Brevet FR2617789A1 — publié le 19890113

L'invention décrite ici est constituée d'un jeu de une ou plusieurs chenilles légères présentant en elles-mèmes par construction un grand volume de flottabilité , pour faire rouler au dessus d'un terrain quelconque , un véhicule léger adapté aux pires conditions de marais , boue visqueuse , vase molle , neige fondante etc.. , ce véhicule pouvant ,en un mot, "rouler" sur l'eau ou tous les fluides assimilés de densité globale équivalente ou supérieure Ceci peut être rattaché aux besoins et à la technique actuelle de cette manière : 1) la motricité maximum doit être répartie sur toute la surface de contact avec le "sol* : il faut donc employeur des chenilles larges (déjå utilisées sous forme de "chenilles a marais" pour les grues et pelleteuses tous-terrains) 2) ltenfoncement du véhicule doit être limité puisque l'épaisseur du terrain mou et sa fluidité ne le sont pas : l'ensemble doit , a la limite , flotter sur l'eau (considérée comme la boue la plus fluide) pour des raisons de sécurité évidentes 3) comme certains terrains peuvent être visqueux profondément , on ne peut pas fendre ceux-ci par une coque genre bateau propulsée par des chenilles classiques s'enfonçant dans la boue fluide , ou par des roues flottantes même de grand volume , sauf grosse dépense d'énergie et "patinage" des roues par graissage et colmatage des sculptures : il faut donc pouvoir rouler et flotter en même temps sur la "surface" de ce terrain 4) comme ce terrain peut être gradué de dur a totalement liquide , il faut prévoir le pire et donc pouvoir "rouler" sur l'eau : des chenilles flottantes de grand volume ne s'enfonçant que dans leur partie basse et maintenant: la coque hors de l'eau , tout en pouvant aussi rouler sur terrains durs , peuvent répondre au probleme ainsi posé I1 existe actuellement , pour ces genres d'utilisations , des véhicules sur coussin d'air , mais ils provoquent des projections de boue , beaucoup de bruit et une grosse dépense d'énergie .De plus ils ont une certaine fragilité , sont volages , difficiles a manier et ne peuvent s'arrêter sur boue collante , sous peine de ne point repartir D'autres petits véhicules sont construits avec des roues multiples t6 a 8) de grand volume , fortement sculptées et sont très agiles dans des terrains déjà très difficiles mais sont malheureusement "collés" par leur coque sur vase épaisse et peu rapides sur la boue fluide ou l'eau liquide si tant est qu'ils puissent Y flotter Quant aux engins équipés de larges Chenilles a marais" , ils sont efficaces jusqu'à ce qu'ils rencontrent des sous-sols épais semi-flottants , mouvants ou fluides ,comme on les trouve souvent dans les marais de formation récente ou dans les vasieres C'est en fonction de ces inconvénients et pour les éliminer que le dispositif selon l'invention a été conçu. L'engin proposé comme application au dispositif peut être léger ou lourd mais la flottabilité de l'ensemble des parties basses des 2 chenilles sera au moins égale à 2 fois le poids total de l'engin en charge pour pouvoir flotter et rouler sur la moitié basse des chenilles , si l'ensmble est placé sur de l'eau ; il est bati autour d'une coque flottante en elle-même pour la sécurité et l'utilisation en mer , mais la coque centrale ne touche pas le fluide , étant seulement présente ici en sécurité Les matériaux modernes , par leur légèreté et-Féur résistance permettent une telle configuration Selon une réalisation préférentielle , on prendra l'exemple d'un véhicule en forme de barge légère de 5 mètres de long , dont le dessous de la coque sera maintenu largement au dessus de la surface du terrain même stil est liquide par la présence de chaque coté d'une chenille flottante de 4,5 m de longueur utile appuyant sur le "sol" par l'intermédiaire d'éléments flottants , jointifs et indépendants en forme d'arcades formant des volumes légers et résistants à l'usure et aux chocs En effet , dans le cas d'une chenille de 4,5 m de long , de 50 cm de large portant des arcades semi-cyl indriques transversales et jointives de 30 cm de diamètre et de 30 cm de hauteur c.a.d. (en décimètres ) Longueur : L=45 dm largeur : 1=5 dm , diamètre 2 d=3 dm , rayon r=1,5 dm hauteur h=3 dm , nombre d' arcades = 45/3 = 15 --- chaque chenille volumineuse possede une flottabilité en partie basse de (Ct5 * pi * 1.5 * 1.5 * 5)/2 ) + (1.5 * 3 * 5 * 15 ) = 600 litres ou 850 litres avec 1=70 cm ceci montre que pour un engin å 2 chenilles de 4 m 50 de longueur, avec éléments en arcades de 50 cm de large la flottabilité totale statique de la moitié basse des chenilles serait de plus de 1200 kilos avant de les submerger et donc le poids total de l'engin pourrait