Brevet FR2679867A1 — publié le 19930205

La présente invention conçerne un dispositif de propulsion destiné à faire voler un pilote équipé d'un parapente (aile souple dont le profil est maintenu par les forces aérodynamiques crées par le vol). Les propulseurs actuellement utilisés sont composés d'un moteur thermique auquel est accouplé une hélice bipale ou tripale par l'intermédiaire d'un réducteur. Un chassis supporte le moteur et forme une cage de protection tubulaire autour de la périphérie de hélice, la voile du parapente étant directement fixée en haut de ce chassis par son suspentage. Ce type de propulseur présente plusieurs inconvénients: La présence d'une hélice de grande taille due au fait que le pilote en masque la majeure partie n'autorise pas un rendement correct dans l'utilisation de la puissance du moteur. L'hélice n'étant protégée que par un chassis périphérique tubulaire, la manipulation du propulseur par le pilote ou un aide présente de graves dangers si une partie de leur corps pénétre dans le périmètre de rotation de l'hélice. En cas de chute du pilote ou de bris de 1' hélice en vol, les pales constituent des projectiles pouvant blesser l'utilisateur, les personnes se trouvant à proximité et endommager sérieusement la voile du parapente. La taille de l'hélice engendre un niveau sonore tel que le pilote porte généralement une protection auditive et que des nuisances importantes sont perçues par le voisinnage. Le dispositif suivant l'invention permet de remédier à ces dangers et inconvénients. A cet effet, il est caractérisé en ce que un moteur thermique fixé sur un chassis entraine une turbine composée d'au moins une hélice multipale carénée par un carter externe. Cette disposition permet d'une part de masquer les pièces en mouvement, la manipulation du propulseur s'effectuant alors en toute sécurité et d'autre part de cacher sous divers angles le moteur le niveau sonore de fonctionnement étant fortement diminué. Selon une autre caractéristique avantageuse, le carter externe de carêne constitué d'un c8ne convergent/divergent permet d'optimiser le rendement du propulseur. Cela permet aussi de centrer la poussée du propulseur sur son axe de progression et de limiter les projections accidentelles à l'arrière de l'appareil. L'alimentation en air de la turbine est de préférence effectuée selon une section annulaire située entre le chassis et l'en- trée convergente du cône formant le carter externe de carène. Cette caractéristique permet un écoulement aérodynamique rationnel malgré la présence du pilote devant le propulseur et autorise un refroidissement correct du moteur thermique. Selon une première variante, un stator est inséré dans la turbine derrière l'hélice multipale. Ce stator composé de bras profilés fixés sur la paroi interne du carter externe de carene et se rejoignant au centre de la turbine permet de maintenir un palier destiné à supporter l'arbre de l'hélice, ce qui limite les vibrations et rigidifie la carène. Le profil des bras du stator sert à exercer une action anticouple tout en redressant le flux d'air. Selon une deuxième variante, la turbine est composée de deux hélices multipales contrarotatives, ce qui élimine presque totalement l'effet de couple tout en permettant l'utilisation d'une puissance plus importante pour un même encombrement. Selon une troisième variante, la turbine est composée de deux hélices multipales entre lesquelles est inséré un stator redresseur de flux et anticouple. Cette disposition est particulièrement intéressante dans le cas d'hélices co-rotatives, l'hélice placée en aval conservant un rendement interessant sans que le dispositif soit alourdi par un systême de contrarotation. Dans un mode de réalisation préférentiel, l'arbre du moteur thermique entraine l'arbre de l'hélice par l'intermédiaire d'une liaison homocinétique du type joint à cardan, la diminution du diametre de l'hélice permettant une vitesse de rotation importante et la suppression du réducteur. Le moyen d'accouplement présenté n'est évidemment pas le seul possible, citons à titre d'exemple non limitatif les joints d'Oldham, arbres cannelés ou plus simplement arbre unique moteur/hélice. Suivant une autre disposition interessante, la turbine comporte un capotage central interne profilé plaçé en