Brevet FR2622329A1 — publié le 19890428

La présente invention concerne une centrifugeuse notamment pour l'étude des effets physiopathologiques des accélérations. On sait que l'accroissement de puissance des avions de chasse autorise maintenant le développement de facteurs de charge de forte amplitude. Ceci engendre une augmentation des efforts mécaniques dans les structures sur lesquelles ils s'appliquent, c'est-à-dire les structures mécaniques de l'avion d'une part, et les structures biologiques du pilote d'autre part. En ce qui concerne ce dernier la situation est telle que les forces appliquées aux systèmes biologiques (cardio-vasculaires, ostéoligamentaires, sensoriels, etc...) peuvent atteindre et dépasser les limites extrêmes de la protection physiologique, ce qui peut se traduire par une perte de conscience précédée des signes d'alerte que sont les voiles gris puis noir. De tels accidents sont bien connus et soigneusement évités par les pilotes dès l'apparition du voile. Le risque est toutefois largement accru avec les avions de nouvelle génération du fait de l'augmentation de la vitesse de mise en accélération (Jolt) exprimée en G/s qui, au-delà d'une certaine valeur est responsable de la survenue d'une perte de connaissance brève, non précédée de voile. Il est donc indispensable d'étudier sur des animaux les effets physiopathologiques d'accélérations de forte intensité, de longue durée, et surtout de mise en place rapide. On a donc jusqu'à présent simulé ces accélérations en centrifugeuse. Le principe des centrifugeuses classiques est fondé sur la rotation d'un bras autour d'un axe central porteur de la motorisation et de la pignonnerie. Le sujet est placé à l'autre extrémité dans une nacelle disposée de telle sorte que la force centrifuge s'exerce sur le sujet dans le sens tête-síège. Par conséquent, pour une longueur de bras fixée, plus la vitesse de rotation est grande et plus l'accélération est grande. Les contraintes d'alimentation en énergie électrique de telles centrifugeuses sont d'autant plus importantes que la masse à entraîneur et la longueur du bras sont grandes. Jusqu'à présent, ces problèmes d'alimentation nsétaient toutefois pas cruciaux dans la mesure où il n'était pas nécessaire d'obtenir des vitesses de mise en accélération rapides, c'est-à-dire. de fortes accélérations angulaires instantanées. La nécessité d'obtenir maintenant des Jolts élevés compliqu nettement ce problème car faire varier l'accélération instantanée d'un masse importante soumise à une accélération déjà élevée (3 à 4 G) et situé loin du centre de rotation, implique d'appliquer au système en rotation un énergie d'alimentation instantanée extrêmement élevée. La disponibilit permanente de cette énergie est particulièrement onéreuse alors qu'ell n'est utilisée en fait que quelques secondes par jour. En outre l'asservissement d'équilibrage du côté du bras opposé la nacelle est très complexe pour éviter l'apparition d'un balourd de l'aux central, lui même générateur de détérioration des structures. On a déià proposé de résoudre ces problèmes à l'aide d'un centrifugeuse munie d'une nacelle pivotante, de manière à pouvoir fair varier rapidement la direction dans laquelle l'accélération est appliqué au sujet. Il est ainsi possible, sans faire varier la vitesse angulaire d la centrifugeuse, d'appliquer rapidement une accélération dans le sen. tête-siège. Toutefois, ces centrifugeuses connues ne permettent pas di résoudre les problèmes liés à la complexité du bras et à l'équilibrage d la nacelle. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet une centrifugeuse, notamment pour l'étude des effets physiopathologiques des accélérations, caractériséi par le fait qu'elle comprend une piste de roulement présentant un symétrie de révolution par rapport à un axe de rotation, un chariot muni de roueE agencées pour rouler sur ladite piste dans un plan sensiblemení perpendiculaire audit axe et d'un siège pour supporter le sujet à tester, et des moyens d'entraSnement pour entra mer ledit chariot sur la piste df roulement. Dans ces conditions, les efforts centrifuges exercés sur le chariot sont repris par la piste de roulement par l'intermédiaire des roues du chariot. Les difficultés liées à l'équilibrage du balourd sont ainsi résolues. Les moyens d'entrainement peuvent par exemple comprendre un moteur directement monté sur le chariot, et des moyens de transmission entre le moteur et les roues. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le siège est monté sur le chariot, mobile d'une position où l'assise du siège est sensiblement parallèle au plan de rotation, à une position où elle est perpendiculaire à ce plan et fait face à l'axe de rotation. De préférence, l'axe de rotation est sensiblement vertical, la centrifugeuse pouvant alors comprendre en outre une piste de roulement auxiliaire plane et circulaire, centrée sur ledit axe, le chariot étant muni de roues auxiliaires agencées pour rouler sur la piste auxiliaire. Les roues et la piste auxiliaire permettent par conséquent de supporter le chariot pour de faibles vitesses de rotation. A vitesse élevée, le chariot peut être essentiellement supporté par la piste de roulement principale, sous réserve que cette dernière ait un profil convenable. La centrifugeuse selon l'invention peut également comprendre un bras de liaison reliant le chariot à l'axe de rotation. On notera que ce bras, n'ayant pas pour fonction de reprendre les efforts centrifuges exercés sur le chariot, peut être de réalisation beaucoup plus simple que les bras des centrifugeuses classiques. En fait, ce bras de liaison peut n'être utilisé que pour le passage des câbles nécessaires à l'alimentation électrique du chariot, et à la transmission des mesures recueillies. Ce bras de liaison peut toutefois être utilisé pour recevoir un support mobile en translation le long du bras, des moyens d'entraînement étant alors prévus pour ledit support. Il est ainsi possible d'accroître rapidement l'accélération à laquelle est soumis un équipement monté sur le support, pratiquement sans faire varier la vitesse de rotation du chariot, simplement en déplaçant le support depuis l'axe vers la périphérie du bras. Les moyens d'entraînement -du support peuvent par exemple comprendre un moteur monté sur le chariot, et des moyens de transmission pour déplacer le support mobile le long du bras de liaison. Dans un mode de réalisation de l'invention, le bras de liaison est articulé autour d'un axe transversal sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels -La figure 1 est une vue de dessus d'une centrifugeuse selon l'invention, et -La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Comme montré plus particulièrement à la figure 2, la centrifugeuse selon l'invention comprend un arbre de rotation 1 ancré verticalement dans le sol 2. Sur la partie de l'arbre 1 faisant saillie du sol, une douille de montage 3 est montée à rotation par l'intermédiaire de roulements billes 4. La douille 3 porte une ferrure d'articulation 5 sur laquelle un extrémité d'un bras de liaison 6 est montéE par l'intermédiaire d'un axe horizontal et perpendiculaire à l'axe de l'arbre 1. Un chariot 8 muni de deux paires de roues 9 et 10 est relié l'autre extrémité du bras 6. Les roues 9 ont leur axe vertical et sont situées dans un memi plan horizontal. Elles sont agencées pour rouler sur une piste 11 centré sur l'axe de l'arbre 1, et de surface par exemple cylindrique, sphérique cl torique. Les roues 10 ont leur axe qui est horizontal et qui rencontri l'axe de l'arbre 1. Ces roues 10 se trouvent à la même distance di l'arbre 1 et sont agencées pour rouler sur une piste auxiliaire 1; horizontale et circulaire centrée sur l'arbre 1. Les roues 9 ont leurs moyeux reliés à la structure 13 du chariot par l'intermédiaire de bras oscillants 14 et d'amortisseurs 15. Les roues sont en outre entraînées à l'aide de courroies crantées 16 montées SU1 l'axe d'un moteur d'entraînement 17 fixé sur la structure 13 du chariot. Des ressorts ou des amortisseurs 18 sont prévus pour assurer la tension des courroies 16. Un cadre 19 est monté sur la structure du chariot de manière à pouvoir pivoter par rapport à cette dernière, d'une part autour d'un axe vertical 20 et d'autre part autour d'un axe horizontal 21. Un moteur 22 assure la rotation autour de l'axe 20 et un moteur 23 assure la rotation autour de l'axe 21. Les deux moteurs 21 et 23 sont portés par la structure 13 du chariot. Le cadre 19 supporte un siège 24 qui peut donc être orienté par rapport à la structure du chariot. Dans la position représentée aux dessins, où l'assise du siège 24 est verticale