être compris entre 600 et 1000 kg pour que la coque reste constament au dessus de la surface de l'eau , et par conséquent de n'importe quel autre terrain aqueux , évidemment . Il est , en effet souhaitable pour avoir de la marge de se fixer un enfo4ee'nt de la moitié des arcades seulement beaucoup l'ensemble , on obtiendrait un enfoncement des parties basses des chenilles avec 1700 kg et un poids en charge normal souhaitable de 850 kg Toujours selon la réalisation préférentiel le chaque chenille volumineuse est faite avec une bande de matière caoutchouteuse armée (genre bande transporteuse de manutention ou de carrière) d'environ 50 cm de large , portant fixés tous les 30 cm , perpendiculairement à son axe , deux profilés en équerre opposés , å l'interieur desquels on colle ou "vulcanise" répétîtivement , les extrémités d'une bande de matière semblable a celle de la bande principale , de telle manière qu'elle fasse une arcade de 30 cm de haut et 30 cm de large environ . Cette arcade peut être fermée par construction et gonflée "sans chambre" , ou , soit ouverte , soit semi-ouverte , pour que l'on puisse y introduire un cylindre souple gonflé , formant chambre à air unitaire et indépendante munie aussi d'une valve de gonflage et remplissant l'intérieur de l'arcade . Les ouvertures latérales des arcades sont obturées par une surface de matière caoutchouteuse souple collée sur leurs extrémités , cette matière pouvant etre aussi collée sur les faces externes des chambres à air introduites dans les arcades . La surface portante de ces arcades peut aussi être striée ou sculptée comme un pneumatique automobile ou encore une bande de roulement interchangeable ou rechappable après usure peut y être fixée . On obtient donc pour chaque chenille , une bande souple portant environ 34 ou 35 arcades peu gonflées , légères , souples et résistantes comme des pneus , jointives par leurs fixations sur la bande mais indépendantes et ne gênant pas le virage autour d'une roue de diamètre 50 cm environ de l'ensemble de lai'thenifje ainsi montée En effet chaque chenille souple et gonflable tourne au minimum , autour de 2 roues , dont au moins une sert à l'entrainement moteur de l'ensemble .Au passage autour de ces roues , les arcades consécutives s'écartent par leur sommet en restant jointives par la base , leur souplesse et leur faible gonflage permettant un tel virage Entre les roues principales , chaque chenille est guidée et portée par des rouleaux cylindriques de faible diamètre semblables aussi a ceux d'une bande transporteuse , ces rouleaux étant suffisament proches pour répartir le poids de l'engin dans la partie basse des chenilles Chaque chenille ainsi définie voit sa flottabilité globale améliorée en la faisant tourner autour d'un caisson étanche au moyen des rouleaux secondaires , qui empêchent la dite chenille de venir w frotter et répartissent la poussée verticale de sustentation sur le dessous , ce caisson remplissant le plus possible le volume délimité par la chenille tendue entre les roues principales À la place des rouleaux s un autre moyen de défilement sans frottements de la bande peut être d'employer une injection d'air ou de gaz d'échappement entre le caisson et la bande de la chenille pour r former un coussin d'air Un autre moyen pour avoir une bonne flottabilité et guider la chenille , est de remplacer le caisson et les rouleaux dans leur fonctions par une succession de grandes roues légères , gonflables ou non , de diamètre égal a la distance entre la bande haute et basse et de largeur égale a celle de la chenille Un système de suspension peut être rajouté , mais parait inutile , eu égard a la souplesse des arcades et à leur faible gonflage , car le calcul fait apparaitre qu'une pression de 15 grammes / cm2 serait suffisante , puisque la surface au sol est de 50 * 450 * 2 = 45000 cm2 et que le poids total est de 600 kg c'est à dire que l'on a bien 600000 / 45000 = 13.33 gr /cm en minimum et 30 gr / cm2 en maximum Cette faible valeur montre aussi que l'enfoncement des éléments en arcades sera très faible si le terrain a un tant soit peu de tenue Une variante du dispositif est faite pour des engins plus lourds ou plus rustiques , et se distingue en ce que la chenille est constituée d'éléments rigides rectangulaires articulés entre eux comme dans une chenille classique et portant chacun une arcade souple et gonflée , l'avantage étant alors d'éviter des efforts de torsion des arcades sur tapis souple comme précédemment , au passage circulaire autour des roues .Ces plaques de chenilles , ne supportant pas d'usure ou d'efforts particuliers peuvent être en matière légère (métal en faible épaisseur , alliage léger , bois ou plastique) Une autre variante propose de remplacer les arcades gonflables sur bande ou sur chenille classique , par des éléments de forme quelconque en matériau cellulaire léger et souple genre caoutchouc mousse) ou rigide ( genre mousse de polruréthane) chaque arcade étant recouverte d'une surface résistante aux chocs et a l'usure Une variante simplifiée du dispositif , consiste a remplacer les volumes en arcades par de simples cylindres légers , gonflés , cellulaires souples ou rigides , fixés transversalement sur la bande souple ou les plaques de chenille par une génératrice , ce systeme fait perdre un peu de flottabilité , mais fait gagner en simplicité' de construction . Toutes ces chenilles précédentes peuvent être mises sur n'importe quel engin ou véhicule , mais il est préférable de prévoir l'ensemble comme s'il devait rouler continuellement sur l'eau , et même sur une eau agitée , car ainsi la sécurité est garantie dans tous les cas figure cités précédemment Pour ce faire on aura avantage à prévoir comme base de véhicule une sorte de simple barge de débarquement constituée de surfaces planes , mais dont les deux cotés porteront chacun un caisson latéral autour duquel tournera chaque chenille dans ce but , on se donnera des moyens pour éviter que la bande-chenille ne touche le caisson :Ces caissons porteront d'une part , les rouleaux secondaires au dessus et au dessous ou une injection d'air ou de gaz d'échappement aux mêmes endroits faisant un effet de coussin d'air , et , d'autre part les deux roues (tirée et motrice) à leur avant et leur arrière .L'utilité de ces caissons est donc double , 1) ils portent les rouleaux ou injectent un coussin gazeux et 2) ils participent à la stabilité latérale en offrant une continuité à la flottabilité des parties basses des chenilles en cas de forte gîte et d'enfoncement des arcades basses dans l'eau si un poids important est transféré d'un seul coté ou si l'engin roule en dévers avec une chenille sur terre et une sur l'eau Selon une version simplifiée -, un des moyens pour remplir le volume entre la chenille haute et basse , tout en la guidant et la soutenant comme des rouleaux , est de placer a å l'emplacement du caisson , une succession de grandes roues légères , gonflables ou non , de largeur égale à celle de la chenille , ce qui rend plus facile la construction en ne perdant que peu de flottabilité par rapport au caisson + rouleaux Cet engin a une flottabilité totale de plus-de 2400 litres par les boudins en arcades et de 1800 litres par les caissons , donc de 42cl0 litres en volumes fermés auxquelles il faut ajouter le volume de la coque , environ 6600 litres , ce qui donne une charge maxi à l'enfoncement total de près de Il tonnes . Ceci montre L'intérêt au point de vue sécurité si on roule sur terrain mou , en surcharge par rapport à un usage purement aquatique et que l'on se trouve brusquement dans um trou d'eau , par exemple .Dans ce dernier cas , l'eau peut arriver au niveau du dessous de la coque , ou même jusqu'aulx axes des roues principales , les chenilles se comportererit alors comme des roues à aubes et feront avancer l'engin par projection d'une masse d'eau vers l'arrière , à cause dp séparations entre les arcades faisant cannelures qui emprisonnent chacune provisoirement un petit volume d'eau et le renvoie avec force vers l'arrière selon le principe de l'action et de la réaction Ce même principe explique pourquoi le véhicule pew chargé peut avancer facilement sur l'eau dès lors que la vitesse linéaire des chenilles est supérieure à celle de l'engin , car il y aura roulage sur la surface de l'eau aver toutefois un léger glissement correspondant à 1'accélération d'un volume d'eau destiné à vaincre la résistance aérodynamique à l'avancement et non la résistance hydrodynamique , puisqu'il n'y en a pas par principe si la coque est hors de l'eau . La facilité d'avancement sans glissement , ou d'accrochage dans la boue , peut être améliorée grace à des moyens divers formant sculptures ou pales de roues a aube , c'est à dire par l'adjonction de palettes éventuellement rétractables ou amovibles , dépassant sur les cotés extérieurs des arcades , par des excroissances débordantes en forme de bandes de roulement placées au sommet des arcades ou par la prolongation sur quelques centimètres des parties verticales de chaque arcade ,(une approximation montrerait que le volume d'eau brassé en un demi-tour de chenille - 4,5 m - serait alors de 230 litres et serait à rapprocher du volume brassé en 4,5 m par une hélice de 20 cm de diamètre : 140 litres , étant entendu que le rendement des pales est beaucoup moins bon .) Une autre conséquence de la construction