Brevet FR2776937A1 — publié le 19991008

La présente invention concerne un dispositif permettant à un appareil de se propulser et voler dans l'air par battements et vrillages conjugués des ailes en imitant le vol d'un oiseau. Les appareils de ce type assurent habituellemet leur sustentation et leur propulsion au moyen de dispositifs constitués d'une manivelle entrainée en rotation par un moteur à élastique. Le mouvement rotatif de la manivelle est transformé en mouvements alternatifs et reporté sur les longerons d'ailes par l'intermédiaire d'une ou deux bielles. Les ailes sont constituées d'une part par les dits longerons formant les bords d'attaque des ailes et d'autre part par une membrane souple fixée d'une part le long des longerons et d'autre part au niveau de l'emplanture des ailes sur le fuselage. Lors des battements des ailes leur membranes se tendent puis se détendent adoptant des configurations variables et incontrôlées. Lorsqu'un appareil se déplace en battant des ailes dans une masse d'air, ses ailes sont soumises à des variations importantes d'incidences par rapport au vent relatif qui est la combinaison entre la vitesse horizontale de l'appareil et la vitesse verticale des ailes. La vitesse verticale des ailes étant variable et progressivement plus importante au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'emplanture vers les extrémités et la direction du déplacement étant alternativement vers le haut puis vers le bas, cela implique que la direction et l'incidence du vent relatif sont réparties de façon très variable le long de l'envergure des ailes. Le dispositif décrit n'a pas la possibilité d'agir sur la configuration des ailes pour s'adapter à ces différentes variations, de plus ces ailes n'ont pas de profil aérodynamique. Tout cela entraine de faibles performances pour ces appareils. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. En effet, une source motrice entraine en rotation un vilebrequin double dont les deux parties ou deux vilebrequins simples présentent un décalage angulaire formant un angle aigu. Le mouvement rotatif du vilebrequin double est transmis à un coulisseau par l'intermédiaire de deux bielles articulées de part et d'autre du dit coulisseau lui imprimant des mouvements rectilignes alternatifs accompagnés de basculements oscillants grâce à un guidage du coulisseau sur des glissières, les basculements étant provoqués par le décalage angulaire des deux parties du vilebrequin double. Ces mouvements sont ensuite retransmis du coulisseau par l'intermédiaire de bielles aux longerons d'ailes, ceux-ci étant articulés sur l'armature par l'intermédiaire d'une pièce d'emplanture leur imprimant ainsi des mouvements de battements verticaux alternatifs accompagnés de rotations autour de l'axe longitudinale des dits longerons. La jonction entre bielles et longerons pouvant être réalisée par des bras solidaires d'une part aux longerons et d'autre part articulés aux bielles. Les ailes qui pourront avantageusement être profilées, pourront venir se fixer de façon solidaire d'une part sur l'extrémité marginale de chaque longeron qui pourront avantageusement présenter une courbure d'avant en arrière et d'autre part sur la pièce d'emplanture correspondante. Entre les pièces d'emplanture et l'extrémité des ailes, les longerons pourront être fixés de façon à laisser une liberté de rotation entre les dits longerons et les ailes. Lorsque l'on actionne le dispositif, les ailes se mettent à battre selon un plan vertical et ces battements sont accompagnés de vrillages des ailes. Le vrillage est négatif lors de la phase de descente des ailes, c'est-à-dire, que les extrémités marginales des ailes ont une incidence plus faible qu'aux emplantures, et le vrillage est positif lors de la monté des ailes, c'est-à-dire, que les extrémités marginales des ailes ont une incidence plus grande qu'aux emplantures. La transition entre vrillage positif et négatif se produit aux positions extrêmes haute et basse des ailes. De la sorte les ailes ont une incidence optimale tout au long de leur envergure et s'adaptent bien aux exigences particulières du vol battu. Selon des modes particuliers de réalisation: - Les longerons peuvent être doublés sur toute ou partie de leur longueur par une poutre disposée en arrière des longerons et venant s'articuler à l'une de ses extrémités sur la pièce d'emplanture correspondante ou un prolongement de celle-ci et à l'autre extrémité sur une courbure de longeron correspondant ou sur un bras solidaire de celui-ci. Les poutres pourront être fixées sur les ailes avec une liberté de pivotement autour de l'axe longitudinale des dites poutres. - le coulisseau pourra être constitué de deux éléments: - Le premier étant constitué par une ou plusieurs pièces assemblées aptes à coulisser sur une ou plusieurs glissières rectilignes et permettant le mouvement alternatif rectiligne du coulisseau. - Le second étant un bras constitué d'une ou plusieurs pièces assemblées, sur lequel viennent s'articuler les différentes bielles du dispositif. Le bras pourra être articulé de préférence en son milieu sur le premier élément permettant ainsi les mouvements de basculement du coulisseau. