Brevet FR2516047A1 — publié le 19830513

Dans le but d'améliorer le confort des passagers, facteur qui prend une importance croissante sur les hélicopteres modernes, particulièrement dans le secteur civil, la présente invention a pour objet un siège pour passager d'hélicoptère doté d'une suspension apte à réduire les vibrations transmises au passager qui l'occupe Ces vibrations,souvent d'amplitudes élevées sur les machines à voilure tournante, sont dues aux efforts et moments d'excitation transmis au fuselage par le rotor, d'une part, à la suite des efforts aérodynamiques alternés périodiques subis-par les pales (en raison de leur mouvement de rotation combiné avec la vitesse d'avancement de l'hélicoptère, créant une dissymétrie aérodynamique marquée entre pale "avançante" et pale "reculante") et, d'autre part, à la suite d'éventuels défauts d'équilibrage massique ou aérodynamique des pales. Ces efforts et moments d'excitatlon ont une fréquence fondamentale qui est égale à la vitesse de rotation du rotor, laqueli est en général comprise entre 4 et 6 hertz environ, suivant la taille de l'bdlieoptère et le diamètre de son rotor. I)ss1exercent principalement dans le sens vertical. On constate que les sièges traditionnels, conditués par uneossature rigide associée à des coussins souples, présentent en général, lorsqii'ils sont occupés par les passagers, une fréquence propre de résonance dans le sens vertical située dans la bande des fréquences fondamentales d'excitation en provenance du rotor, de telle sorte qu'lus créent souvent, lorsque l'hélicoptère est en vol de eroisièr une amplification des accélérations vibratoires verticales très préjudiciables au confort des passagers, d'autant plus que ces vibrations sont situées dans une zone de fréquences auxquelles l'homme est physiologiquement très sensible. Pour remédier à cet inconvénient et améliorer le filtrage des vibrations, la présente invention a pour objet un siège pour passager d'hSlleoptère comportant une embase fixe et un baquet d'assise rigide, caractérisé par le fait que le baquet d'assise possède un degré de liberté en direction sensiblement vertieaa et est relié à l'embase par l'intermddiaPe d'un dispositif de suspension élastique à amortissement de type hystérétique. Un tel siège, offrant une grande simplicité de réalisation et un faible poids, permet d'obtenir un filtrage des vibrations efficace dans la bande des fréquences les plus gênantes rencontrées sur un hélicoptère. I1 offre les avantages, notamment dans la zone des fréquences d'excitation centrée sur 5 hertz, d'une diminution de la fréquence propre verticale de l'ensemble du siège, d'une diminution également de la fréquence de coupure en la déplaçant vers les basses fréquences, d'une augmentation de l'atténuation des vibrations au-delà de la fréquence de coupure et d'une bonne atténuation de la surtension au voisinage de la fréquence propre du système. On entend ici par "fréquence de coupure" la fréquence d'excitation d'un siège pour laquelle l'accélé- ration de sortie (ressentie par un passager assois sur le siège) est égale à l'accélération d'entrée (appliquée à l'embase du siège). Pour un siège traditionnel, la fréquence de coupure est de l'ordre de 8 à 10 hertz. Par contre, celle d'un siège selon 11 invention peut Autre aisément abaissée au-dessous de la bande de fréquences critique (t à 6 Hz). LTintérAet d'un amortissement de type hystéritique par rapport à l'amortissement de type visqueux tel que celui d'un "dash pot" dans une suspension de type masse ressort amortisseur est de procurer unediminution de la surtension au voitnage de la fréquence propre, tout en conservant, au-delà de la fréquence de coupure, une atténuation proche de celle d'un élément rigide. Dans une forme d'exécution préférée, le baquet d'assise est relié à l'embase antérieurement par une articulation d'axe horizontal et postérieurement par ledit dispositif de suspension. Sa mobilité en direction vertica rdsulte ainsi d'une faculté