en arcades souples est le fait que , en terrain très visqueux l'arrachage des éléments arrière , à la montée sur la roue arrière , se fera facilement et sans succion ni projection excessive par déformation verticale et "amaigrissement" de l'arcade montante .Ceci est important car les pertes de rendement ne peuvent provenir que de cet endroit , comme dans toutes les roues à aubes ou similaires Tout ceci semble prouver une application industrielle possible - La figure 1 représente le véhicule équipé de chenilles en bandes et d'arcades souples gonflables , vu de coté - La figure 2 , le même engin vu en coupe - La figure 3 , le détail de deux arcades souples sur bande souple avec les rouleaux et divers accessoires , en perspective et en coupe - La figure 4 , le détail d'une arcade souple sur éléments rigides - La figure 5 , une variante avec éléments en matériaux cellulaires rigides ou souples de diverses formes - La figure 6 , une variante avec éléments cylindriques . - La figure 7 , diverses formes de chenilles possibles et la chenille avec grandes roues remplaçant le caisson et les rouleaux Les 3 premières figures représentent une version préférentielle du dispositif et d'un véhicule flottant en forme de barge de débarquement , donné à titre d'exemple mais ces chenilles peuvent équiper , en d'autres dimensions toutes sortes d'autres engins , traineaux des neiges motorisés à mono chenille , véhicules amphibies professionnels véhicules adaptés à la neige , engins de terrassement ou bateaux de débarquement de formes et caractéristiques diverses Ces chenilles peuvent être présentes en nombre variable :: 2 2 , 3 , 4 etc.. et avoir chacune des roues en nombre quelconque leur donnant une forme générale linéaire triangulaire , rectangulaire ou trapézoidale , comme cela se fait sur les engins chenillés habituels Sur ces figures , on peut voir deux chenilles constituées chacune d'une bande caoutchouteuse (1) armée ou non de fibres textiles ,(classiques , en aramide ou métalliques , genre bande transporteuse de manutention ou de carrière) s tournant autour de deux roues a flasques (2) et (3) dont l'une au moins est motrice .En travers de cette bande sont collées ou vulcanisées des profilés en équerre (4) jumelés tous les 30 cm environ , ils servent à coller ou vulcaniser solidement la base de portions de bande de même nature que (1) , et de longueur telle qu'elles puissent se configurer naturellement en forme d'arcade (5) , de 30 cm de hauteur environ , en restant indépendantes les unes des autres . Le dessous de chaque arcade possède une bande de roulement ( 1 8) peu large formant une excroissance utile pour éviter l'usure sur route , faciliter les virages par "ripage" et servir de pale en milieu aquatique . Dans chacune de ces arcades on place une chambre à air souple (6) , en forme de cylindre ou d'arcade remplissant intégralement le volume de l'arcade (5) .Les extrémités latérales des arcades~sont obturées par une surface adéquate (7) en caoutchouc , ou matière de propriétés semblables , cette surface pouvant aussi etre solidaire des chambres à air On obtient ainsi une chenille souple , gonflable et de grande flottabilité qui tourne autour des roues (2) et (3) placées en bout d'un caisson parallèlîpipèdique (10) remplissant le plus possible le volume compris entre la partie haute et la partie basse de chaque chenille et les deux roues principales .Sur et sous ce caisson , sont placés , en nombre suffisant , des rouleaux (9) de bande transporteuse qui empêchent la chenille de toucher le caisson (10) et servent à répartir la poussée verticale de sustentation de l'engin sur toute la longueur dudit caisson La coque du véhicule (il) est faite comme une barge de débarquement , de panneaux plats ou développables de telle manière que les caissons (10 > puissent s'y fixer sur les cotés par construction ou en étant rapportés et que la partie basse des caissons soit au mème niveau Un garde-boue (16) formant pont de bateau , passavant ou siège , vient recouvrir et protéger le haut des chenilles à la hauteur du haut de la coque . Enfin , pour une meilleure propulsion aquatique ou marine une hélice rétractable en provenance du moteur , ou encore un moteur hors-bord complet peuvent être rajouté ; une autre solution étant de munir les cotés des arcades de palettes débordantes verticales (17) ou de prolonger les parois verticales des arcades pour servir de roues à aubes et augmenter l'éjection de masse fluide vers l'arrière et donc la motricité sur du liquide , ou l'accrochage sur masse visqueuse ou boueuse Ce dispositif pourrait servir à un véhicule utile aux secours en cas de catastrophes , aux militaires , aux montagnards , aux