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente une vue de face du dispositif selon l'invention. La figure 2 représente la vue de gauche du dispositif. La figure 3 représente une vue de dessous d'une aile selon une variante du dispositif. La figure 4 représente une vue de dessus du coulisseau selon un mode particulier de réalisation. En référence aux dessins, le dispositif selon l'invention est un élément d'un appareil volant. Celui-ci est réalisé selon les méthodes de conception habituelles d'appareils volants notamment en ce qui concerne l'équilibrage, la stabilisation, la détermination des surfaces, de l'aérodynamique etc. Le dispositif comporte une armature (2) venant se fixer à l'intérieur de l'appareil par emboîtement, collage ou par n'importe quel autre moyen approprié. Sur cette armature (2) pourront être assemblés la plupart des éléments du mécanisme, elle comporte notamment: - les paliers (3a) et (3b) du vilebrequin double (4). - les glissières (5) partant du palier (3a) et rejoignant l'armature (2) dans la partie inférieure. - les axes (6) des pièces d'emplanture (7) disposées dans la partie supérieure de l'armature (2) de part et autre de celle-ci. L'armature (2) et toutes les pièces du dispositif pourront être réalisées en toute matière convenant à leur réalisation, plastic, métal, composites ou autres. Le vilebrequin double (4) comprend principalement: - à l'une de ses extrémités, un dispositif de liaison (8) permettant la liaison entre le vilebrequin double (4) et la source motrice (9). La source motrice (9) représentée étant un moteur à élastique et le dispositif de liaison (8) un crochet. Ceci étant nullement limitatif, toute source motrice et tout dispositif de liaison correspondant pouvant convenir. - des arbres permettant la rotation du vilebrequin double (4) dans les paliers (3a) et (3b). - deux vilebrequins simples avant (4a) et arrière (4b) comportant chacun un axe ou une sphère autour desquels viennent s'articuler une bielle (10a) et (0lob). Le vilebrequin simple avant (4a) sera disposé par rapport au vilebrequin simple arrière (4b) avec un décalage angulaire dans le sens de rotation du vilebrequin double (4), le sens de ce décalage pouvant être inversé si l'on adopte une autre disposition des différents éléments du dispositif. La valeur de ce décalage angulaire pourra être très variable d'un appareil à l'autre en fonction de leur performance et des différents bras de levier. D'une manière non limitative le décalage angulaire pourra se situer aux environs de vingt degrés. Les glissières (5) pourront être constituées de deux barres parallèles disposées verticalement dans le plan vertical de symétrie du dispositif. Elles rejoignent dans leur partie haute le palier (3a) situé à égale distance du vilebrequin simple avant (4a) et du vilebrequin simple arrière (4b) et dans leur partie basse l'armature (2). Les glissières (5) pourront être lisses et de section rectangulaire ou autre. Elles auront pour fonction le guidage rectiligne de translation du couliseau (11) tout en lui laissant une liberté de basculement dans le plan vertical de symétrie du dispositif. Le coulisseau (11) comprend principalement: - deux flasques (lia) disposés de part et d'autre des glissières (5) et venant en contact avec elles permettant ainsi le glissement du coulisseau (11) sur les glissières (5). - Un axe (lîb) horizontal rejoint les deux flasques (lia) en leur centre et passant au milieu des deux glissières (5). L'axe (llb) a pour fonction de permettre le guidage du coulisseau (11) entre les deux glissières (5) tout en permettant son basculement. Deux bras (lc) solidaires des flasques (lia) se rejoignant à leurs extrémités et sur lesquelles pourront se trouver les articulations (12) des différentes bielles s'articulant sur le coulisseau (11). Les articulations (12) pourront être disposées de manière symétrique par rapport à l'axe (11b). La fonction du coulisseau (11) est de transformer le mouvement rotatif venant du vilebrequin double (4) en mouvements rectilignes alternatifs conjugués à des basculements du coulisseau (11) puis de les reporter au moyen de bielles (13) sur les longerons (14). Les bielles (lOa) et (lob) s'articulent d'une part à l'une de leurs extrémités sur les axes du vilebrequin double (4) et d'autre part sur les articulations (12) du coulisseau (11). Les bielles (10a) et (lob) ont pour fonction de transmettre les mouvements du vilebrequin double (4) au coulisseau (11). Les bielles (13) s'articulent d'une part à l'une de leurs extrémités sur les articulations (12) du coulisseau (11) et d'autre part sur les articulations (15) des bras (16) des longerons (14). Les bielles (13) ont pour fonction de transmettre les mouvements du coulisseau (11) aux longerons (14). Les articulations (12) et (15) des