Brevet FR2655016A1 — publié le 19910531

La présente invention concerne une machine destinée au vol athlétique de 1' homme ainsi que les éléments de construction de cette machine. Depuis toujours, 1' homme a tenté de réaliser un appareil autonome de vol athlétique, utilisant uniquement sa force musculaire pour se sustenter. Pour cela, il a essayé de mettre en oeuvre une aile et des mécanismes plus ou moins élabores. Il existe aujourd'hui des solutions d'ailes légères et performantes comme par exemple l'aile appelée communément "deltaplane". Dans cet appareil, le pilote est suspendu à son aile au moyen d'un harnais relié à l'aile par une suspente de longueur fixe. I1 pilote son aile en déplaçant le poids de son corps horizontalement en poussant, toujours dans un plan horizontal, un trapèze relié a l'aile. Le mouvement avant/arrière modifie l'incidence de l'aile tandis que le mouvement gauche/ droite permet le pilotage latéral. Ce moyen trés répandu ne permet pas réellement de voler mais seulement de planer. Four voler, il faut apporter de l'énergie, à l'aide d'un moteur sans lequel l'aile ne fait que descendre inexorablement sous le poids du pilote et de sa machine. I1 serait intéressant de modifier une telle machine pour permettre au pilote de voler d'une façon totalement autonome en utilisant comme moteur la seule force des ses muscles. Lorsque l'on regarde comment les oiseaux arrivent à voler, il est incontestable qu'ils apportent l'énergie nécessaire au vol en animant leurs ailes suivant un battement vertical. Pour imprimer le mouvement vertical à son aile, l'oiseau a besoin d'un point d'appui. çk cet effet, il s'appuie sur l'inertie de son corps. Cet appui n'est pas parfait: son corps a tendance à monter lorsqu' il abaisse l'aile, puis à redescendre lorsqu'il remonte l'aile. Bien qu'imparfait, et aucun autre appui n'étant disponible, l'expérience montre que 1 'oiseau s'en contente parfaitement. Au cours de la montée puis de la descente de 1 'aile, l'animal modifie l'incidence de son aile pour obtenir une composante propulsive vers l'avant. Cette propulsion lui permet d'avancer a une vitesse telle que son aile ait une portance suffisante. L'oiseau fournit ainsi par l'intermédiaire de ses ailes l'énergie lui permettant d'avancer, de se sustenter et éventuellement meme gagner de 1 'al- titude. On retrouve le meme principe de mouvement alternatif vertical avec variation d' incidence décrit ci-dessus dans le battement de palmes de l'homme grenouille, ou horizontalement dans la nage de certains poissons. Dans ce qui suit, nous appelerons ce geste "mouvement ramé" ou "vol ramé". L'aile peut soit tertre articulée en son milieu comme dans le cas des oiseaux, soit relativement rigide tout en se déplaçant globalement dans le sens vertical. La présente invention consiste justement à animer globalement une aile par un mouvement ramé vertical utilisant la force musculaire et s'appuyant sur l'inertie de l'homme. R l'aide de la machine suivant l'invention, un homme fait monter et baisser une aile située au dessus (ou éventuellement au dessous) de lui, en l'écartant ou la rapprochant de son corps, tout en en modifiant l'incidence. L'homme se déplace verticalement par rapport à l'aile le long d'un système glissière/coul isseau. La glissière est un rail rendu solidaire de l'homme au moyen d'un harnais. L'aile coulisse sur cette glissière en un certain point de cette aile que nous appelerons "coulisse". Au moyen de ses bras, l'homme s'écarte ou se rapproche de l'aile en prenant appui sur un levier lié rigidement a l'aile. La coulisse est fixée à l'aile par une articulation dont l'axe (12) est parallèle à la plus grande longueur de l'aile, ce qui permet à l'homme d'incliner son aile vers le haut ou vers le bas en avançant ou reculant le levier cité cidessus, de la mène manière que le fait le pilote de