marins s aux ostreiculteurs , aux utilisateurs d'étangs ou de marais incultes et aux pays en voie de développement Peut etre classé en véhicule tous terrains ou en bateau ambhibie REVEND 1 CATI ONS 1) Dispositif de sustentation et de propulsion formant chenille volumineuse pour véhicule tout-terrain ou bateau amphibie pouvant rouler sur des terrains de toutes viscosités , caractérisé en ce que des volumes légers et résistants à l'usure et aux chocs , sont fixés sur des chenilles et amènent la densité globale de celles-ci à une valeur nettement inférieure à celle de l'eau , pour qu'elles puiSE.ent avoir une flottabilité telle qu'elles y flottent par leur partie basse , et même maintiennent la coque d'un véhicule , porte et mu par elles , au dessus d'une surface d'eau . (et donc , à fortiori , que ce véhicule puisse "rouler" sur toute surface dure , souple , molle , visqueuse vaseuse ou même liquide ). 2) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque chenille est faite d'une bande (1) souple et résistante , genre bande transporteuse en matière caoutchouteuse , tournant autour de deux roues , ou plus , dont l'une au moins est motrice -,(2) et (3) , et portant des volumes unitaires (5) indépendants de densité globale nettement inférieure a celle de l'eau 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que chaque volume unitaire (5) est délimité par un entourage souple et résistant en forme d'arcade perpendiculaire a- l'axe de la bande chenille et fixée sur celle-ci par sa base ;; cette arcade étant faite en matière caoutchouteuse , armée ou non de fibres (textiles , aramide ou métallique) , pouvant aussi être striée ou sculptée comme un pneumatique , et pouvant directement être gonflée d'air si elle est fermée sur les cotés (7). 4) Dispositif selon les revendications 1 , 2 et 3 caractérisé en ce cue une chambre à air (6) . gonflée à une pression pouvant être faible , remplissant intégralement le volume de chaque arcade et la délimitant sur les cotés par une surface souple et résistante (7) est introduite dans chacune d'entre elles , pour faciliter les réparations éventuelles . 5 > Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que un caisson étanche (10) de forme adéquate remplit le plus possible le volume délimité par la chenille tendue entre les roues principales , pour améliorer la flottabilité en cas d'enfoncement en milieu liquide 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce des moyens sont prévus pour guider et soutenir la bande-chenille en répartissant la poussée verticale de sustentation et que ces moyens sont , soit des rouleaux (9) transversaux portés par le caisson (10) , soit une injection d'air ou de gaz formant coussin d'air entre caisson et bande , soit encore une succession de grandes roues (20) légères , gonflables ou non remplissant le volume délimité par la bande et tenant lieu à la fois de caisson et de rouleaux 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que les caissons (10) ou équivalents , en même nombre que les chenilles , font partie ou sont fixés à la coque (11) d'un véhicule (pouvant avantageusement être étanche et flottant en lui-même comme une barge) , à un niveau tel que , placé sur de l'eau en charge normale , l'ensemble flotte sur le bas des chenilles en maintenant le dessous de la coque au dessus de l'eau , et donc à fortiori , au dessus de n'importe quelle autre terrain de densité globale -supérieure 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que des moyens formant pales de roue a aubes , sont prévus pour augmenter la masse de liquide éjectée vers l'arrière ou l'accrochage sur boue et donc la motricité lorsque la chenille tourne ; ces moyens étant placés sur le coté extérieur ou le dessous des arcades et étant constitués de palettes (17) , d'excroissances débordantes éventuellement amovibles , ou simplement de la prolongation des parties verticales des arcades P) Dispositif selon l'une quelconque des rexendications précédentes , caractérisé en ce que la chenille est constituée d'éléments rigides ou semi rigides rectangulaires et articulés entre eux comme dans une chenille classique , mais portant chacun une arcade souple gonflée chaque élément rectangulaire étant en métal , alliage léger bois ou plastique 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que , sur bande souple ou sur chenille articulée , les volumes élémentaires (5) peuvent être différents d'une arcade (cylindriques , ou parallèlipipédique , par exemple) , gonflables ou fabriqués en matériau cellulaire léger et souple (genre caoutchouc-mousse) ou rigide ( genre mousse de polyuréthane ), chaque élément étant recouvert d'une surface resistante aux chocs et à l'usure