bielles (10a), (lOb) et (13) seront avantageusement de type rotule. Les longerons (14) comprennent chacun principalement: - une poutre qui pourra avantageusement être courbée d'avant en arrière à son extrémité marginale. Cette poutre aura une structure permettant une bonne résistance à la torsion. - Une extrémité au niveau de l'emplanture pouvant avantageusement se présenter sous la forme d'un arbre venant s'articuler sur la pièce d'emplanture (7) correspondante de manière à permettre une rotation autour de l'axe longitudinale du longeron (14). - Un épaulement (21) ou un collet permettant l'appui du longeron (14) sur la pièce d'emplanture (7). - Des bras (16) solidaires des longerons (14) et comportant à leur extrémité les articulations (15) des bielles (13). Les pièces d'emplanture (7) comprennent chacune principalement: - Deux extrémités articulées sur les axes (6) de l'armature (2) selon un axe horizontal longitudinal au dispositif et constituant l'articulation permettant le battement des ailes (17). - L'articulation (18) du longeron (14) permettant la rotation de celui-ci selon son axe longitudinal. - Un emplacement permettant la fixation des ailes (17) par emboîtement, collage ou autre. Les ailes (17) qui pourront avantageusement présenter un profil aérodynamique, pourront être constituées d'une matière et une structure permettant une déformation importante et aisée en torsion. Elles pourront être fixées d'une manière solidaire d'une part sur les pièces d'emplanture (7) et d'autre part sur les extrémités marginales des longerons (14), entre les deux la liaison entre aile (17) et longeron (14) pourra permettre une rotation de l'une par rapport à l'autre. Cette liaison peut être obtenue au moyen de cavaliers (19) ou par incorporation du longeron (14) dans un logement pratiqué dans l'aile (17) ou autrement. On conçoit bien le fonctionnement du dispositif. Partant de la position haute du vilebrequin double (4), le vilebrequin simple avant (4a) et le vilebrequin simple arrière (4b) disposés symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie verticale du dispositif. Les bielles (O10a) et (10ob) sont à la même hauteur, le coulisseau (11) est en position haute et horizontale, les ailes (17) en position haute sans vrillage. La source motrice (9) entraine en rotation le vilebrequin double (4). Le vilebrequin simple avant (4a) commence à descendre alors que le vilebrequin simple arrière (4b) continue à monter légèrement. Les bielles (lOa) et (lob) transmettent ce mouvement au coulisseau (11) qui s'incline l'avant vers le bas. Par l'intermédiaire des bielles (13), ce mouvement est retransmis aux longerons (14) qui pivotent autour de leur axe longitudinal transmettant ainsi le mouvement aux extrémités marginales des ailes (17) leur imprimant un vrillage négatif. La rotation du vilebrequin double (4) continuant, le vilebrequin simple arrière (4b) commence aussi à descendre. Cela entraine par l'intermédiaire des bielles (loa) et (lob) la descente du coulisseau (11) toujours incliné vers le bas, ainsi que par l'intermédiaire des bielles (13) et des longerons (14) la descente des ailes (17) toujours vrillées négativement. Ce mouvement se poursuit juqu'à la position basse du vilebrequin double (4). Dans cette position qui correspond à la position basse du coulisseau (11) et des ailes (17),se produit un rétablissement à l'horizontale du coulisseau (11) annulant ainsi le vrillage négatif des ailes (17). Puis, la rotation du vilebrequin double (4) continuant, le vilebrequin simple avant (4a) commence à remonter alors que le vilebrequin simple arrière (4b) continue à descendre légèrement. Il se produit alors un nouveau décalage des bielles (10Oa) et (lob) en sens inverse du précédent entrainant l'inclinaison du coulisseau (11), l'avant vers le haut, et par l'intermédiaire des bielles (13) et des longerons (14) le vrillage positif des ailes. La rotation du vilebreqin double (4) continuant, le vilebrequin simple arrière (4b) commence aussi à remonter. Cela entraine par l'intermédiaire des bielles (10a) et (lob) la remontée du coulisseau (11) toujours incliné l'avant vers le haut, ainsi que par l'intermédiaire des bielles (13) et des longerons (14) la remontée des ailes (17) toujours vrillées positivement. Ce mouvement se poursuit jusqu'à la position haute du vilebrequin double (4) o se produit un nouveau rétablissement correspondant à la position de départ. La valeur du vrillage des ailes (17) est liée à la valeur du décalage angulaire du vilebrequin simple avant (4a) par rapport au vilebrequin simple arrière (4b) ainsi que par les différents bras de leviers du dispositif. La valeur de ce vrillage est déterminée en fonction des performances des appareils. Selon d'autres formes de réalisation. Les longerons (14) pourront être doublés sur tout ou partie de leur longueur d'une poutre (20) disposée en arrière de ceux-ci. Elle pourra être articulée d'une part à l'une de ses extrémités sur la pièce d'emplanture (7) correspondante