Brevet FR2422535A1 — publié le 19791109

On sait qulun aéroglisseur à quilles latérales est un véhicule marin sustenté par coussin d'air, comportant un fond sensiblement plan, deux parois latérales rigides, dites "quilles", sensiblement planes à l'intérieur, et des fermetures mobiles à lavant et à l'arrière qui délimitent avec la surface de lteau un volume, dit coussin d'air, alimenté par un compresseur. les quilles plongent dans liteau; elles sont peu immergées en vol sur coussin, mais en flottaison elles s'enfoncent assez profondément dans liteau pour sustenter l'appareil. Dans cette dernière configuration les fermetures d'extrémité ntont plus de rôle et doivent être relevées. Les problèmes particuliers des fermetures d'extrémité des aéroglisseurs à quilles latérales sont les suivants - assurer une grande amplitude des débattements, car celle-ci doit être de l'ordre de celle des vagues. - assurer l'étanchélté entre les élements mobiles des fermetures et les quilles latérales, fixes. - assurer le repliement des fermetures contre le fond de l'appareil, pour permettre la navigation en flottaison sans que les toiles et jupes trainent dans lteau. - en vol sur coussin d'air, les jupes doivent supporter le choc des vagues, même à grande vitesse, et ne pas produire d'écopage. En outre, tous les éléments des fermetures doivent être assez résistants pour ne pas se déchirer en cas de chocs de vagues exceptionnellement hautes On connait des aéroglisseurs où les jupes sont portées par des éléments mobiles, souples ou rigides, qui se déplacent dans un sens sensiblement vertical lorsque l'intervalle de fuite au bas des jupes varie. Ce genre de suspension est décrit dans le brevet franchais n075 399 37 où il est associé à une jupe sensiblement rectiligne, retenue par des onglets. On connait d'autre part des joints d'étanchélté semi-rigides et fixés à des socles mobiles, pour délimiter des coussins d'air, par exemple par le brevet français nO 1 393 365 qui est adapté spécialement aux véhicules associés à une voie. La disposition selon l'invention est particulièrement adaptée à un problème qui n'était pas résolu par les dispositions antérieures : assurer l'étanchélté entre les éléments mobiles et les deux parois fixes, tout en permettant des débattements de grande amplitude, ainsi que le relevage de la fermeture lors de la navigation en flottaison. Elle permet en outre un réglage de la position moyenne du bas de la fermeture par rapport à la surface de liteau, un asservissement spontané du bas de jupe à suivre la surface de l'eau, c'est à dire un effet de suspension et un réglage de la raideur de la suspension. Une fermeture selon l'invention comporte une toile souple de forme rectangulaire ou trapézoidale, s'étendant d'une paroi latérale à l'autre, et fixée en son côté avant au fond de la partie eentrale de la coque de l'appareil, vers l'avant, le côté arrière étant fixé plus en arrière sur le même fond. Les deux autres bords, contigüs aux parois latérales, ne sont pas fixés à celles-ci. La toile est assez longue pour pouvoir se gonfler sous l'effet de la pression de l'air qui est introduit par un compresseur dans la chambre dite "chambre de suspension", aéfimitée par cette toile, le fond, et les parois latérales. Chacun des côtés libres de cette toile est garni d'une cornière souple, dite "bavette", glissant contre la paroi latérale qui lui est associée, et dont le rôle est d'assurer l'étanchélté entre la toile et la quille. A la partie inférieure de la surface courbe formée par la toile gonflée sont fixés des éléments en toile, dits "jupes", qui stétendent ves le bas jusqu'au voisinage de l'eau, laissant libre un intervalle de fuite par où s 'échappe l'air du coussin. L'examen des figures 1 à 7 permettra de mieux comprendre la description ci-dessus et de décrire le fonctionnement du dispositif. La fig. 1 est une vue en coupe par le plan longitudinal de symétrie de l'appareil. La toile de suspension 1 est fixée en D et C au fond de l'appareil. La fig. 2 montre la bavette 2, avec ses cables de retenue 3 équipés de ressorts 4, des câbles de relevages 7, un treuil 9 et une jupe 5. La fig. 3 est une coupe transversale par un plan II. La fig. 4 est une vue par dessous. La fig. S est une vue par dessous limitée à la jupe. La fig. 6 est une coupe longitudinale par le plan I montrant la fermeture