deltaplane en actionnant son trapèze. Fii cours de ce mouvement, 1 'homme modifie l'incidence de son aile afin d'obtenir la composante propulsive nécessaire à la portance, suivant le mouvement ramé décrit précédement. La fixation de la coulisse sur l'aile est aussi articulée autour d'un axe parallèle à l'axe du vol afin que par action sur le mène levier que cidessus, l'homme puisse aussi piloter son engin latéralement pour pouvoir se diriger, comme cela se fait déjà sur le deltaplane. Un ressort compense le poids du pilote, de telle manière qu'il n'ait à appliquer dans le mouvement vertical qu'un effort vers le haut ou vers le bas, sans etre constament suspendu à la force de ses bras. L'un des avantages de la machine construite suivant l'invention, est que 1' homme peut aussi utiliser la puissance de ses jambes. Pour cela, un chariot lié aux pieds du pilote se déplace sur un second rail fixé au harnais parallèlement à la direction du tronc du pilote. Ce chariot est muni d'un cable qui, tournant sur une ou plusieurs poulies, vient tirer sur l'aile pour l'abaisser lorsque l'homme étire ses jambes. Q l'inverse, l'aile s'éloigne et monte lorsqu'il fléchit les jambes. Le mouvement des jambes sert, là aussi, à faire varier la distance homme/aile et à animer l'aile. La machine fonctionne soit avec le seul mouvement des bras, soit avec le seul mouvement des jambes, soit avec en mène temps le mouvement conjugué des bras et des jambes. I1 est possible de réaliser la machine suivant l'invention de nombreuses manières et 1 'on va maintenant en donner un exemple de réalisation. I1 sera plus facile de décrire cette réalisation préférentielle en se reportant aux figures et aux commentaires ci-après. Les figures la et lb sont des schémas montrant la position de 1 'homme (1) situé au dessous de l'aile (2), ainsi que le système de glissière d'une machine réalisée suivant l'invention. L'homme porte un harnais (3) sur lequel est fixé rigidement la glissière (4). Sur cette glissière glisse dans le sens des fléches la coulisse (5) fixée à l'aile par une double articulation. L'homme applique ses bras sur un trapèze (6) jouant le roule du levier mentionné précédement et fixé rigidement à l'aile (2). En tirant sur ses bras, il élève l'aile en l'éloignant de son corps comme en la, puis il l'abaisse en la rapprochant et en poussant comme en lb. Fixé au harnais (3), un second rail (7) appelé par la suite "béquille" porte un chariot (8) appelé par la suite "palonnier" destiné au mouvement par les jambes. Les figures 2a et 2b montrent la même machine, tout en introduisant les principe de variation d'incidence et d'action par les jambes du pilote. En poussant le trapèze (6) vers l'avant, le pilote donne à l'aile (2) une incidence positive alors qu'en la poussant vers l'arrière, il lui donne une incidence négative. La figure 2a montre l'aile en position éloignée comme en la, mais le pilote a pousse le trapèze vers l'avant donnant à l'aile une incidence positive. Cette figure correspond à la fin de la phase de montée de 1 'aile. La figure 2b montre l'aile en position rapprochée. Le pilote a ramené le trapèze vers l'arrière pour donner à son aile une incidence négative. Cette figure correspond à la fin de la phase de descente de 1' aile. Le pointillé (9) indique sur ces figures le mouvement que le pilote imprime au trapèze. Ce mouvement possède une composante verticale pour animer l'aile verticalement, et une composante horizontale pour adapter l'incidence de l'aile pendant le mouvement de battement. En combinant ces deux composantes, le pilote déplace le trapèze suivant un geste sensiblement circulaire (9) dans le sens de la fléche. La figure 3 est un schéma indiquant les mouvements relatifs de l'aile (2) et du trapèze (6) au cours des différentes phases du vol ramé. Revenant aux figures la, lb, 2a et 2b, l'on voit l'action