de pivotement autour dudit axe d'articulation antérieur, tandis qu'il est soutenu dans sa partie dorsale par le dispositif de suspension. Le dispositif de suspension peut comprendre, en tant qu'élément élastique, au moins un anneau de matère élastique, tel qu'un bracelet de caoutchouc naturel, reliant l'embase et le baquet d'assise, ou au moins un ressort à boudin d'axe vertical, disposé entre l'embase et le fond du baquet d'assise, ce ressort travaillant en compression. En tout cas, à l'élément élastique ou aux éléments élastiques que comprend le dispositif de suspension est de préférence adjoints en tant; qu'élément d'amortissement, au moins un anneau amortisseur en élastomère de type visco-élastique à tres forte hystérésis. Chaque anneau élastique ou amortisseur que comporte le dispositif de suspension est avantageusement monté sur une paire de supports horizontaux solidaires respectivement de l'embase et du baquet d'assise. I1 convient par ailleurs de pourvoir un siège selon l'invention de moyens d'arrêt déterminant des positions limites haute et basse pour son baquet d'assise mobile. Au moins l'un de ces moyens d'arrAt peut être constitué par une butée souple, telle qu'un bloc de matériau visco-élastique, fixée à ltembase et coopérant avec le baquet d'assise ou une pièce solidaire de celui-ci. Egalement, au moins l'un de ces moyens d'arrêt peut autre constitué par un câble souple et inextensible reliant le baquet d'assise à l'embase. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 sohématiquemet, en élévation latérale, un siège selon l'invention. La figure 2 représente les courbes de réponse en fréquence d'un.siège classique et d'un siège selon l'invention. La figure 3 représente une vue partielle en coupe verticale d'une variante d'exécution d'un siège selon l'invention. Le fière représenté à la figure 1 est destiné à être monté à bord d'un hélicoptère. I1 est essentiellement constitué par une embase 1 rigide, de section en forme d'U évasé, fixée au plancher de l'appareil, et d'un "baquet" d'assise 2 également rigide, mais mobile en direction sensiblement verticale (flèche 10) grâce à une articulation 3 d'axe horizontal reliant l'avant de son armature 2a au bord antérieur de l'embase 1. Le baquet d'assise 2 est en outre relié à l'embase 1 dans sa partie arrière par un dispositif de suspension 4, comprenant des anneaux élastiques 5a et des anneaux amortisseurs 5b disposés en parallèle.Chacun de ces anneaux, travaillant en traction, est monté sur une pare de supports 6,7 portés respectivement par un bras 8 solidaire de l'embase 1 et par un bras 9 solidaire du fond de l'armature 2a du baquet d'assise 2. Les anneaux élastiques sont des bracelets réalisés en caoutchouc naturel. Les anneaux d'amortissement sont des bracelets réalisés en élastomère visco-élastique à très grande hystérésis. Le nombre des anneaux de chaque type et leursparamètres dimensionnels et mécaniques influant sur leurs propriétés d'élasticité ou d'amortissement sont choisis de manière à obtenir les caractéristiques de suspension amortie désire pour le siège. Les débattements du baquet d'assise 2 autour de l'axe d'articulation 3 sont limités par des butées souples 11 12 solidaires de l'embase I et disposées de part et d'autre du bras mobile 9 pour les cas de charges extrêmes définies par la réglementklon. La figure 2 montre, à titre indicatif, les variations, en fonction de la fréquence d'excitation F, du rapport ys Ne (accélération verticale de sortie/ accélération verticale d'entrée) pour un siège classique à montage rigide (courbe I) et pour un siège suspendu conforme à l'invention (courbe II). On voit que, en passant de la courbe I à la courbe II, la fréquence de résonance et la "fréquence de coupure" (au point C corres pondant à &gamma;s/&gamma;e=1) sont abaissées respectivement de 5,3 à 3 Hz et de 8 à 4,7 Hz environ. I1 en résulte une excellente atténuation des vibrations dont le siège est l'objet, qui se situent ordinairement sur un hélicoptère