Brevet FR2843940A1 — publié le 20040305

La présente invention concerne un simulateur de vol en chute libre, c'est- à-dire une installation destinée à maintenir en équilibre une personne en position de chute libre dans un flux contrôlé d'air ascendant qui traverse une chambre d'évolution. Un tel type de simulateur de vol en chute libre a été conçu à des fins multiples, d'apprentissage, de formation, d'entraînement de parachutistes ou de compétiteurs confirmés, voire même trouve son application dans le cadre de parcs 10 d'attractions et de loisirs. Il est clair qu'un tel type de simulateur de vol en chute libre permet d'éviter tous les problèmes de cots et d'aléas météorologiques liés à l'obligation de procéder normalement à un largage en altitude à partir d'un avion. La présente invention a donc eu pour but de mettre au point un simulateur de vol en chute libre qui permette de générer un flux d'air ascendant à vitesse décroissante. Un tel flux d'air doit être le plus homogène possible pour permettre à tout utilisateur, quels que soient son poids et sa corpulence, de 20 travailler ses positions d'équilibre et figures de chute libre à différentes hauteurs d'équilibre. Pour permettre à l'utilisateur de s'entraîner efficacement à faire varier l'attitude et l'orientation de son corps pour déterminer la vitesse et la direction du mouvement de sa chute, il est essentiel de générer 25 un flux d'air ascendant le plus homogène possible au sein de la chambre d'évolution. Une telle installation doit bien sr également répondre à un certain nombre d'autres contraintes de respect de l'environnement, et plus particulièrement à des contraintes d'insonorisation. C'est pourquoi la présente invention se rapporte à un simulateur de vol en chute libre qui est caractérisé en ce qu'il comporte: > une chambre inférieure de compression: * au voisinage de la périphérie inférieure de laquelle débouchent les sorties d'une pluralité de ventilateurs agencés selon une configuration centripète, et ò à la partie supérieure rétrécie de laquelle se trouve agencée une grille de compression; une chambre cylindrode définissant un espace d'évolution, qui est située immédiatement au-dessus de la chambre de 10 compression, et qui est conçue pour être traversée par un flux homogène d'air ascensionnel présentant un gradient de vitesses régulièrement décroissantes de bas en haut; et une superstructure généralement cylindrique qui enveloppe au moins la chambre d'évolution du simulateur, qui se 15 termine à sa partie supérieure par un dôme coiffant ladite chambre d'évolution du simulateur, et qui est agencée pour favoriser une circulation de l'air quittant la chambre d'évolution, vers le bas en direction des entrées de ventilateurs. Conformément à la présente invention, la surface intérieure de la chambre de compression doit être conformée pour générer un flux d'air homogène, indispensable pour assurer la stabilité de l'opérateur dans la chambre d'évolution. Un certain nombre de caractéristiques particulières 25 relatives à la conception de cette chambre de compression apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ciaprès, notamment en référence aux dessins annexés illustrant schématiquement une telle installation de simulation de vol en chute libre. D'autres caractéristiques relatives à la chambre d'évolution du simulateur apparaîtront également à la lecture de cette description détaillée faite ci-après. L'installation de simulation de vol en chute libre selon l'invention comprend une partie en superstructure 10 comprenant un dôme 12 protégeant le cylindre d'évolution proprement dit 14. Sur le dessin annexé, la partie en superstructure se 5 prolonge, indifféremment d'un c6té ou de l'autre du dôme 10, par une représentation schématique de bâtiments annexes 16 destinés à abriter des vestiaires, sanitaires et couloirs d'accès à la chambre d'évolution 14. Sur le dessin annexé, la ligne 18 schématise approximativement le niveau du sol. En dessous de ce niveau 18, l'installation comporte une partie en infrastructure essentiellement composée d'un local technique annulaire 20 assurant l'amenée d'air, ainsi que de la chambre inférieure de compression 22. La chambre inférieure de compression 22 