des jambes du pilote, action participant au mouvement de battement vertical. Les pieds, reliés au palonnier (8) coulissant sur la béquille (7) actionnent un cable (10). Ce cable tourne sur une poulie (11) et vient se fixer sur l'aile (2), ou plus exactement sur la coulisse (5). La figure 4 est une vue en coupe de la liaison glissière/coulisse/aile montrant un exemple de réalisation de cette jonction. La glissière (4) a la forme d'un profil en C. A l'intérieur de cette glissière vient glisser la coulisse (5). Cette coulisse est fixée sur un longeron de l'aile (22) par l'intermd- diaire d'une articulation (14) double: un axe (12) permet la variation d'incidence de l'ailes et un autre axe (13) permet le pilotage latéral. La figure 5 est une vue de détail montrant comment la glissière (4) est fixée sur un socle (1 5) portant la poulie (11) à gorges. L'on avait pu voir sur les figures 2a et 2b le maintien de la glissière dans sa partie supé- rieure par une triangulation (15) fixée sur Sa partie haute d'une part5 et sur l'avant du chassis d'autre part. Le socle est luinême boulonné sur le chassis harnais (3) du pilote. La figure 6 est une vue de profil montrant 1 'ensemble mécanique. Oh y voit la glissère (4) avec sa coulisse (5) et sa double articulation (14) de laison au longeron transversal de l'aile (22). Le fonctionnement est le suivant: Le cable (10) est fixé à l'une de ses extrémités sur le palonnier (8) coulissant sur la béquille (7), passe sur la poulie à gorge (11), puis est fixé à son autre extrénité sur la coulisse (5). Quand l'aile remonte sous l'impulsion des bras sur la barre du trapèze fixé a l'aile, le palonnier (8) remonte également tiré par le cable de liaison. Le palonnier est alors pret à utiliser la détente des jambes pour baisser l'aile, en mène temps que s'effectuera la poussée des bras. Un sandow (17) de rappel (on désigne sous le nom de "sandow" un cable de coutchouc tendu faisant office de ressort de traction) tend le cable en tirant le palonnier à l'extrémité de la béquille. Des sangles (19) fixées au chassis harnais (3) fixent ce harnais dorsal au pilote. La figure 7 est vue de dessus du harnais. Elle montre le chassis harnais (3) avec le cable (10) de liaison aileXpalonnier passant par la poulie à gorge (11). L'aile est aussi soutenue par deux sandows (18) fixés d'une part sur le longeron transversal de l'aile (22), et d'autre part à la base de la glissière (4). Ces ressorts (18) équilibrent le poids de l'homme suspendu à la portance de l'aile, ce qui facilite la manoeuvre. La figure montre aussi la béquille (7) avec le palonnier (8) coulissant et son sandow de rappel (17). La figure 8 est vue de dessous du harnais (3). Elle montre les sangles (19) maintenant le pilote aux épaules, à la ceinture et à l'entre-jambes. Revenant aux figures la et lb, l'on comprend maintenant que si le pilote sous son harnais relève l'aile (2) en actionnant le trapèze (6) par flexion des bras5 le palonnier (8) remonte sous la traction du cable (10). En poussant le trapèze avec le bras, et/ou le palonnier avec les jambes, le pilote obtient l'abaissée de l'aile. L'on se reporte maintenant aux figures 9a et 9b montrant la machine vue de face, avec le trapèze (6) solidaire du longeron transversal de l'aile (22), et les haubans (20) de tenue latérale du trapèze. Sur la figure 9a, le pilote sous son harnais relève l'aile en tirant avec ses bras. Sur la figure 9b, par poussée des bras, l'aile descend à la base de la glissière (4). Le trapèze (6) est rendu solidaire de l'aile (2), en le reliant par haubans (20) à diverses parties de l'aile. Ses deux montants latéraux (21) passant de chaque cote du pilote et se terminant à la partie supérieure en mats d'extrados utilisables pour le haubannage supérieur de l'aile La figure 10 est une vue de dessus partielle de la machine montrant la constitution de