bout d'arbre d' hélice, sur le moyeu de l'hélice ou du stator, dispositif permettant d'améliorer l'écoulement du flux d'air dans la turbine. Les figures annexées données uniquement à titre d'exemple feront bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée. La figure 1 représente l'ensemble de l'appareil en vol. La figure 2 représente le dispositif selon l'invention vu de trois quarts face. La figure 3 représente le dispositif vu de trois quarts arr ière. La figure 4a représente le revêtement du chassis vers le pilote. La figure 4b représente la plaque composant la base du chassis. La figure 4c représente le harnais du chassis. La figure 4d représente le pied tubulaire du chassis. La figure 5 représente le dispositif selon l'invention vu de coté. La figure 6 représente vu de dessus le schéma de l'écoulement de l'air autour du pilote équipé du dispositif. La figure 7 représente en coupe l'ensemble chassis, moteur et turbine selon l'invention. La figure 8 représente une première variante de la turbine avec monohélice et stator vu en coupe. La figure 9 représente en coupe une seconde variante de la turbine avec hélices contrarotatives. La figure 10 représente en coupe une troisième variante de la turbine avec hélices co-rotatives et stator. L'ensemble de l'appareil en vol présenté en figure 1 est composé de la voile du parapente (7) et du pilote (2) muni du dispositif selon l'invention (3). Le dispositif selon l'invention présenté en figure 2 est composé d'un chassis (60) sur lequel est adapté un harnais (7) qui permet le maintient de l'appareil sur le pilote. Le chassis (60) supporte les deux barres d'accouplement (4) sur lesquelles seront fixées d'une part la sellette du pilote et d'autre part la voile du parapente par l'intermédiaire de son suspentage. Les différents orifices pratiqués dans les barres d'accouplement (4) permettent le réglage des points d'attache du suspentage en fonction du poids du pilote. Toujours du chassis (60), les bras de fixation (5) supérieurs et inférieurs maintiennent le carter externe de carêne (8) de la turbine (300) dans laquelle est visible une hélice multipales (710). La partie inférieure du chassis (60) est prolongée par un pied tubulaire (9) utilisé comme support au sol et comme protection passive en cas de chute. La figure 3 présente le dispositif vu de l'arrière ou la turbine (300) composée du carter externe de carêne (8)entourant une hélice multipales (110) est fixée au chassis (60) par les bras de fixation (5) supérieurs et inférieurs. Sont aussi apparents les barres d'accouplement (4) et le pied tubulaire (9). Les figures 4a, 4b, 4c et 4d présentent un éclaté du chassis (60) composé d'une plaque (61) de préférence réalisée en résine et fibres synthétiques qui comporte les points d'attache du harnais (12), les percements destinés à la fixation du moteur (11), les bords de la plaque étant moulés (io) pour recevoir le pied tubulaire (9). Le corps du pilote fixé par le harnais (7) sera en contact avec une plaque de mousse (62), de préférence collée sur la plaque principale (61). L'ensemble du dispositif présenté de coté en figure 5 laisse apparaitre le moteur thermique (13) (mono ou multicylindres de type 2 temps, 4 temps, rotatif en version essence ou diesel) muni de son dispositif d'échappement (14). Le chassis (60) équipé du harnais (7) supporte le moteur (13) et la turbine (300) dont on voit la section annulaire d'admission (30) et le carter externe de carêne (8) maintenu par les bras de fixation (5). Sont aussi visibles les barres d'accouplement (4) et le pied tubulaire (9) dont la hauteur pourra être réglée par enfoncement de sa partie supérieure dans le chassis (60). La figure 6 présente vu du dessus le pilote (2) sanglé dans le harnais (7) supportant le chassis (60) du dispositif selon 1' invention. On constate que la turbine (300) et le moteur (13) sont centrés sur l'axe de progression (17) du propulseur. Il apparait aussi clairement que l'écoulement de l'air d'admission représenté par les flèches hachurées (15) autour du pilote (2) vers la turbine (300) est facilité par la section annulaire d'admission (30) tandis que l'éjection en sortie (16) se place sur le même axe que celui de progression (17) du propulseur. La figure 7 présente la version de base du propulseur