en position repliée. La fig. 7 montre un repliage plus complet, grâce à un treuil 16 et à un câble de relevage 15 intermédiaires, ce câble étant fixé à la jupe elle-même. La fermeture, selon l'invention, est constituée par une toile en tissu, par exemple tergal ou nylon, enduite de néoprène, renforcée par des sangles disposées suivant les directrices des cylindres, donc vues en EADC sur la fig. 2. Les sangles et les toiles sont en matériau possédant un grand allongement avant rupture, de l'ordre de 10%. Elles s'allongent de 0,5 à 1% sous la pression normale de glonflage. De telles sangles sont en particulier fixées aux bords libres de la toile. Les bords libres de la toile auraient naturellement tendance à s'écarter des parois sous l'effet de la pression, à cause de l'élasticité du tissu, et à prendre une forme soit "en tonneau", soit en "selle de cheval",suivant le tissage. Il en résulterait une fuite d'air de la chambre de suspension. Pour éviter cet inconvénient et assurer l'étanchéité entre la toile et les quilles, une cornière souple 2, visible fig. 2 est disposée parallèlement à la paroi des quilles, et fixée sur la sangle de bordure. Cette bavette est appuyée contre la paroi de la quille par la pression du coussin. Elle est assez large pour assurer l'étanchéité, sans excès toutefois, afin de limiter les frottements et garder une certaine souplesse. Afin que cette bavette ne gêne pas les mouvements de la toile 1, elle sera de préférence en tissu élastique dans le plan parallèle à la paroi latérale, et peu extensible dans l'autre sens. A titre d'exemple, elle peut être en tissu à une seule nappe de fils enduits de caoutchouc, ou en tissu croisé assez lâche, éventuellement maintenu par des équerres souples, ou semi-rigides, en caoutchouc moulé, disposées de place en place. Une disposition avantageuse est de réaliser cette cornière en caoutchouc moulé, très souple, tel le caoutchouc naturel et de lui donner comme il est vu sur la fig. 12 une section transversale concave qui ménage une cavité 36. La pression qui s'établira dans cette cavité aura une valeur intermédiaire entre celle de la chambre et l'extérieur, car cette disposition réalise un coussin d'air tendant à maintenir un intervalle de fuite constant, comme il à été montré dans le brevet français nO 75 399 37, cité plus haut. Une autre disposition utile pour maintenir la bavette, sans gêner le mouvement de la toile 1, consiste à la retenir par des câbles élastiques ou munis de ressorts 4, fixés au fond de la coque, ayant une faible tension et une grande élasticité, leur seul rôle étant de maintenir la bavette. La bavette peut s'étendre sur toute la longueur de la toile I. Elle peut aussi être limitée à la partie AB qui est contigüe à l'extérieur, si les pressions dans le coussin et dans la chambre sont peu différentes. Lorsque l'appareil est en-flottaison sur quilles, les toiles de fermeture doivent être maintenues loin de la surface de l'eau. h cet effet, la toile est relevée et appliquée contre le fond il de l'appareil par des câbles de relevage 7, frappés en des points convenables, l'autre extrémité des cables étant reliée à un treuil 9 qui permettra de tendre ces cables à l'horizontale, de préférence vers l'arrière (fig. 6 et 7). Pour éviter les battements, un ou plusieurs ballons cylindriques étanches 1G gonflés, sont disposés transversalement sous le fond de l'appareil; la toile vient s'appuyer contre eux. Ces cylindres ont aussi un rôle d'amortisseur de battement. Ils sont munis d'un orifice à perte de charge. Un compresseur les maintient en pression. Si la toile est très longue, une deuxième nappe de cables de relevage sera placée à l'intérieur de la toile 1, entre les cylindres d'appui, et permettra de raidir la toile(fig. 7). Il est possible aussi, en reliant l'entrée 17 de la chambre de suspension à l'aspiration du compresseur, de créer une dépression entre la toile de suspension et la coque. La toile est alors plaquée contre le fond et n'offre plus de prise aux vagues. Une toile de retenue 24, visible fig. 1, peut être avantageusement fixée, d'une part à la toile de suspension, d'autre part, selon une ligne vers l'avant de l'appareil. Son rôle est 10/d'assurer la tension de la toile de suspension lorsque celle-ci est relevée, 20/ de retenir ladite toile lorsqu'une vague tend à l'entrainer. A la partie