Brevet FR2451301A1 — publié le 19801010

La présente invention concerne les véhicules ou machines à coussin de fluide sous pression, dits encore machines a effet de sol. Dans tout ce qui suit, pour simplifier l'exposé, on ne parlera que de véhicules a coussins d'air, sans que cette expression soit limitative. On connait déjà des véhicules a coussins d'air du type comportant une plateforme dont la sus tentation est assurée par un coussin unique éventuellement cloisonné disposé sous la plateforme. On connaît également des véhicules à coussins d'air comportant une plateforme dont la sustentation est assurée par une pluralité de coussins solidaires de la plateforme. Pour l'une ou l'autre de ces solutions, l'absorption des irrégularités de la surface survolée, le confort de plateforme et l'assiette de l'appareil sont assurés par la déformation des jupes qui ont fait l'objet de multiples études. La hauteur de vol constante constitue le paramètre prépondérant dans la capacité de l'appareil a évoluer convenablement sur une surface accidentée. Les différents procédés utilisés ne permettent qu'une déformation finie des jupes dont la limite est-rapidement atteinte. Il s'ensuit, lors de survol de surface accidentée, des frottements parasites ou des fuites de fluide de sustentation d'une telle importance que l'appareil peut ne plus être sustenté momentanément. Le passage transitoire de la position immobile å l'état vitesse - survol" ne présente pas de difficultés majeures sur une surface solide. Sur surface liquide, l'évolution est plus complexe. Lorsque le véhicule a coussins d'air abandonne l'état "arrêt - flottabilité" pour la situation"vitesse - survol' il doit franchir une phase transitoire correspondant au phénomène hydrodynamique communément appelé " déjaugeage'l. Ce régime Fydro- dynamique transitoire requiert une puissance de propulsion très importante, sans commune mesure avec celle que nécessitera la vitesse de survol sans frottements ou chocs parasites. Le phénomène de déjaugeage ou résistance d'onde est provoqué par le système évolutif des ondes produites par la cavité creusée par la sustentation sous le coussin en mouvement par rapport a la surface fluide. Le Nombre de Reech Froude ( F= VIIEL) ou ( F= V/ s L) dans lequel (V) représente la vitesse du véhicule et (L) la longueur de référence de la cavité montre, en similitude, l'influence de la longueur de coussin sur la vitesse d'acquisition de déjaugeage donc sur la valeur de la puissance de propulsion nécessaire. Le maximum de résistance F s'établit lorsque, à l'onde avant, stationnaire par rapport au véhicule, correspond le premier creux situé à l'arrière, soit sensiblement : F = V/ flL = I,55 . Pour les valeurs de F= > t,55 la puissance nécessaire a la propulsion peut être réduite alors que la vitesse de translation du véhicule augmente. Dans son aspect le plus général, la présente invention propose une solution efficace quant au maintien de la constante de hauteur de survol sur surfaces accidentées, à l'amélioration de confort de plateforme et à la réduction de la vitesse de dé jaugeage donc de la puissance installée. Conformément à la présente invention, un véhicule du type ptécité comportant une pluralité de coussins, se trouve caractérisé par le fait que les coussins sont liés à une structure de base par l'intermédiaire de joints d'articulation laissant à chacun toute liberté d'oscillation individuelle tout en leur conservant des lignes de foi parallèles entre elles et parallèles à la ligne de foi de l'ensemble. Selon une autre caractéristique de l'invention, lorsque les coussins ont une forme en plan circulaire, ils sont liés à l'armature par des rotules permettant non seulement les libres oscillations des coussins mais de plus la rotation de ceux ci lors de frottements latéraux ou de contactes obliques. Selon une autre caractéristique de l'invention, les coussins sont alimentés en fluide de sustentation par une centrale de ventilation qui distribue le fluide par le canal de gaines formant la structure. L'étanchéité se réalise au niveau desjoints d'articulation par une pièce de forme calotte sphérique dont le centre est confondu avec celui du joint d'articulation. Selon une autre caractéristique de l'invention, les joints d'étanchéité d'articulations servent de régulation de fluide aux coussins. Les jambes porte coussins sont liés élastiquement aux bras de l'armature. Ces dispositifs de suspension amortie, indispensables si le véhicule comporte plus de trois coussins, permettent dans tous les