présente au 15 voisinage de sa périphérie inférieure une pluralité d'ouvertures dans lesquelles débouchent les sorties de ventilateurs centrifuges 24 agencés selon une configuration centripète. Cette partie inférieure de la chambre de compression 22 est avantageusement réalisée sous une forme généralement cylindrique 20 de révolution 26 se prolongeant vers le haut par une partie tronconique 28. Pour générer un flux homogène d'air, à la fois dans la chambre de compression 22 et surtout ultérieurement dans le cylindre d'évolution 14, il est avantageux de disposer les 25 ventilateurs hélicodes 24 avec un écartement angulaire constant. Dans la pratique, il s'est avéré satisfaisant d'utiliser douze ventilateurs centrifuges implantés dans le local technique annulaire 20 avec un écartement angulaire constant. La chambre de compression 22 présente dans le mode de réalisation illustré, un rayon de 7,75 m et une hauteur de 7,5 m. La forme de cette chambre permet notamment d'engendrer des courbes de vitesses d'air les plus homogènes possible. Il s'est ainsi avéré intéressant, pour éviter le décollement de la veine d'air le long de la paroi intérieure de la partie tronconique 28 voisine de la grille de compression 30 agencée à la partie supérieure rétrécie de la partie tronconique 5 28, d'équiper la paroi intérieure d'un coude annulaire 32 faisant saillie vers l'intérieur de la chambre de compression 22. Dans le mode de réalisation représenté, le coude annulaire présente un rayon de 1 m. Une telle caractéristique de profil de la paroi interne de la chambre de compression 22, permet de 10 canaliser le flux d'air et de transformer efficacement la pression statique de la chambre en pression dynamique sans engendrer le décollement de la veine d'air après passage du coude annulaire 32. Ce dernier présente un rayon d'environ 1 m et se trouve de préférence réalisé sous la forme d'une pièce en 15 tôle galvanisée qui s'adapte parfaitement à la structure des parois en béton de la chambre inférieure de compression. Les ventilateurs disposés dans le local technique annulaire sont avantageusement constitués par des ventilateurs centrifuges du type comportant un pavillon d'aspiration 20 grillagé, qui permettra d'assurer l'amenée d'air cheminant à travers des ouvertures ménagées au pourtour du local technique annulaire 20. Dans les conditions de réalisation de l'installation représentée, la vitesse de passage de l'air à cette section annulaire ainsi qu'à l'arrivée sur le ventilateur, 25 restera inférieure de préférence à 7 m/s. Avantageusement les ventilateurs hélicoides seront montés sur un socle et des plots anti-vibration. Les caractéristiques des ventilateurs utilisés avec succès dans la pratique peuvent par exemple être les suivantes: débit d'air unitaire: 66 m3/s; pression du ventilateur: 2 260 Pa; La vitesse de sortie d'air de ce type de ventilateurs doit avantageusement se situer à environ 40 m/s. La grille de compression 30 implantée après le coude annulaire 32 a principalement pour fonction de maintenir la pression de la chambre inférieure de compression 22 et de répartir de la manière la plus uniforme possible, les vitesses de l'air à la sortie de cette chambre de compression. Avantageusement, la grille de compression 30 qui est montée à la partie supérieure de la chambre inférieure de compression 22, est déterminée pour engendrer une perte de charge d'environ 150 Pa. Dans la pratique, une grille ayant une ouverture de 10 maille de 500 mm x 500 mm et par exemple un diamètre de fil d'environ 2 mm a donné entière satisfaction. Pour compléter la description de la partie inférieure en infrastructure de l'installation selon l'invention, il y a lieu de mentionner qu'un renouvellement d'air doit avoir lieu en 15 permanence 24, et ceci principalement pour combattre la surchauffe de l'air due au fonctionnement des ventilateurs et pour apporter régulièrement de l'air hygiénique. A cet effet, dans un mode de réalisation particulier, la partie supérieure du dôme 12 présente au moins une prise d'air frais munie d'un piège 20 à son. Par ailleurs, l'extraction d'air est assurée mécaniquement par une pluralité de ventilateurs d'extraction qui permettent en outre de contrôler la