inférieunrde la toile 1, en position gonflée, est fixée une jupe souple dont le rôle est d'éviter que le bas de la toile ait un contact étendu avec l'eau lors du passage d'une vague. Cette jupe comporte essentiellement une paroi souple qui descend depuis la toile 1 et est maintenue inclinée de l'avant vers l'arrière par un des moyens décrits ci-après. La paroi inclinée coopère au déplacement vertical de la toile I comme il sera montré plus loin. Plusieurs types de jupes peuvent être associés à cette suspension. Les fig. 1 et 5 montrent une jupe dite "rectiligne", déjà connue par le brevet français nO 75 399 37. Elle est constituée par une toile 5 fixée en A à la toile 1, suivant une génératrice, et retenue de place en place par des triangles de toile 6, dits "onglets", fixés d'une part à la jupe suivant AE, et d'autre part à la toile 1 suivant AB. Ces onglets sont découpés de façon que la jupe soit inclinée de haut en bas vers l'arrière, de sorte qu'elle s'efface d'elle-meme à la rencontre d'une vague. En position relevée, les jupes peuvent rester pendantes, ce qui a peu d'inconvénients si elles sont courtes, ou si la vitesse en flottaison est faible. Cependant, il est possible de les relever par des câbles 15 frappés au voisinage de leur bord inférieur et reliés à un treuil 16 comme le montre la fig. 7. En vol sur coussin d'air les câbles sont assez détendus pour permettre le débattement de laHsuspension. Une seconde toile 5', visible sur la fig. 13 peut être disposée parallèlement à la première et fixée de la même façon : en haut de la toile 1, vers l'arrière, à des onglets longitudinaux 6'. Le compartiment délimité par ces deux parois est divisé par des cloisons verticales parallèles aux quilles. Cette disposition permet à la fermeture de s'adapter aux vagues lorsque celles-ci sont obliques. Le dispositif arrière comporte une toile 40, visible sur la fig. 11, sensiblement symétrique de la toile 1 par rapport au plan vertical transversal médian, munie- aussi d'une jupe'Pectiligne" à onglet 41 et d'une toile 42 vue en bout fig. 11 s'étendant d'une quille à l'autre et fixée au bord inférieur des onglets 43. Dans ce cas, la mise en pression de l'espace confiné par la jupe 41 et les toiles 40 et 42 est assurée par un orifice d'alimentation 39 à partir du volume confiné par la toile 40, lui-sene alimenté par un orifice 26 (fig. 11). La disposition à double paroi et compartimentage décrite pour l'avant et montrée fig. 13 peut aussi être adaptée à l'arrière. Un autre type de jupe dit "jupe-culotte" est montré sur la fig. 8 et 9. Ce type est connu, il est composé de deux demi-cylindres en toile réunis par deux triangles de toile qui permettent aux jupes voisines de s'appuyer l'une contre l'autre pour assurer l'étanchéité. La fig. 9 montre ces jupes vues par dessous. Enfin, la fig. 10 montre un autre type de jupe, formé par un élément de cylindre 19 en toile, s'étendant d'une quille à l'autre, et fixé en A et en B, suivant des génératrices sur la toile 1. Le fonctionnement en vol sur vagues du dispositif selon l'invention est le suivant Un compresseur 27, visible fig. 1, maintient la chambre de suspension 34 à une pression p, qui peut être constante ou modulée. La toile 1 retenue seulement à ses extrémités D et C, prend si elle est souple et inextensible, une forme cylindrique. Les génératrices du cylindre subissent une tension T égale au produit du rayon de courbure R par la différence de pression qui existe entre les deux faces de la toile. En avant de la jupe, la pression extérieure est la pression atmosphérique Pa, et la tension a pour expression T1 = R1 (P~Pa) (1) En arrière de la jupe, la pression extérieure est celle du coussin et l'on a T2 = R2 (P-PC) (2) La jupe exerce sur la toile une force F dont la composante verticale F. est F. = Sh (p -p ) (3) ca où Sh est la projection horizontale des parois latérales de la jupe. Admettons que cette force est appliquée en A (fig. 1), l'équilibre s'écrit L'équilibre des forces montre que les rayons de courbure R1 et R2 sont sont fonction des pressions. En vol sur vagues, l'intervalle de fuite diminue lorsque le bas de la jupe passe sur une vague. Le débit dininue donc et la pression pc du coussin augmente par l'effet de la caractéristique du compresseur. La différence de pression p-p diminue et peut même changer de signe; les différences