cas d'affiner la constante de survol et améliore le confort de plateforme en écrétant à son niveau les dénivellations de la surface de survol. Selon une autre caractéristique de l'invention, les jambes porte coussins sont rétractables,extensibles et relevables sur commande. Elles sont articulées sur les bras ce qui permet de faire varier la voie, l'empattement du véhicule, la hauteur de plateforme et autorise le franchissement d'obstacles dépassant la capacité de survol, par rétraction, pivotement et extension successives de chaque jambe ou groupe de jambes. Selon une autre caractéristique de l'invention,chaque coussin est aisément amovible. En cas d'avarie de coussin (usure, déchirure) ou en vue de changement de destination du véhicule ou pour un changement de type de surface de survol, chaque coussin peut facilement être démonté et remplacé par un autre adapté au nouveau cas. Selon une autre caractéristique de l'invention, un dispositif élastique amorti freine les oscillations parasites des coussins. Des ordres sont transmis aux vérins pour solliciter les coussins à piquer ou à cabrer selon la phase d'évolution en cours. Selon une autre caractéristique de l'invention, un dispositif de blocage supprime la liberté d'un des axes d'articulation des coussins en cas de nécessité de transport ou de changement de gabarit du véhicule. Selon une autre caractéristique de l'invention, les bras pivotent autour d'un axe vertical de la structure permettant un changement des positions relatives des coussins entre eux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés auxquels cette description se référera. Sur les dessins annexés - la figure I est une vue longitudinale schématique avec coupe partielle de l'appareil , selon l'invention. - la figure 2 représente généralement une vue de dessus du véhicule suivant la flèche A de la figure I. - la figure 3 représente schématiquement, en perspective, un véhicule à deux coussins dont les joints d'articulation de- caissons sont montrés sur la figure 3 A. - la figure 4 représente schématiquement,en perspective, un véhicule a 4 coussins dont la forme en plan est différente du cercle, équipés de joints d'articulation à la cardan détaillés sur la figure 4 A. - la figure 5 représente schématiquement,en perspective, un véhicule à coussins de forme en plan circulaire dont les joints d'articulation à rotule sont représentés sur la figure 5 A. - la figure 6 représente une coupe transversale de l'appareil selon une ligne de coupe J Z J de la figure 7. - la figure 7 représente une vue de dessus de l'appareil. Cette figure, ainsi que la figure 6,détaille les articulations des bras et les mouvements commandés des jambes et des coussins de l'appareil. - la figure 8 montre un exemple de franchissement d'obstacle par mouvements des jambes de l'appareil. Le véhicule représenté aux figures I, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 comporte une structure I sur laquelle se raccordent des bras 2 qui soutiennent les jambes 3. Les caissons 6 délimitant les coussins de fluide sont reliés aux jambes par des joints d'articulation 4. Une plateforme 5 aménagée en vue d'une destination définie est fixée sur la structure I. Un motoventilateur 7 admet le fluide de sustentation en a et le refoule en b dans la structure. Le fluide se divise en c. Ses caractéristiques débit/pression sont régulées pour chaque coussin par des vannes ou des volets 8 actionnés manuellement ou par des servo commandes 9. Le fluide pénètre dans les chembres ailetees IO pour être distribué vers les jupes II qui délimitent avec les éléments de flottabilité 37 les coussins de fluide. Les figures I et 6 montrent deux dispositifs d'étanchéité des chambres IO pendant les oscillations des coussins. ta calotte sphérique I2 solidaire des jambes 3 est étanchée par un joint à lèvre I3 fixé au plafond I4 du caisson 6 . Plus simplement une membrane élastique I5 étanche les chambres IO. Un diffuseur I7 remplace dans ce cas la calotte I2. Lors des oscillations des coussins, le fond I6 des caissons se rapproche ou s'éloigne de la calotte 12 ou du diffuseur I7. Un bourrelet souple I8 amortit le choc de contact et lamine le fluide dans la zone de rapprochement. L'énergie dynamique du fluide de sustentation se trouve concentrée momentanément dans la zone opposée et ramène le coussin à une position neutre, évitant une perte de fluide dans la partie du coussin trop éloignée de la surface de survol. Lors de la mise en pression du circuit de sustentation les jambes 3, si elles sont