poliiréthane Après leur mise en place, ces blocs de mousse sont façonnés afin de donner à l'habitacle une forme galbée esthétique, puis ils sont recouverts d'un revetement constitué par des fibres et des résines, puis d'une couche de peinture métallique. Ce revêtement assure l'étanchéité, la protection et la finition du véhicule. Ainsi, tous les efforts de structure sont pris en charge par l'ossature métallique, réalisée en matériaux connus tant en ce qui concerne les qualités de vieillissement, qu'en ce qui concerne les résistances à la rupture. La couche de bloc de mousse donne au véhicule un aspect extérieur irréprochable, puisque les jointures entre tôles et les rivets sont masqués et qu'il n'y a aucun risque de corrosion. De plus, la forme à obtenir est aisée à travailler, tant au niveau du prototype que de la moyenne série. On notera encore les autres avantages suivants t - Excellente insonorisation en raison de l'absence de vibration des t8les minces. - Bon calorifugeage. - Raidissement des t8les minces. - Protection contre les chocs. - Grande solidité de l'ensemble. - Prix de revient et poids de l'ensemble diminués par rapport à ceux d'un appareil de conception classique. La couche de mousse ou plastique expansé peut être soit placée sous forme de blocs collés et mis à la forme ensuite, soit placée dans un moule ayant la forme du véhicule dans lequel on a mis en place l'ossature du véhicule de base; il suffit alors d'injecter sous pression la mousse plastique dans le moule,et d'en retirer ensuite l'ossature ddment revêtue de ladite mousse. Selon une caractéristique importante de l'invention, le déplacement du véhicule est assuré par un groupe motopropulseur 40 d'un type connu, monté en nacelle sur la partie supérieure de la poutre 10. Le groupe motopropulseur comprend au moins un moteur rotatif 42 animant une hélice 44 entièrement carénée. Le jet d'air qui résulte de ce mode de propulsion est faible compte tenu de la puissance nécessaire au déplacement du véhicule terrestre. On peut cependant prévoir un dispositif de déviation de jet vers le haut. Le groupe motopropulseur est fixé à l'extrémité d'un pivot vertical 46 (figure 3) dont l'autre extrémité tourillonne dans un palier constitué par un roulement à billes ou à aiguilles 50 porté à la partie supérieure de la poutre 10. Le groupe motopropulseur est maintenu en position au moyen d'un écrou de serrage 48 qui est accessible à un outil à travers une fenêtre de visite 49 formée sur la paroi avant 16 de la poutre 10. Ainsi, le groupe motopropulseur est orientable pendant le déplacement du véhicule. Cette caractéristique est particulierement intéressante dans la version aéronef puisqu'il est alors possible orienter en vol le groupe motopropulseur (figure 4). L'aéronef suit alors une trajectoire déterminée par rapport au sol en annulant l'effet de la dérive due au vent atmosphérique.Cette manoeuvre est appliquée notamment lors des prises d'axe de l'appareil au cours des procédures d'ap- proche et d'atterrissage. Tous les accessoires qui viennent d'âtre décrits font partie du véhicule de base et sont communs à toutes les versions de l'appareil. Bien entendu, le véhicule de base dispose en outre de tous les équipements nécessaires et réglementaires conformes à ceux exigés par la circulation routiere. La poutre selon l'invention permet l'adaptation de différents autres éléments en vue de réaliser des véhicules à vocation dif férente. Dans la variante de réalisation des figures 2 à 4, le véhicule de base est transforme en aéronef par adaptation de deux ailes 52, 54 et d'un mât porte-empennages 56. Les ailes sont fixées par tout moyen connu, par exemple au moyen de ferrures 57 et 58, à la partie supérieure de la poutre 10 et sont soutenues par des haubans 60, 62 eux-mêmes fixés aux extrémites de l'attache 28 (figure 3). Les ailes 52, 54 sont symétriques, de forme générale rectangulaire et de section constante, et comportent chacune un aileron 66 et un volet hypersustentateur 68 (voir figure 4) identiques entre eux. Il résulte de cette structure particulière que les deux ailes sont interchangeables et que les ferrures d'attache d'ailes 62 et 64 peuvent entre fixées indifféremment sur l'une ou l'autre extrémité de la demi-aile de base. De mMmet les commandes de volets et d'ailerons peuvent se monter indiféreement sur lune ou l'autre gouverne, selon que la dçmi- aile est montée à gauche ou à droit. Les ailes peuvent être construites suivant le même principe que l'habitacle, c'est-à-dire que l'on fabrique un caisson de forme parallélépipédique ou polyédrique constitué par des surfaces planes et développables, faciles à fabriquer. L'ensemble ainsi construit est ensuite recouvert de matière plastique expansée dans un moule ayant la forme d'un profil d'aile. Le moulage est effectué sous pression après avoir inséré dans le moule le caisson et les pièces métalliques nécessaires aux attaches et aux commandes des gouvernes. A partir de ces moules de dimension donnée, il est possible de réaliser des voilures de dimension