p-p et p -p sont aussi modifiées mais dans une mesure moindre. il résulte de l'éq. 4 que le rayon R1 diminue, ce qui fait remonter la jupe. Au passage d'un creux, c'est l'inverse qui se produit : la diminution de pression dans le coussin provoque l'abaissement de la toile 1 et de la jupe. Ce dispositif constitue donc une suspension. Les jupes elles-même coopérent au mouvement de la suspension et en accroissent l'amplitude, notamment si elles sont de l'un des modèle decrits ci-dessus caractérisés en ce que les jupes exercent une traction vers le bas. En effet, à la rencontre d'une vague, l'eau venant frapper la paroi inclinée de la jupe la soulève, diminuant la traction de la jupe vers le bas. Si au contraire la jupe est au dessus d'un creux, la traction F. de la jupe a s'exerce pleinement et tire la toile 1 vers le bas, s'ajoutant à l'effet de la différence de pression P-PC A cet égard, la jupe "rectiligne" décrite plus haut est particulièrement avantageuse car elle offre, pour une inclinaison donnée, le maximum de surface projetée au sol. Le coussin d'air peut-être alimenté comme il est montré fig. 2 à partir de la chambre de suspension 38, à travers un orifice 18; la pression du coussin est alors inférieure à celle de ladite chambre. Cette disposition est simple et convient aux petits appareils. Toutefois, on obtiendra des amplitudes de mouvement de la fermeture plus importants si on alimente le coussin 13 par un compresseur séparé 28, visible sur la fig. 1. La chambre est alors isolée du coussin, et il n'est demandé au compresseur 27 qui l'alimente, que le faible débit nécessaire à compenser les fuites. La pression de la chambre 38 peut alors être soit commandée par le pilote, soit par un détecteur de pression du coussin tel que la pression de la chambre diminue quand la pression du coussin augmente : l'effet produit dans ce cas est que la jupe se relève à l'approche d'une vague. C'est une suspension commandée, dite "active". Un exemple de l'efficacité qu'on peut attendre de ce dispositif est donné fig. 14. Le déplacement vertical des jupes lors du passage d'une vague peut aussi être aidé, ou entièrement produit, par des moyens mécaniques. A titre d'exemple, en tirant sur les câbles 7 à l'aide du treuil 9, représenté fig. 2, on fera remonter la jupe fixée à la toile 1. Le treuil peut être commandé par le pilote, ou par un détecteur de pression du coussin, comme il a été dit plus haut. La figure 14 donne un eieple, obtenu par calcul du déplacement du point A rapporté à la distance moyenne y0 du point h au point D, en fonction du rapport de la pression p de la chambre à la pression pc du coussin avec une jupe "recti- ligne inclinée à 250. La valeur de yO dépend de la différence de pression (p-p0)oeorrespondant à l'équilibre, et de la longueur développée du segment AB de la toile 1. On dispose donc d'un paramètre de construction, et d'un paramètre réglable en marche pour règler la position moyenne de la fermeture. La courbe a correspond à une valeur les courbes b et c respectivement à 0,8 et 1,4. Un autre moyen de règler en marche la position moyenne de la fermeture est de fixer une nappe de cables 31 à la toile 1, entre A et D, comme représenté fig. 13,cette nappe étant tendue par des vérins 32 ou des treuils. En asservissant-ces vérins à la pression GU COUSSlSo, on obtiendra ici encore une suspension active. En résumé, le dispositif selon l'invention permet - à la construction, de choisir deux des paramètres suivants : position moyenne de la cote yO point A, la course de la suspension et la raideur de la suspension, par le choix de la longueur du segment de toile AB, et de la valeur de P/PC correspondant à yO. - en marche, on peut encore choisir deux de ces trois paramètres en agissant sur la pression donnée par le compresseur 27 et sur la longueur des cables 7 ou en agissant sur le vérin 32. Le dispositif de toile de suspension associé à des jupes de l'un ou l'autre type décrit ci-dessus peut aisément être appliqué à un aéroglisseur autre qu'un appareil à quilles latérales. En effet, ce dispositif peut constituer un confinement latéral d'un coussin d'air. Dans cette utilisation, on peut soit supprimer le dispositif de relevage, soit le disposer sur les côtés de l'aéroglisseur, comme il est montré fig. 16r qui est une coupe d'un coté d'un tel aéroglisseur,~par un plan