ou une prolongation de celle-ci et d'autre part à l'autre extrémité sur le longeron (14) ou sur un bras (22) solidaire de celui-ci. Les articulations (23a) et (23b) devront permettre un débattement dans plusieurs directions et pour au moins l'une d'elle une rotation ainsi qu'un glissement dans le sens longitudinal de la poutre (20). La poutre (20) pourra être fixée sur l'aile (17) avec une liberté de rotation de l'une par rapport à l'autre par des cavaliers (19) ou par incorporation de la poutre (20) dans un logement pratiqué dans l'aile (17) ou par tout autre moyen adéquat. Les poutres (20) auront pour fonction de guider le vrillage des ailes (17) et d'empêcher leur déformation; Le coulisseau (11) pourra être constitué de deux éléments (24) et (25). - Le premier élément (24) comprend principalement: - une ou plusieurs pièces assemblées coulissant sur une ou plusieurs glissières (5) - un axe (26) horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif. - Le second élément (25) comprend principalement: - un ou deux bras (27) articulés sur l'axe (26) du premier élément (24) permettant le basculement des bras (27) dans le plan vertical de symétrie du dispositif. - Les articulations (12) disposées de manière symétrique de part et d'autre de l'axe (26) au niveau des extrémités des bras (27). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la fabrication de jouets volants par battements d'ailes, maquettes de modélisme, ornithoptères ou aviettes. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant à un appareil volant de se propulser et voler par battements et vrillages conjuguées des ailes caractérisé par un vilebrequin double (4) entrainé en rotation par une source motrice, lequel est constitué de deux vilebrequins simples (4a) et (4b) positionnés l'un par rapport à l'autre avec un décalage angulaire formant un angle aigu, ainsi que d'un coulisseau (11) guidé en translation rectiligne et en basculement dans le plan vertical de symétrie du dispositif par des glissières (5) et relié d'une part au vilebrequin double au moyen de deux bielles (10a) et (10lb) et d'autre part aux longerons (14) au moyen d'autres bielles (13), ainsi que de deux longerons (14) reliés aux pièces d'emplantures (7) avec une liberté de rotation selon leurs axes longitudinales, ainsi que de deux pièces d'emplantures (7) articulées sur l'armature (2) et deux ailes (17) fixées d'une part aux pièces d'emplantures (7) et d'autre part aux longerons (14) de manière solidaire aux extrémités marginales et avec une liberté de rotation des longerons par rapport aux ailes entre les pièces d'emplantures et les extrémités marginales. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les glissières (5) sont constituées de deux poutres parallèles disposées verticalement et reliées d'une part au palier (3a) situé entre le vilebrequin simple avant (4a) et le vilebrequin simple arrière (4b) et d'autre part à l'armature (2). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le coulisseau (11) est constitué de deux flasques (lia) disposés de part et d'autre des glissières (5), un axe horizontal reliant ceux-ci en passant entre les deux glissière (5) ainsi que deux bras (1uc) solidiares des flasques se rejoignant à leur extrémités o sont disposées les articulations (12) des bielles (13) disposées symétriquement de part et d'autre de l'axe (11b). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les longerons (14) comportent des bras (16) solidaires de ceux-ci sur lesquelles viennent s'articuler les bielles (13). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes caractérisé en ce que les extrémités marginales des longerons (14) sont courbées d'avant en arrière et ceux-ci sont incorporés dans les ailes (17) au moyen de logements pratiqués dans celles-ci. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en se que les longerons (14) sont doublés chacun d'une poutre (20) articulée d'une part à l'une de ses extrémités sur la pièce d'emplanture (7) correspondante et d'autre part sur le longeron (14). 7) Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 et 6 caractérisé en ce que les longerons (14) sont fixés aux ailes (17) par des cavaliers (19). 8) Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, , 6 et 7 caractérisé en ce que le coulisseau (11) est constitué d'un premier élément (24) coulissant sur des glissières (5) pourvues d'un axe (26) sur lequel vient s'articuler un deuxième élément (25) constitué d'un bras (27) aux extrémités du quel sont disposées les articulations (12) des bielles (13) symétriquement de part et d'autre de l'axe (26). 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chacun des longerons (14) est pourvu au niveau de son emplanture d'un arbre et d'un épaulement (21) ou collet aptes à s'articuler et s'appuyer sur la pièce d'emplanture (7) correspondante. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caratérisé en ce que les articulations (12) et (15) des bielles (O10a), (0lob) et (13) sont de type rotule.