Brevet FR2675760A1 — publié le 19921030

Etrave pour véhicule apte à se déplacer dans un fluide comme l'air à une distance relativement faible d'un sol La présente invention concerne les étraves pour véhicules aptes à se déplacer dans un fluide tel que l'air ambiant, et à une distance relativement faible du sol, tels que, par exemple, les trains à grande vitesse. En effet, pour faciliter la pénétration d'un véhicule dans un milieu tel que itair, on le munit, à l'avant, d'une étrave située entre le sol et son plancher. Les étraves pour ce type de véhicule connues aujourd'hui sont essentiellemnt constituées par une surface concave dont la forme développée suit une courbe en forme sensiblement de demi-ellipse ou de parabole ou analogue. Cette surface concave est définie entre deux plans, un plan supérieur et un plan inférieur et présente alors deux pointes tournées vers l'avant du véhicule, situées respectivement dans les deux plans supérieur et inférieur et dans le plan perpendiculaire au sol passant par l'axe médian du véhicule qui est parallèle à sa direction de propagation. Cette forme permet d'éviter que, lors du déplacement du véhicule et notamment lorsque sa vitesse est élevée, de l'air ne s'engouffre en trop grande quantité entre le plancher du véhicule et le sol, en facilitant son écoulement de part et d'autre de étrave. Le coefficient de pénétration dans l'air Cx du véhicule est considérablement abaissé, ce qui a pour conséquence une augmentation de la vitesse du véhicule pour une consommation en énergie plus faible. Bien que placée sous le plancher du véhicule de façon que son plan inférieur soit le plus bas possible, cette étrave ne peut jamais être conçue pour que ce plan inférieur soit au niveau du sol, ne serait-ce que pour prevoir les éventuels accidents du terrain sur lequel est amené à se déplacer le véhicule. De ce fait, même si le plan inférieur de l'étrave est le plus prés possible du sol, il passe toujours, entre le sol et étrave, une certaine quantité d'air. Certes, cette quantité d'air n'est peut-être pas très importante et ne gêne pas le déplacement des véhicules dont la vitesse de propagation n'est pas très élevée, mais elle constitue incontestablement un obstacle pour des véhicules comme les trains à grande vitesse. La présente invention a donc pour but de réaliser un perfectionnement aux étraves connues, pour leur permettre de réduire le plus possible les effets nuisant au déplacement du véhicule produits par l'air qui pourrait s'engouffrer entre leur plan inférieur et la surface du sol. Plus précisément, la présente invention a pour objet une étrave pour véhicule apte à se déplacer dans une atmosphère suivant un axe de propagation et à une distance relativement faible de la surface d'un sol, ladite étrave comportant une surface concave délimitée sensiblement entre deux plans respectivement supérieur et inférieur, le plan inférieur étant celui qui est le plus proche de la surface du sol, ladite étrave comportant de ce fait deux points avancés supérieur et inférieur situés respectivement dans les deux dits plans supérieur et inférieur et dans le plan perpendiculaire à la surface du sol et contenant ledit axe de propagation, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre une cavité située derrière ladite surface concave et entre les deux dits plans supérieur et inférieur, un conduit reliant ladite cavité audit plan inférieur et ouvert à ses deux extrémités, ledit conduit étant délimité par deux parois respectivement concave et convexe, la paroi convexe étant située en avant par rapport à la paroi concave et reliant ladite cavité au bord de la surface concave passant par ledit point avancé inférieur, et des moyens d'évacuation reliant ladite cavité à ladite atmosphère. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels La figure l représente une vue en perspective d'une étrave selon l'art antérieur en association avec un véhicule tel qu'un train à grande vitesse, La figure 2 représente une vue de catie d'un mode de réalisation d'une étrave selon l'invention, et La figure 3 représente une coupe de étrave selon la figure 2, référencée III-III sur cette figure 2. La figure l représente un train à grande vitesse l apte à se déplacer par rapport à un sol 2 dans une atmosphère 3 et muni d'une étrave 4 telle qu'elle est connue aujourd'hui. Pour faciliter la pénétration du train l dans l'air, il est en effet muni d'une étrave 4 située à l'avant 5 de la locomotive 6, entre le sol 2 et