Brevet FR2697226A1 — publié le 19940429

VOILURE TOURNANTE A DEUX ROTORS COAXIAUX La présente invention a pour objet une voilure tournante à deux rotors coaxiaux. Elle est destinée à équiper des hélicoptères ou des appareils pour le levage ou le transport de marchandises, et peut s'appliquer aussi bien à des appareils pilotés qu'à des engins télécommandés, ou encore à des maquettes volantes. Les dispositifs à voilures tournantes sont utilisés depuis longtemps et ont atteint un haut degré de perfectionnement. Les plus connus comportent un seul rotor de sustentation et font appel à une hélice auxiliaire dite "hélice de queue", tournant dans un plan vertical passant par l'axe du rotor, pour compenser le couple de rotation et contrôler l'appareil en direction. Ce système consomme une part non négligeable de l'énergie produite par le moteur qui, n'étant utilisée ni pour la sustentation ni pour la propulsion, représente en fait une perte de puissance. Il existe des engins à deux rotors coaxiaux tournant en sens inverse dont les couples se compensent, ce qui supprime la nécessité de l'hélice de queue et améliore le rendement tout en diminuant l'encombrement. Toutefois, les moyens mécaniques nécessaires pour entraîner et contrôler les parties tournantes sont en général d'une très grande complexité, due essentiellement à la nécessité de faire passer la transmission de puissance et l'ensemble des commandes dans une série de tubes concentriques. La conséquence en est une fiabilité réduite de l'ensemble et un prix de revient très élevé. Le brevet FR 85 07 061, du même inventeur, propose un dispositif à deux rotors contrarotatifs permettant de simplifier notablement les dits moyens mécaniques grâce à deux couronnes portant les pales et entraînées par un jeu de galets simples ou doubles servant également de support et de guidage aux dites couronnes. Ce système comporte cependant un certain nombre de défauts, à savoir un manque de rigidité des couronnes porte-pales entraînant des risques de vibration, un système compliqué et fragile d'entraînement des galets par le ou les moteurs, ainsi qu'une usure rapide des galets due à leur surface portante perpendiculaire à leur axe. Le dispositif selon la présente invention supprime tous ces inconvenients. En effet, il permet d'obtenir un ensemble extrêmement robuste et fiable, d'un prix de revient compétitif et totalement exempt de vibrations. Il est constitué par la combinaison de couronnes porte-pales cylindriques, guidées et entraînées en rotation par des galets communs monoblocs en élastomère, à axe vertical et surface portante inclinée, et d'un système d'accouplement direct des arbres desdits galets avec le ou les moteurs. Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente une coupe axiale de l'ensemble du dispositif, suivant les flèches B-B de la figure 2, la figure 2 est une coupe horizontale partielle suivant les flèches A-A de la figure 1 et la figure 3 représente en coupe verticale axiale une variante dans laquelle les deux rotors sont situés au-dessus des galets. Le dispositif, figures 1 à 3, est constitué de deux couronnes porte-pales 1, 2 cylindriques et coaxiales guidées et entraînées par des galets 3 situés dans un même plan horizontal et montés sur des arbres tournant dans des paliers portés par une couronne fixe supérieure 4 et une platine inférieure 5 solidaire du châssis (non représenté). Les galets 3, 3' sont soit moteurs et solidaires d'arbres d'entraînement 6 accouplés directement à des moteurs 7 par l'intermédiaire d'un embrayage 8, soit porteurs. Ces galets sont monoblocs et réalisés en élastomère et comportent des surfaces supérieures en forme de troncs de cône. Ils tournent entre deux chemins de roulement 9, 10 circulaires et horizontaux, respectivement solidaires de la couronne cylindrique interne 1 et de la couronne cylindrique externe 2. Ces chemins de roulement, dont la section a la forme d'un "U" couché, se trouvent en regard l'un de l'autre et sont constitués d'une surface cylindrique verticale encadrée par deux surfaces inclinées 11, 12 correspondant aux surfaces coniques des galets.La forme et les dimensions des chemins de roulement 9, 10 et des galets 3 sont déterminées pour que ces derniers puissent entraîner les couronnes porte-pales 1, 2 sans glissement et sans aucun jeu, et de manière à ce que l'usure normale