dans la bande 4-6 Hz.On voit en particulier qu1à 6 Hz la surtension se trouve divisée, en passant d'un siège classique à un siège selon l'invention, par un facteur supérieur à 6. Une variante de réalisation a été représentée sur la figure 3. La structure générale du siège est la même : une embase 1 à la partie antérieure de laquelle est articulé en 3 un baquet d'assise 2 mobile suivant la flèche 10, qui est enautre supporté par un dispositif de suspension 4. Ici, tous les anneaux qu'il comprend sont des anneaux amortisseurs 5b, également du type visco-élastique à tres forte hystérésis (logés dans un renfoncement 13 de la partie dorsale de l'armature 2a du baquet d'assise 2 et montés sur des poulies 14, 15 fixées respectivement à l'armature 2a et à l'embase 1).Les anneaux élastiques 5a sso t leur part remplacés par un ou plusieurs ressorts de compression 16 s'étendant verticalement entre le fond de ltembase 1 et le fond de l'armature 2a, agencés à cet effet (bossage 17 et cuvette 18). Par ailleurs, les débattements de l'armatures 2a autour de l'articulation 3 sont limités à une position basse 2'a définie par une butée souple 11 - comme précédemment - et à une position haute 2"a définie non par une autre butée souple, mais par un câble de retenue 19 souple et inextensible, reliant l'armature 2a à l'embase 1. Dans tous les cas, il convient que les coussins 2b disposés dans le baquet d'assise 2 soient de dimensions plus faibles que celles de la plaque de fond de l'armature 2a du baquet 2, laquelle est équipée de montants latéraux surmontés d'accoudoirs, de manière à minimiser les sources parasites d'amortissement par frottement qui détérioreraient partiellement l'efficacité du dispositif de suspension 4. REVENDICATIONS 1.- Siège pour passager d'hélicoptère, comportant une embase fixe et un baquet d'assise rigide, caractérisé par le fait que le baquet d'assise (2) possède un degré de liberté en direction (10) sensiblement verticale et est relié à l'embase (1) par l'intermédiare d'un dispositif (4) de suspension élastique à amortissement de type hystérétique. 2.- Siège selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le baquet d'assise (2) est relié à lQembase (1) antérieurement par une articulation (3) d'axe horizontal et postérieurement par ledit dispositif de suspension (4). 3.- Siège selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif de suspension (4) comprend, en tant qu'élément élastique, au moins un anneau ( > g) de matière élastique, tel qu un bracelet de csoutchouc naturel, reliant l'embase (1) et le baquet d'assise (2). 4. - Siège selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que le dispositif de suspension (4) comprend, en tant qu'élément élastique, au moins un ressort à boudin (15) d'axe vertical, disposé entre l'embase (1) et le fond du baquet d'assise (2). 5.- Siège melon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le dispositif de suspension (4) comprend, en tant qu'élément d'amortissement, au moins un anneau amortisseur (5b) en élastomère de type visco-élastique à très forte hystérésis. 6. - Siège selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que chaque anneau élastique (5a) ou amortisseur (5b) est monté sur une paire de supports horizontaux (6, 7; 14, 15) solidaires respectivement de lXembase (1) et du baquet d'assise (2). 7.- Siège selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'iL est pourvu de moyens d'arrêt déterminant des positions limites haute et basse pour le baquet d'assise (2). 8. - Siège selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'au moins un moyen dtarrEt est constitué par une butée souple (11, 12), telle qu'un bloc de matériau visco-élastique, fixée à l'embase (1) et coopérant avec le baquet d'assise (2) ou une pièce (9) solidaire de celui-ci. 9.- Siège selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'au moins un moyen d'arrêt est constitué par un câble (19) souple et inextensible reliant le baquet d'assise (2) à l'embase (1).