composée d'un chassis (60) sur lequel est fixé un moteur thermique (13) par l'intermédiaire d'amortisseurs de vibrations (18). L' arbre moteur/hélice (200) sort du carter du moteur (26) et le dispositif d'échappement (14) est placé sous le moteur (13). La turbine (300) se compose du carter externe de carêne (8) maintenu par ses bras de fixation (5) qui entoure une hélice multipales simple (100). Il est est bien évident que les éléments présentés ont étés décrits de façon schématique afin de décrire de façon aussi claire que possible le fonctionnement du dispositif selon i 'invention. La première variante représentée en figure 8 associe un stator (24) à une hélice multipales simple (100) fixée sur l'arbre d'hélice (202), lui même couplé à l'arbre moteur (201) par l'intermédiaire d'une liaison homocinétique (22). Le moyeu du stator (23) renferme un palier (20) supportant l'arbre d'hélice (202) et est coiffé par un capotage profilé (21). La figure 9 présente une deuxième variante de la turbine munie cette fois d'hélices contrarotatives (101,102). Le dispositif mécanique de contrarotation (19) fixé sur le carter du moteur (26) permet à l'arbre moteur/hélices (203) d'être particulièrement court. Il est possible de fixer l'hélice placée en amont (101) directement sur la couronne (27) coiffant les engrenages du dispositif contrarotatif (19), la couronne (27) étant montée sur un palier (20) prenant appui sur l'arbre moteur/hélices (203). Celui ci recevant en aval un capotage de bout d'arbre profilé (21). A noter que dans cette version, le carter externe de carêne (8) n'a aucune fonction de support de l'arbre moteur/hélices (203). munS figure 10 présente une troisième variante de la turbine qui est dan s cette version d'hélices co-rotatives (103,104) entre lesquelles est interposé un stator (25). L'entrainement est assuré par la succession d'un arbre moteur (201), d'une liaison homocinétique (22) et d'un arbre d'hélices (204) maintenu par un palier (20) placé dans le moyeu (23) du stator (25). De préférence, la majorité des éléments composant le dispositif selon l'invention seront réalisés en matériaux à haute ré- sistance massique (rapport résistance/poids) tels que matières plastiques, aluminium ou composites fibres-résines. L'insonorisation du dispositif pourra Etre améliorée par adjonction d'un revêtement sur les parois internes de la turbine ainsi que sur la paroi coté moteur du chassis. Les modes de fixation entre la voile du parapente, le pilote et le propulseur pourront être modifiés ou simplifiés en conservant le même dispositif de propulsion. Il va de soi que des modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de propulsion (3) destiné à faire voler un pilote (2) équipé d'un parapente (1) caractérisé en ce que un moteur thermique (13) fixé sur un chassis (60) entraine une turbine (300) composée d'au moins une hélice multipales (110) carénée par un carter externe (8). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le carter externe de carène (8) est constitué d'un cône convergent/divergent fixé sur le chassis (60). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que l'alimentation en air (15) de la turbine (300) est effectuée selon une section annulaire (30) située entre le chassis (60) et l'entrée du convergent du carter externe de carêne (8). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que un stator (24) est inséré dans la turbine (300) en aval de hélice multipales (110). Le stator (24) est composé de bras profilés fixés sur la paroi interne du carter externe de carène (8) et se rejoignant au centre de la turbine (300) pour former un moyeu (23) dans lequel un palier (20) est inséré pour supporter l'arbre d'hélice (202,204). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la turbine (300) se compose de deux hélices multipales contrarotatives (101tri02). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la turbine (300) se compose de deux hélices multipales (103,104) entre lesquelles est inséré un stator (25). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'arbre du moteur (201) entraine l'arbre de l'hélice (202) par l'intermédiaire d'une liaison homocinétique (22). 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la turbine (300) comporte un capotage central profilé (21).