des galets soit compensée par leur élasticité. Les chemins de roulement 9, 10 peuvent être creux (figure 1) ou être en saillie, les galets 3 ayant dans ce dernier cas la forme d'un "diabolo" (figure 3). Dans certaines applications, les galets et chemins de roulement seront dentés pour éviter toute possibilité de glissement. La tringlerie 13 de commande de position des pales 14 du rotor supérieur pourra avantageusement passer entre les deux chemins de roulement 9, 10 puis à l'extérieur de la couronne porte-pales supérieure 1 de manière à dégager entièrement l'intérieur des couronnes cylindriques, ce qui permet par exemple d'y installer un parachute de secours. Les pales 15 du rotor inférieur peuvent être montées soit au-dessous du plan de roulement des galets 3, le chemin de roulement 10 de la couronne cylindrique inférieure 2 étant dans ce cas situé en partie haute de cette dernière, ou au contraire être montées au-dessus des galets, le chemin de roulement étant alors en partie basse de la couronne cylindrique inférieure. Dans une variante d'exécution, le rotor inférieur a un diamètre sensiblement plus faible que le rotor supérieur, ses pales 15 étant plus larges que les pales 14 dudit rotor supérieur et ne servant qu'à assurer l'anti-couple, la portance étant entièrement assurée par le rotor supérieur. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. Dispositif de voilure tournante à deux rotors coaxiaux, destinée à équiper des hélicoptères ou des appareils pour le levage ou le transport de marchandises, mais pouvant s'appliquer aussi bien à des appareils pilotés qu'à des engins télécommandés, ou encore à des maquettes volantes, caractérisé par la combinaison d'une part de rotors constitués de deux couronnes cylindriques porte-pales coaxiales, supérieure (1) et inférieure (2), guidées et entraînées en rotation par des galets (3) communs moteurs ou porteurs, à axe vertical et à surfaces supérieure et inférieure en forme de tronc de cône, situés dans un même plan horizontal et, d'autre part, d'un système d'accouplement direct des arbres d'entraînement (6) galets moteurs avec le ou les moteurs (7), par l'intermédiaire d'un embrayage (8). 20. Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les galets (3) tournent entre deux chemins de roulement (9, 10) circulaires et horizontaux, constitués d'une surface cylindrique verticale encadrée par deux surfaces inclinées (11, 12) correspondant aux surfaces coniques des galets (3), lesdits chemins de roulement se trouvant en regard l'un de l'autre et étant respectivement solidaires de la couronne cylindrique supérieure (1) et de la couronne cylindrique inférieure (2). 30. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les chemins de roulement (9, 10) sont creux. 40. Dispositif selon les revendications 1 et 2, se caractérisant par le fait que les chemins de roulement (9, 10) sont en saillie. 50. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la tringlerie (13) de commande de position des pales (14) portées par la couronne cylindrique supérieure passe entre les deux chemins de roulement (9, 10) puis à l'extérieur de la couronne supérieure (1) de manière à dégager entièrement l'intérieur des couronnes cylindriques. 60. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les pales (15) portées par la couronne cylindrique inférieure (2) sont montées au-dessous du plan de roulement des galets (3), le chemin de roulement (10) de ladite couronne étant situé en partie haute de cette dernière. 70. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, se caractérisant par le fait que les pales (15) portées par la couronne cylindrique inférieure (2) sont montées au-dessus du plan de roulement des galets (3), le chemin de roulement (10) de ladite couronne étant situé en partie basse de cette dernière. 80. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le rotor inférieur a un diamètre sensiblement plus faible que le rotor supérieur, ses pales (14) étant plus larges que les pales (14) dudit rotor supérieur et ne servant qu'à assurer l'anti-couple, la portance étant entièrement assurée par le rotor supérieur. 90. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les galets (3) et chemins de roulement (9, 10) sont dentés. 100. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les galets (3) sont monoblocs et réalisés en élastomère.