vertical Iii perpendiculaire à la direction de la marche, où 34 est un cabale de rElevage, qui passe sur une poulie 36 et s'enroule sur le treuil 35. La bavette est évidement supprimée. Par contre, le raccordement entre les faces avant ou arrières et latérales nécessitera une adaptation par un pan coupé, qui sera, en plan un triangle comme le montre la fig. 17 avec une chambre de suspension isolée des autres chambres par un diaphragme souple permettant d'établir une pression à la valeur nécessaire. REVENDICATIONS 10 Fermetures d'extrémités pour aéroglisseurs à quilles latérales, constituées à chaque extrémité par une toile délimitant, avec le fond et les parois intérieures des quilles de l'appareil, une enceinte sous pression, la toile ayant la forme d'éléments de cylindres dont les génératrices sont perpendiculaires à la vitesse, s'étendant d'une quille à l'autre, et caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'étanchéité constitué par une cornière souple, fixée aux éléments de cylindres, et glissant sur la paroi latérale de quille qui lui est associée, qu'elle est munie de moyens de repliement constitués par des câbles ou des nappes de câbles s'enroulant sur des treuils ou tendus par des vérins et dont une partie au moins tire sensiblement à lthorizontale sur des éléments du cylindre afin de les appliquer contre le fond de l'appareil, qu'elle est munie de jupesà sa partie inférieure et qu'elle peut se déplacer sous l'effet conjugué ou non des variations de pression du coussin et des contacts de l'eau sur les parois inclinées des jupes. 20 Fermeture selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cornière qui assure l'étanchélté peut être rigidifiée localement par-des équerres rigides ou semi-rigides. 30- Fermeture selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite cornière est maintenue par des câbles munis de tendeurs élastiques. 40 Fermeture selon-l'ensemble des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'aile de ladite cornière qui fait face à la paroi de la quille peut être concave. 50 Fermeture selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisée en ce que une nappe de câbles peut, éventuellement, être fixée à l'avant de la toile de fermeture, entre la structure et les jupes,-pour la lieur en un point de la structure situé plus en arrière. 60 Fermeture selon la revendication 5, caractérisée en ce que les cables peuvent être équipés de vérins permettant de règler leur longueur. 70 Fermeture selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une toile peut être fixée à l'avant de la toile de fermeture, et fixée par ailleurs vers l'avant de la coque. 80 Fermeture selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'en position repliée, la toile de fermeture est appuyée sur un ou plusieurs appuis proéminents vers le bas, disposés transversalement, ces appuis pouvant être constitués par des boudins élastiques, ou pa: un fond solide, bombé ou à facettes. 90 Fermeture selon l'ensemble des revendications précédentes, ca-actérisée en ce que la toile peut être maintenue appuyée contre le fond de l'appareil par une dépression créée en reliant la chambre de suspension à l'aspiration du compresseur d'alimentation de cette chambre. 100 Fermeture selon la revendication 1, caractérisée en ce que les jupes associées à la fermeture comportent au moins une première paroi inclinée vers l'arrière. 110 Fermeture selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bas des jupes peut etre lié à des câbles, tirés par des treuils. 120 Fermeture selon la revendication 5, caractérisée en ce que les câbles agissant sur la toile de fermeture sont tirés par des treuils ou des vérins, dont le mouvement est commandé par un détecteur de pression placé dans le coussin. 130 Fermeture selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisée en ce que le relevage du dispositif de fermeture arrière s'effectue par des cables, frappés à la partie arrière de la toile de fermeture, et reliés à des treuils ou des vérins, et appliquent ladite toile contre le fond et contre le tableau arrière de l'appareil. 140 Fermeture selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisée en ce que deux au moins de ces fermetures peuvent etre disposées également sur les côtés d'un aéroglisseur pour constituer un appareil à coussins d'air à jupes suspendues.