température de l'ensemble du simulateur de vol. Des pièges à son peuvent avantageusement être également 25 prévus à la sortie des ventilateurs d'extraction. Il conviendra toujours de prévoir dans cette installation, des prises d'air neuf et de rejet agencées dans un mode de fonctionnement opposé. La grille de compression 30 est surmontée par une chambre 30 cylindroide 36 définissant un espace d'évolution qui est situé immédiatement audessus de la chambre de compression 22. Cette chambre cylindroide 36 est conçue pour être traversée par un flux d'air homogène ascensionnel présentant un gradient de vitesses régulièrement décroissant de bas en haut. Avantageusement, cette chambre cylindrode d'évolution 36 comprend une partie basse généralement cylindrique 38 qui se prolonge vers le haut par une partie conique divergente 40. Avantageusement, l'angle formé par les parois de la partie 5 conique divergente 40 avec la verticale est inférieur à environ 6 . Dans le mode de réalisation schématisé, la hauteur totale d'évolution est de l'ordre de 7 m. Cette hauteur totale d'évolution s'étend entre les deux filets de sécurité 42 et 44 10 équipant respectivement les parties basse et haute de la chambre cylindroide d'évolution 36, lorsque le filet intermédiaire 43 de confort est démonté. La partie basse de cette chambre cylindrode d'évolution 36 est composée, dans l'installation illustrée sur la figure 15 annexée, d'un cylindre de 3,80 m de diamètre sur une hauteur de 2m. La partie conique divergente 40 présente une hauteur de 8,50 m avec un angle de divergence par rapport à la verticale d'environ 3,60. Dans la pratique, un tel angle a permis d'éviter les effets de paroi et le décollement de la veine d'air le long 20 de la chambre cylindrode d'évolution 36. On observera que dans de telles conditions, le filet bas de sécurité 42, implanté à environ 1,5 m de la grille de compression 30, audessus de cette dernière, conduit à une perte de charge du couple grille de compression + filet de protection, 25 de l'ordre de 400 Pa. Ainsi, les utilisateurs de l'installation pourront évoluer sur une hauteur d'environ 7 m entre le filet bas de protection 42 et la limite de la portance se situant à environ 50 cm en dessous du filet de protection supérieur 44. De manière à faciliter l'écoulement d'air à la sortie de la chambre cylindrode 36 et à permettre ainsi son recyclage correct, le bord libre supérieur de la chambre cylindroide 36 est muni d'une collerette périphérique 46 qui pourra également être réalisée sous la forme d'une pièce de transformation en tôle galvanisée. Bien entendu, le coude annulaire 32 et la collerette périphérique 46 réalisés par exemple en tôle galvanisée, ainsi que les filets de sécurité 42 et 44 et la grille de compression 30 seront mis en place sans attache de fixation susceptible de perturber l'écoulement du fluide. Dans le mode de réalisation illustré, les vitesses sont réparties dans la chambre cylindroide d'évolution 36 de la manière suivante: partie basse: environ 70 m/s partie médiane: environ 50 m/s partie haute: voisine de la vitesse limite de portance d'environ 45 m/s. Il convient d'observer que la vitesse de l'air généré à la partie basse, à savoir environ 70 m/s, permet d'effectuer la 15 plupart des figures de chute libre par des opérateurs expérimentés. Au-delà de cette zone, la vitesse sera décroissante pour atteindre la vitesse limite de portance au niveau de la section supérieure de cette chambre 36. La section intermédiaire correspond en fait à la vitesse d'utilisation la 20 plus courante pour des opérateurs moyennement expérimentés. Cette vitesse d'environ 50 m/s (180 Km/h) sera en particulier respectée au point haut de la plate forme d'accès 48 au cylindre qui se situe au niveau référencé 48 sur le dessin annexé. A ce niveau de la chambre cylindrode, l'invention présente 25 un certain nombre de caractéristiques non représentées plus en détail, destinées notamment à assurer l'accès de la chambre d'évolution. Ainsi, la chambre cylindroide d'évolution est équipée d'un filet additionnel de confort 43, fixé à sa périphérie de façon 30 amovible. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi de la partie médiane de la chambre cylindrode d'évolution présente au moins une ouverture débouchant dans une chambre d'accès fermée 52 sur le dôme et définissant une plate forme d'accès 48, affectant de préférence une forme cylindrique de révolution. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie supérieure de la chambre d'accès 52 présente un profil de 5 raccordement courbe 54, avec une concavité dirigée vers l'intérieur pour favoriser la circulation des flux d'air. Selon une autre caractéristique de l'invention, le filet additionnel de confort 43, est agencé sensiblement au niveau de ladite plate forme d'accès 48. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un filet périphérique 56 permettant aux opérateurs de rester dans le flux d'air est tendu sur ladite ouverture dans le prolongement de la paroi de la partie conique divergente 40. Selon une autre caractéristique de l'invention, deux filets 15 périphériques 56 se superposent au moins partiellement de façon à autoriser l'accès des opérateurs à la chambre d'évolution. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi intérieure de la chambre conique 40 comporte une margelle d'envol et d'amortissement 58 dont la face intérieure s'étend 20 dans le prolongement de ladite paroi intérieure de la chambre conique 40. L'homogénéité du flux d'air ascendant se déplaçant dans la chambre cylindrode 36 est également favorisée par une bonne recirculation du flux d'air à l'intérieur de la superstructure 25 et infrastructure de l'installation, en traversant la chambre annulaire 20. Cette circulation d'air a été schématisée par diverses flèches sur le dessin annexé. De manière à favoriser cette circulation d'air, la superstructure est équipée d'une saillie centrale profilée de révolution 50 qui est centrée sur 30 l'axe de révolution de la chambre cylindroide d'évolution 36. Avantageusement, cette saillie centrale de révolution 50 affecte la forme générale d'un cône dont la surface latérale est concave avec une concavité dirigée vers l'intérieur de ladite saillie. Pareille disposition permet de favoriser les changements de direction de l'air à la sortie de la chambre cylindrode 36. REVENDICATIONS 1. Simulateur de vol en chute libre, caractérisé en ce qu'il comporte: 5. une chambre inférieure de compression (22): - au voisinage de la périphérie inférieure de laquelle débouchent les sorties d'une pluralité de ventilateurs (24) agencés selon une configuration centripète, et - à la partie supérieure rétrécie de laquelle se trouve agencée une grille de compression (30); une chambre cylindrode (36) définissant un espace d'évolution, qui est située immédiatement au-dessus de la chambre de compression (22), et qui est conçue pour être 15 traversée par un flux homogène d'air ascensionnel présentant un gradient de vitesses régulièrement décroissantes de bas en haut; et une superstructure généralement cylindrique qui enveloppe au moins la chambre d'évolution (14) du simulateur, qui se 20 termine à sa partie supérieure par un dôme (12) coiffant ladite chambre d'évolution du simulateur, et qui est agencée pour favoriser une circulation de l'air quittant la chambre d'évolution, vers le bas en direction des entrées de ventilateurs. 2. Simulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure de la chambre de compression est conformée pour générer un flux homogène d'air afin d'assurer la stabilité de l'opérateur dans la chambre d'évolution. 3. Simulateur selon l'une des revendications 1 et 2, 30 caractérisé en ce que la chambre inférieure de compression (22) comprend une partie basse généralement cylindrique de révolution (26) se prolongeant vers le haut par une partie tronconique (28). il 4. Simulateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour éviter le décollement de la veine d'air le long de la paroi intérieure de la partie tronconique voisine de la grille de compression, ladite paroi intérieure est équipée d'un coude 5 annulaire (32) faisant saillie vers l'intérieur de la chambre de compression (22). 5. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits ventilateurs (24) débouchent sur la paroi de la partie basse généralement cylindrique, avec un 10 écartement angulaire constant. 6. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la grille de compression (30) montée à la partie supérieure de la chambre inférieure de compression (22) est choisie pour engendrer une perte de charge d'environ 150 Pa, 15 en particulier sous la forme d'une grille ayant une ouverture de maille de 500 mm x 500 mm. 7. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la vitesse d'arrivée d'air aux ventilateurs est de l'ordre de 7 m/s et la vitesse de sortie 20 d'air des ventilateurs est de l'ordre de 40 m/s. 8. Simulateur selon l'une des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre cylindroide d'évolution (36) comprend une partie basse généralement cylindrique (38) qui se prolonge vers le haut par une partie généralement conique 25 divergente (40). 9. Simulateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'angle formé par les parois de la partie généralement conique divergente de la chambre cylindrode d'évolution avec la verticale est inférieure à environ 6 . 10. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la chambre cylindroide d'évolution est équipée à chacune de ses parties basse et haute d'un filet de sécurité (42,44). 11. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la chambre cylindroide d'évolution est équipée d'un filet additionnel de confort (43) fixé à sa périphérie de façon amovible. 12. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la paroi de la partie médiane de la chambre cylindroide d'évolution présente au moins une ouverture débouchant dans une chambre d'accès fermée (52) sur le dôme et définissant une plate forme d'accès (48). 13. Simulateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que la chambre d'accès (52) affecte une forme cylindrique de révolution. 14. Simulateur selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que la partie supérieure de la chambre d'accès 15 (52) présente un profil de raccordement courbe (54) avec une concavité dirigée vers l'intérieur pour favoriser la circulation des flux d'air. 15. Simulateur selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le filet additionnel de confort (43) est 20 agencé sensiblement au niveau de ladite plate forme d'accès (48). 16. Simulateur selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'au moins un filet périphérique (56) permettant aux opérateurs de rester dans le flux d'air est tendu 25 sur ladite ouverture dans le prolongement de la paroi de la partie conique divergente (40). 17. Simulateur selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte deux filets périphériques (56) se superposant au moins partiellement de façon à autoriser l'accès des opérateurs 30 à la chambre d'évolution. 18. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la paroi intérieure de la chambre conique (40) comporte une margelle d'envol et d'amortissement (58) dont la face intérieure s'étend dans le prolongement de ladite paroi intérieure de la chambre conique (40). 19. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la chambre cylindroide d'évolution est 5 munie à son bord libre supérieur d'une collerette périphérique (46) destinée à faciliter l'écoulement d'air. 20. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que les vitesses sont réparties dans la chambre cylindroide d'évolution de la manière suivante: 10 partie basse: environ 70 m/s partie médiane: environ 50 m/s partie haute: voisine de la vitesse limite de portance d'environ 45 m/s. 21. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 20, 15 caractérisé en ce que la grille de compression et le filet de sécurité ménagé à la partie basse de la chambre cylindroide d'évolution sont choisis pour déterminer une perte de charge totale d'environ 400 Pa. 22. Simulateur selon l'une des revendications 1 à 21, 20 caractérisé en ce que la surface intérieure du dôme de ladite superstructure est équipée d'une saillie centrale profilée de révolution (50) pour favoriser la circulation d'air, ladite saillie étant centrée sur l'axe de révolution de la chambre cylindroide d'évolution. 23. Simulateur selon la revendication 22, caractérisé en ce que ladite saillie centrale de révolution affecte la forme générale d'un cône dont la surface latérale est concave avec une concavité dirigée vers l'intérieur de ladite saillie.