le plancher 7 de la locomotive dont elle est solidaire. Une telle étrave comporte essentiellement une surface concave 8 dont la forme développée suit une courbe en forme sensiblement d'une demi-ellipse ou de parabole ou analogue. Cette surface concave 8 est définie entre deux plans, un plan supérieur 9 et un plan inférieur 10. Elle présente alors deux pointes il et 12 tournées vers l'avant 5 du véhicule, situées respectivement dans les deux plans supérieur 9 et inférieur 10 et dans le plan perpendiculaire au sol 2 et passant par l'axe médian du véhicule qui est parallèle à sa direction de propagation. Cette forme permet d'éviter, lorsque la locomotive se déplace notamment à grande vitesse, que de l'air ne s'engouffre en trop grande quantité entre le plancher 7 de la locomotive et le sol 2, et facilite ltécoulement de l'air situé prés du sol en ltéjectant de part et d'autre de étrave. Une telle étrave permet d'abaisser considérablement le coefficient de pénétration Cx de la locomotive et donc d'augmenter sa vitesse tout en minimisant sa consommation d'énergie. Cependant, malgré tout le soin apporté a la réalisation et à la mise en place d'une telle étrave, elle ne peut jamais être conçue pour que son plan inférieur 10 soit presque situé au niveau du sol. Il faut en effet compter avec la présence toujours possible d'accidents sur le sol. De ce fait, il passe toujours, entre le sol et étrave, une certaine quantité d'air qui, bien que peu importante, reste gênante pour le déplacement du véhicule dont elle est solidaire, par exemple de la locomotive 6. L'étrave décrite ci-après en regard des figures 2 et 3 permet de pallier en grande partie cet inconvénient. De même que l'étrave 4 selon l'art antérieur, l'étrave 20 est solidaire d'un véhicule 21 apte à se déplacer dans une atmosphère suivant un axe de propagation 29 et à une distance relativement faible de la surface d'un sol, en étant située à l'avant de ce véhicule entre son plancher et la surface du sol. Elle comporte une surface concave 22 dont la forme développée suit sensiblement une première demiellipse 23. La surface concave est délimitée sensiblement par deux plans supérieur 24 et inférieur 25, le plan inférieur étant celui qui est le plus proche de la surface du sol.L'étrave comporte de ce fait deux points avancés inférieur 26 et supérieur 27 situés respectivement dans les deux plans inférieur 25 et supérieur 24 et dans le plan 28 perpendiculaire à la surface du sol et contenant l'axe de propagation 29 du véhicule, L'étrave 20 comporte en outre une cavité 30 située derrière la surface concave 22 et entre les deux plans supérieur 24 et inférieur 25. Avantageusement, la forme développée de cette cavité suit sensiblement la forme d'une deuxième demi-ellipse 31, ou analogue, dont le grand axe 32 a une longueur inférieure à celle du grand axe de la première demi-ellipse 23 et dont le petit axe 33 a une longueur sensiblement égale à celle du petit axe de cette première demiellipse. Un conduit 34 relie la cavité 30 au plan inférieur 25. Il est ouvert à ses deux extrémités 35, 36 et est délimité par deux parois respectivement concave 37 et convexe 38. La paroi convexe 38 est située en avant par rapport à la paroi concave 37 et relie la cavité 30 au bord 39 de la surface concave 22 passant par le point avancé inférieur 26. A cette cavité, sont en outre associés des moyens d'évacuation 40 la reliant à l'atmosphère ambiante. Dans un mode de réalisation avantageux, la cavité 30 est délimitée par une paroi concave 41 formant une continuité de la paroi concave 37 du conduit 34 et, au moins dans sa section définie dans le plan 28 perpendiculaire au sol et passant par l'axe 29, elle présente un angle au centre 42 supérieur à cent-quatre-vingts degrés. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, la paroi convexe 38 du conduit 34 passe par un point bas 43 situé à un niveau inférieur, par rapport au sol, à celui du point avancé inférieur 26 de la surface concave 22, et le point 44 défini par l'intersection de la paroi concave 37 du conduit, du plan inférieur 25 et du plan 28 défini ci-avant est à un niveau inférieur, par rapport au sol, à celui du point bas 43. L'étrave décrite ci-dessus, notamment en regard des figures 2 et 3, fonctionne de la façon suivante Lorsque la locomotive 21 prise pour exemple, munie de l'étrave 20, se déplace dans l'air, de façon connue la surface concave 22 dévie la majeure partie de l'air qui pourrait s'engouffrer entre le plancher 24 