moindre, correspondant à des avions plus petits, simplement en réduisant l'aile moulée d'une partie excédentaire, déterminée par le calcul. Toutes ces dispositions techniques sont notablement facilitées par la structure de l'ossature de base constituée par la poutre 10, puisqu'il est possible, sans aucune modification de la poutre, de changer les paramétres de la voilure, par exemple l'incidence du calage de la voilure, la position des attaches par rapport au centre de gravité de l'appareil, ou même la dimension de la voilure. La plage d'évolution du centre de gravité du véhicule aérien, situé en avant du point d'application de la résultante des forces aérodynamiques de l'aile, varie peu selon les changements et les différents types d'utilisation.Cela est rendu possible par le fait que les attaches d'ailes sont placées sur la poutre 10 au point d'application de la résultante des forces aérodynamiques de l'aile. La conséquence de cette particularité est importante. I1 est possible ainsi d'augmenter la surface des ailes et la capacité de chargement de la machine sans changer la structure de base constituée par la poutre 10. I1 suffit pour cela, soit de déplacer le point d'attache des ailes qui est le point d'application de la résultante des forces aérodynamiques de l'aile, soit d'augmenter la dimension des ailes et donc leur surface sans modifier la structure de la poutre 10. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'aéronef comporte, au lieu d'un fuselage classique, un mât porte-empennages 56 constitué par un cane d'assez grande section pour éviter des risques de Sflottement". La tôle formant le cône doit être relativement mince, mais assez robuste pour éviter l'adaptation de nombreux cadres de renforcement. Le mât porte-empennages 56 est monté dans le prolongement du châssis 36 et vient se fixer sur la plage arrière de la poutre verticale, par tout moyen approprié, par exemple au moyen de trois boulons aux points 70, 72 et 74 (figure 3). A l'extrémité arriere du mat porte-empennages sont fixées des ferrures d'attache,non représentées,pour la fixation des empennages 82, 84. Le mât porte-empennages 56 et les ailes 52, 54 peuvent donc être facilement démontés. Comme le montre la figure 5, les ailes et le mat ainsi démontés peuvent être montés sur une remorque composée d'un bâti léger 92 porté par deux roues 94. Ce bati se monte directement sur le mat porte-empennages et l'ensemble revêt l'aspect d'une petite remorque tractée par le véhicule et sur laquelle sont disposés les ailes et les haubans démontés. Les roues 94 de la remorque sont adaptables aux dispositifs de roulage du véhicule terrestre ou aérien et peuvent servir de roues de secours. Une seconde variante da véhicule de base est constituée par le véhicule hydroglisseur illustré par la figure 6. Ce véhicule est obtenu par l'adaptation d'une coque 96 à fond plat sur le dispositif de roulage du véhicule terrestre. Le dispositif de roulage avant 38 est monté sur un berceau 98 de réception, sans aucune modification du dispositif de roulage et le dispositif de roulage 32 repose sur un berceau 99 fixé solidement à la coque. Le berceau 98 est monté lui-me^me sur un roulement à billes1 non représenté. Le plan de rotation du berceau 98 est perpendiculaire à l'ae de rotation de la roue avant du véhicule terrestre. Sur ce berceau sont disposées des attaches à partir desquelles partent des cabres qui, à laide de poulies et de renvois, actionnent le gouvernail 100, de sorte que l'hydroglisseur se pilote à partir du volant de conduite La troisième variante de réalisation du véhicule terrestre de base consiste à équiper ce dernier de patins en forme de skis. Le véhicule ainsi transformé évolue d'une façon autonome sur la neige et sur la glace à la manière d'un traîneau automobile. Selon m. aspect intéressant de linention, le dispositif de pilotage est commun pour tous les différents tous de véhicules. Le volant de conduite qui est con-usras à la roue du véhicule ter restre agit également sur les ailerons et la gouverne de profondeur avant 38 de l'aéronef. Dans la version du tratneau automobile également, le volant de conduite agit sur le ski avant. I1 est commode de monter les différentes commandes et transmissions de commandes sur la poutre 10 qui est commune à tous les types de véhicules. En conclusion, la particularité pour le véhicule terrestre de base de pouvoir être transformé en divers autres types de véhicule, constitue une véritable performance technique et finan aciére. GrSce aux moyens mis en oeuvre, la fabrication du véhicule transformable selon l'invention a un prix de revient inférieur à la moitié de ceux des produits analogues fabriqués par des procédés classiques. Pris isolément, chaque type de véhicule est déjà en soi intéressant, en raison de ses qualités intrinsèques et de son faible prix de revient. Mais l'invention revêt tout son inté rêt du fait que toutes les versions avec leurs avantages particuliers sont regroupés sur une meme machine. REVEND ICTI0NS 1.