l'aile. Cette aile a une structure ressemblant à celle d'un deltaplane, modifiée pour les besoins du vol suivant l'invention. Un longeron transversal (22) porte en son centre la double articulation (14) de la coulisse permettant la variation d'incidence de l'aile ainsi que le débattement latéral. Deux tubes en V (23) constituent le bord d'attaque de la voilure à l'avant de l'aile et deux barres parallèles de liaison (24) réunissent le longeron transversal aux bords d'attaque. Une découpe (25) dans la voilure à l'avant ménage le passage du harnais et du buste du pilote. Nous allons maintenant donner quelques explications sur le pilotage de la machine et la façon d'apprendre à s'en servir. Lorsque le pilote n'utilise pas sa force athlétique, la machine fonctionne exactement de la mène manière qu'un deltaplane: le pilote est suspendu à l'aile par le système glissière/harnais à une distance constante de l'aile, puisque les sandows (18) équilibrent son poids. I1 pilote son engin en manoeuvrant de gauche à droite le trapèze pour controler la direction et d'avant en arrière pour controler l'incidence de l'aile. L'invention présente donc l'avantage que toute personne sachant piloter un deltaplane n'aura aucune difficulté a effectuer ses premiers vols sur la machine objet de l'invention. Quand le pilote voudra entretenir son vol ou éventuellement monter, il animera son aile d'un mouvement ramé à l'aide de ses bras et, si nécessaire, de ses jambes mettant ainsi en oeuvre l'invention. Il n'y rencontrera aucun danger, son appareil restant toujours stable au cours du cycle. Intuitivement, en fonction des résultats obtenus, il trouvera bientot le mouvement arrondi (9) de ses bras sur le trapèze pour obtenir le vol ramé optimum. Avec 1 'habitude, la synchronisation des mouvements deviendra un reflex conditionné. 1) Machine volante réalisant le vol7 athlétique humain caractérisée en ce que le pilote de la machine anime une aile par un mouvement ramé vertical, le cycle de mouvements verticaux étant accompagné d'une variation d' incidence adaptée, le mouvement étant donne par le pilote éloignant ou rapprochant l'aile (2) de son corps (1) en utilisant sa force musculaire et en s' appuyant sur l'inertie de son corps. 2) Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que le mouvement vertical relatif homrnesaile se fait le long d'une glissière (4) guidant la trajectoire, cette glissière étant solidaire d'un harnais (3) porté par l'utilisateur. 3) Machine suivant 1 'une des deux revendications précédentes, caracté risée en ce que le long de la glissiere (4) glisse une coulisse (5) portant l'aile (2), cette aile étant acticr.r.Gue d'un battement vertical par le pilote au moyen d'un trapèze (6) fixé a 1 Si le. 4) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la coulsssEP t5) est reliée a 1 aile par une double articulation (14) permettant à la fois la variation d incidence de l'aile et son pilotage latéral. 5) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un système de ressort de rappel (18) relié d'une part a la base de la glissière (4) et d'autre part a l'aile equilîbre le poids du pilote afin de lui faciliter sa manoeuvre. 6) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le trapèze (6s d'animation est utilisé à la fois comme levier de variation d'incider,ce de l'aile, comme gouverne de pilotage de la machine, et en plus comme levier de battement vertical. 7) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un palonnier (8) mobile, guide par une béquille (7) solidaire du harnais (3), est relié a l'aile par un cable (10) afin de contribuer au mouvement vertical de l'aile par l'action des jambes du pilote sur ce palonnier. 8) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le trapèze (6) solidaire de l'aile est constitué de deux montants latéraux (21) passant de chaque coté du pilote.