de la locomotive et la surface du sol en l'éjectant de part et d'autre de l'étrave. Simultanément, la partie restante de l'air qui s'engouffre inévitablement entre le bord inférieur 39 de la surface concave 22 et la surface du sol est accélérée jusqu'au point bas 43 de la paroi convexe 38 du conduit 34, pour être ensuite, dans sa plus grande partie, aspirée dans ce conduit par effet Coanda et guidée vers la cavité 30. L'air qui n'aurait pas été aspiré et guidé vers la cavité 30 est en quelque sorte pioché par le bord 44 de la paroi concave 37 du conduit 34, puis amené dans la cavité 30. Plus précisément, l'air aspiré et pioché est animé d'un mouvement de spirale donné par la forme respectivement convexe et concave des deux parois 38 et 37 du conduit jusqu a son arrivée dans la cavité 30 dans laquelle ce mouvement de spirale est entretenu, sinon amplifié, par la forme concave de la paroi de la cavité en continuité de la paroi concave 37 du conduit et par le fait que la section définie ci-avant de la cavité a un angle au centre rentrant. Ces flux d'air animés de mouvements en spirale sont éjectés de la cavité par les moyens d'évacuation 40, par exemple des ouies situées à l'arrière de l'étrave et reliant la cavité à l'atmosphère ambiante. Une étrave réalisée comme décrit ci-dessus permet une récupération optimale de l'air résiduel qui s'engouffre inévitablement en dessous de étrave, malgré son plan inférieur 25 situé le plus bas possible, et un guidage du flux d'air récupéré l'empêchant de produire des effets tourbillonnaires gênants pour le déplacement du véhicule. REVENDICATIONS 1. Etrave pour véhicule (21) apte à se déplacer dans une atmosphère suivant un axe de propagation (29) et à une distance relativement faible de la surface d'un sol, ladite étrave (20) comportant une surface concave (22), ladite surface concave étant délimitée sensiblement entre deux plans respectivement supérieur (24) et inférieur (25), le plan inférieur étant celui qui est le plus proche de la surface du sol, ladite étrave comportant de ce fait deux points avancés supérieur (27) et inférieur (26) situés respectivement dans les deux dits plans supérieur et inférieur et dans le plan (28) perpendiculaire à la surface du sol et contenant ledit axe de propagation (29), caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre .une cavité (30) située derrière ladite surface concave (22) et entre les deux dits plans supérieur (24) et inférieur (25), un conduit (34) reliant ladite cavité audit plan inférieur et ouvert à ses deux extrémités (35,36), ledit conduit étant délimité par deux parois respectivement concave (37) et convexe (38), la paroi convexe étant située en avant par rapport à la paroi concave et reliant ladite cavité au bord (39) de la surface concave (22) passant par ledit point avancé inférieur (26), et des moyens d'évacuation (40) reliant ladite cavité à ladite atmosphère. 2. Etrave selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite cavité (30) est délimitée par une paroi concave (41) formant une continuité de la paroi concave (37) dudit conduit (34). 3. Etrave selon la revendication 2, caractérisée par le fait que, au moins dans sa section définie dans ledit plan (28) perpendiculaire à la surface du sol et passant par ledit axe de propagation (29), ladite cavité (30) a un angle au centre (42) supérieur à cent-quatre-vingts degrés. 4. Etrave selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la paroi convexe (38) dudit conduit (34) passe par un point bas (43) situé à un niveau inférieur, par rapport au sol, à celui du point avancé inférieur (26) de ladite surface concave (22). 5. Etrave selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le point (44), défini par l'intersection de la paroi concave (37) du conduit (34), dudit plan inférieur (25) et dudit plan (28) perpendiculaire à la surface du sol et passant par ledit axe de propagation (29), est à un niveau inférieur, par rapport au sol, à celui dudit point bas (43). 6. Etrave selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ladite surface concave (22) présente une forme développée suivant sensiblement une première demi-ellipse (23), et que ladite cavité (30) présente une forme développée suivant sensiblement une deuxième demi-ellipse (31) dont le grand axe (32) a une longueur inférieure à celle du grand axe de ladite première demi-ellipse et dont le petit axe (33) a une longueur sensiblement égale à celle du petit axe de ladite première demi-ellipse.