télescopiques sont refoulées. Une liaison élastique 19 accroît l'efficacité de ce mouvement. Des compas 20 en limitent l'extension et suppriment les variations angulaires entre les deux éléments. Les oscillations des coussins s'effectuent suivant les flèches f et, éventuellement, suivant h si leur forme en plan est circulaire. - la figure 3 A montre une articulation simple à un axe y y'. Cet axe est orienté perpendiculairement au sens d'avancement de l'appareil. Cette solution peut être jugée suffisante dans certains cas où seules les oscillations en tangage sont prises en compte ou indispensable dans l'exemple présenté figure 3 pour maintenir l'assiette de plateforme de l'appareil à deux coussins. - la figure 4 A représente une articulation à la cardan. Une fourche 21 du joint est reliée rigidement à une jambe par l'intermédiaire d'un profilé 25 de section cruciforme. L'autre fourche 22 est fixée au fond I6 du caisson. Un croisillon réunit les deux fourches. La fourche 21 doit être orientée suivant l'axe y y' c'est à dire perpendiculairement au sens de déplacement de l'appareil. Un hémisphère creux 23, de centre confondu avec le centre du joint d'articulation, transmet aux jambes 3 les efforts longitudinaux et latéraux qu'il reçoit du coussin par l'intermédiaire d'un boîtier 24 ayant une empreinte sphérique et servant également à protéger le joint d'articulation des pollutions. - la figure 5 A représente un joint d'articulation à rotule. Une sphère mâle 26 solidaire du profilé cruciforme 25 laisse toute liberté d'oscillation au boîtier 27 fixé au fond I6 du caisson. - en vue d'un démontage et remplacement aisés des coussins, les boîtiers 24 de joints d'articulation ont un centrage 28 emboîté dans un alésage du fond I6 et sont assemblés par vis ou goujons et écrous 29. Le plafond de caisson I4 fixé par vis, écrous ou attaches rapides 29 reste solidaire, après desserrage, des jambes 3. Ainsi le caisson peut être libéré pour remplacement ou réparation. - en vue d'une recherche de réduction de gabarit, les bras 2 ( figures 6 et 7) pivotent de 900 autour d'un axe z Z et sont maintenus indexés dans la position choisie. Les jambes 3 tourillonnent sur les bras 2 suivant l'axe y y'figure 6. une roue tangente dentée 29 solidaire des jambes est entraînée en rotation par une vis sans fin 30 mûe par un motoréducteur 31. Un index électromagnétique ou hydraulique 32 de sécurité verrouille les jambes dans la position désirée. De même un vérin hydraulique ou mécanique 33 écarte deux pattes 34 et 35, l'une solidaire de la jambe, l'autre du bras et oriente la jambe vers la position choisie. La rétraction des jambes 3 est obtenue à l'aide d'un câble 34, fixé au profilé 25, qui s'enroule autour d'un tambour 35 entraîné par un motoréducteur 36. Lors de certaines utilisations, un des axes de liberté demande à être annulé. Deux glissières parallèles 38 montées sur des équerres 39 sont mises en place sur le plafond du coussin à l'aide de fixations 40. Les glissières frottent sur la jambe 3 ou sur une virole de sa structure et interdisent les oscillations dans un plan, Une liaison élastique 41 fixée d'une part à la jambe 3, d'autre part au plafond I4 du caisson,ralentit les mouvements d'oscillation du coussin ou éventuellement lui impose sur commande des positions hors équilibre ( coussins piqueurs ou cabreurs). Revendications I - Un véhicule à coussins d'air du type dans lequel la sustentation est assurée par une pluralité de coussins, caractérisé en ce que la liaison de chaque coussin à l'armature est réalisée par des joints d'articulation permettant à chacun une libre indépendance de mouvements et d'oscillations autour d'un point. 2 - Un véhicule selon la revendication I, caractérisé en ce que l'armature se compose essentiellement : de la structure de base, de bras, de jambes solidarisant les coussins à l'ensemble et de points d'appui destinés à recevoir urle plateforme d'utilisation. 3 - Un véhicule selon les revendications I et 2, caractérisé en ce que tout ou partie de la structure de base, ainsi que les jambes, servent de gaines de transport du fluide de sustentation. 4 - Un véhicule selon les revendications I, 2 et 3, caractérisé en ce que toutes ou certaines jambes sont reliées à la structure par des bras pivotant autour d'un axe vertical. La rotation s'effectue sur commande jusqu'au positionnement prédéterminé, modifiant le gabarit du véhicule. 