et tournée vers l'arbre 1, l'accélération provoquée par la rotation du chariot est dirigée de la tête du sujet vers le siège. Par une rotation de 900 autour de l'axe 21, on peut au contraire disposer le sujet de telle manière qu'il subisse une accélération transversale. On peut donc, en passant de cette dernière position à celle représentée aux dessins, appliquer au sujet une accélération tête-siège, aussi rapidement que cela est souhaitable, sans modifier la vitesse de rotation du chariot autour de l'arbre 1. On notera enfin qu'un support 25 est monté coulissant sur le bras 6. Un filetage du support 25 coopère avec une vis 26 montée sur l'arbre d'un moteur 27, lui même monté sur le chariot 8 pour déplacer le support 25 le long de l'arbre 6. Il est ainsi possible à l'aide du moteur 27 de faire varier la distance du support 25 à l'arbre de rotation 1, et par conséquent l'accélération à laquelle est soumise un équipement monté sur le support 25 pratiquement sans modifier la vitesse de rotation de la centrifugeuse. Lorsque la centrifugeuse est à l'arrêt, le chariot 8 est en appui sur la piste. 12 par l'intermédiaire de ses roues 10. Lorsque le chariot est entraîné en rotation par le moteur 17 et les roues motrices 9, la force centrifuge est reprise par la piste 11, le profil de cette dernière pouvant être -tel que les roues 10 ne supportent pratiquement plus de charge pour une vitesse de rotation élevée. Il n'est pas nécessaire que le moteur 17 ait une puissance élevée puisque la mise en rotation du chariot peut être effectuée avec une accélération angulaire -relativement faible, le cadre 19 se trouvant basculé autour de l'axe 21 dans une position -perpendiculaire à celle représentée aux dessins. Lorsque le chariot a atteint la vitesse choisie, on peut alors appliquer rapidement l'accélération souhaitée au sujet installé sur le siège 24 dans le sens tête-siège en faisant pivoter- le cadre dans la position représentée. La variation de l'accélération à laquelle est soumis un équipement monté sur le support 25 est obtenue à l'aide du moteur 27 en faisant varier la distance de ce support à l'axé de rotation. Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être apportées à la description qui précède, sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Centrifugeuse, notamment pour l'étude des effets physiopathologiques des accélérations, caractérisée par le fait qu'elle comprend une piste de roulement (11) présentant une symétrie de révolution par rapport à un axe de rotation (1), un chariot (8) muni de roues (9) agencées pour rouler sur ladite piste dans un plan sensiblement perpendiculaire audit axe et d'un siège (24) pour supporter le sujet à tester, et-des moyens d'entrainement (16,17) pour entraîner ledit chariot sur la piste de roulement. 2. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'entraînement comprennent un moteur (17) monté sur ledit chariot, et des moyens de transmission (16) entre le moteur et lesdites roues. 3. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ledit siège est mobile d'une position où l'assise du siège est sensiblement parallèle audit plan de rotation, à une position où elle est perpendiculaire à ce plan et fait face à l'axe de rotation. 4. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que ledit axe de rotation est sensiblement vertical, et qu'elle comprend une piste de roulement auxiliaire (12) plane et circulaire, centrée sur ledit axe, ledit chariot étant en outre muni de roues auxiliaires (10) agencées pour rouler sur ladite piste auxiliaire. 5. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend un bras de liaison (b) reliant ledit chariot à l'axe de rotation. 6. Centrifugeuse selon la revendication 5, caractérisée par le fait que ledit bras de liaison est articulé autour d'un axe transversal (7) sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation. 7. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée par le fait qu'elle comprend un support (25) mobile en translation le long du bras de liaison, et des moyens d'entrainement (26,27) dudit support. 8. Centrifugeuse selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'entralnement du support comprennent un moteur (27) monté sur ledit chariot, et des moyens de transmission (26) pour déplacer le support mobile le long du bras de liaison.