- Ossature de base pour véhicule transformable susceptible d'évoluer dans l'air, de rouler sur terre, ou de glisser sur l'eau, la neige ou la glace, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement une poutre rigide fixée verticalement à l'arrière d'un habitacle de forme aérodynamique et constituant la carrosserie commune aux différentes versions du véhicule, ladite poutre étant pourvue d'attaches de types connus, sur lesquelles peuvent être fixés différents accessoires, tels que groupe de propulsion, roues, patins ou flotteurs, ailes et ma porte-empennage, pour transformer le véhicule respectivement en voiture automobile terrestre, traîneau automobile, hydroglisseur, et aéronef. 2.- Ossature selon la revendication 1 caractérisée en ce que la poutre est de structure creuse et fait office. de réservoir de carburant. 3.- Ossature selon lune des revendications 1 et 2, caracté- risée en ce que la poutre a une forme polyédrique, parallêlépipé- dique ou cylindrique et est disposée verticalement, de manière que la baisse de niveau de carburant dans la poutre n'influe que très légèrement sur la position du centre de gravité de l'appareil et, dans le cas du véhicule aérien, ne modifie pratiquement pas le bras de levier compris entre le centre de gravité et le point d'application de la résultante des forces aérodynamiques des ailes. 4.- Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que le groupe de propulsion,d'un type connu comprenant un moteur rotatif animant une hélice carénée, est monté en nacelle sur la partie supérieure de la poutre. 5.- Ossature selon la revendication 4, caractérisée en ce que le groupe de propulsion est fixé à l'extrémité d'un tourillon vertical monté pivotant dans an palier sur la partie supérieure de la poutre, de sorte que le groupe est orientable par rapport à la direction de déplacement du véhicule. 6. Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que sur le fond de la Po rye est connecté un étrier auquel est fixé un essieu portant deux roues princiales, ledit essieu ayant une forme cambrée de façon à procurer un effet de suspension lors du roulage du véhicule. 7.- Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à la partie inférieure de la poutre est fixé un châssis en forme de barque disposé selon l'axe longitudinal du véhicule, recevant les accessoires pour le pilotage du véhicule et supportant l'habitacle et le dispositif de roulage avant. 8.- Ossature selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la poutre et le châssis sont réalisés en tôles d'alliage léger, par exemple en duralumin, entièrement développables, et revêtent de ce fait des formes simples, à faible cambrure ou même anguleuses, une forme définitive plus galbée et esthétique leur étant ensuite donnée par application de couches de mousse ou de matière plastique de faible densité et facilement moulable, par exemple de polyuréthane expansé. 9.- Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ailes sont fixées à la partie supérieure de la poutre et sont soutenues par des haubans, eux-mêmes fixés à la base de la poutre. 10.- Ossature selon l'une des revendications 1 et 9, caractérisée en ce que les ailes sont symétriques et donc interchangeables et comportent chacune un aileron et un volet hypersustentateur. 11.- Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mât porte-empennages est de forme conique et entièrement développable dont l'extrémité avant est fixée sur la plage arrière de la poutre par tous moyens appropriés. 12.- Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que le véhicule terrestre de base peut être transformé en hydroglisseur en adaptant une coque à fond plat sur le véhicule, le dispositif de roulage avant étant monté sur un berceau de réception solidaire de la coque et monté lui-même sur un roulement à billes, des attaches étant fixées sur ledit berceau à partir desquelles partent des câbles actionnant le gouvernail de l'hydroglisseur. 13.- Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que le véhicule terrestre de base peut être transformé en traîneau automobile en adaptant des patins en forme de skis sur le dispositif de roulage avant et arrière. 14.- Ossature selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de pilotage est commun aux différentes versions du véhicule et comprend notamment un volant de direction dont le mouvement est transmis aux différents organes de direction des véhicules par l'intermédiaire d'éléments de transmission de commande montés sur la poutre. 15.- Ossature selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les ailes et le mat porte-empennages démontés peuvent être disposés sur un bâti léger porté par deux roues, ledit bati se montant directement sur le mat porte-empennages et l'ensemble ayant l'aspect d'une remorque tractée par le véhicule. 16.- Véhicule équipé d'une ossature selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente, sous sa forme la plus simple, comme un véhicule terrestre et en ce qu'il peut être transformé en aéronef, en hydroglisseur ou en tratneau automobile par fixation de pièces accessoires sur la poutre.