5 - Un véhicule selon les revendications I, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que les jambes sont articulées sur la structure de base ou sur les bras autour d'un axe sensiblement horizontal . Cette disposition permet l'élargissement de la voie et l'augmentation de l'empattement du véhicule ainsi que le relevage des jambes et leur rétraction. 6 - Un véhicule selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisé en ce que les jambes sont du type coulissant télescopique avec liaison élastique interposée entre les éléments des jambes ou entre jambes et structure. 7 - Un véhicule selon les revendications I et 2, caractérisé en ce que la liaison jambe I coussin est réalisée par un joint d'articulation à un seul axe. 8 - Un véhicule selon les revendications I et 2 caractérisé par une liaison jambe / coussin du type joint à la cardan ou plus généralement par un joint d'articulation à croisillon à trois ou quatre bras. Un hémisphère ajusté glissant dans un boîtier transmet les contraintes de translation et de choc des coussins aux jambes. 9 - Un véhicule selon les revendications I et 2 caractérisé en ce que la liaison jambe / coussin s'effectue au moyen d'une rotule. IO - Un véhicule selon l'ensemble des revendications I, 2, 3 et l'une quelconque des revendications 9, IO et II, caractérisé par le joint d'étanchéité des articulations jambe / coussin. Ce joint, en forme de calotte sphérique est solidaire de la jambe qui le traverse au p61e. Le rayon extérieur du joint a son origine confondue avec le point de centre du joint d'articulation. Un orifice circulaire, bordé d'une lèvre, aménagé dans la surface supérieure du coussin coiffe la calotte sphérique et assure sur la circonférence de contact l'étanchéité en toutes positions relatives du coussin et de la jambe dans les limites autorisées des oscillations. II - Un véhicule selon les revendications I et I2 caractérisé par un régulateur automatique de débit de fluide installé sur chaque coussin. Ce régulateur est constitué d'une pièce tubulaire divergente ou de forme calotte sphérique si elle combine en plus la fonction d'étanchéité jambe / coussin. Elle est, en amont, solidaire de la jambe qu'elle prolonge comme diffuseur de fluide à l'intérieur du coussin. La section aval est garnie d'un bourrelet déformable sous compression qui lamine ou stoppe momentanément le passage de fluide sur le secteur de coussin s'éloignant du plan de survol. Le débit de fluide devient maximum sur le secteur de coussin ayant tendance à s'engager sur la surface survolée. 12 - Un véhicule selon les revendications I, 2 et 4 et l'une quelconque des revendications IO, 11, caractérisé par l'élimination par contre-fiches et glissières d'un des axes d'oscillation des coussins. I3 - Un véhicule selon les revendications I et2 caractérisé en ce que chaque coussin est équipé de son groupe motoventilateur de fluide de sustentation. La régulation des poussées individuelles est assurée par une commande à distance de chaque moteur. I4 - Un véhicule selon l'ensemble des revendications I à 8 et I2 à I4 et l'une quelconque des revendications 9, 10 et II, caractérisé en ce que chaque coussin est alimenté en fluide de sustentation par une centrale de ventilation installée sur la structure de base ou sur la plateforme. Un réseau de gaines fixes et articulées assure le passage du fluide du ventilateur aux coussins. Le réglage des sustentations individuelles de chaque coussin, intégrées dans le programma de la sustentation générale, est assuré par régulation automatique ou par commande ponctuelle agissant sur des volets ou vannes disposées dans les gaines. I5 - Un véhicule selon les revendications I et 2 et l'une quelconque des revendications 9, IO et II caractérisé en ce que les coussins peuvent être démontés et remplacés rapidement. La bride centrée sur le fond du coussin du joint d'articulation est fixée mécaniquement à la paroi. Des vis ou écrous ou des attaches rapides permettent soit le blocage des deux parties soit le démontage. La face supérieure du coussin est obturée par une bride circulaire amovible coiffant la calotte d'étanchéité et de régulation. La libération de la bride de joint d'articulation et de la bride circulaire supérieure désolidarise coussin et jambe. I6 - Un véhicule selon l'ensemble des revendications I à 8 et I2 à I5 et l'une quelconque des revendications 9, 10 et II caractérisé en ce que des ensembles ressorts et vérins amortisseurs sont disposés radialement et en oblique entre coussins et jambes. Leur rôle est de limiter les amplitudes des oscillations parasites et de transmettre une tendance de positionnement aux coussins.