Brevet FR3081839A1 — publié le 20191206

La présente invention concerne une catapulte électromagnétique à moteur électrique linéaire du genre asynchrone avec induit mobile en forme globale de U inversé destinée à propulser un avion sur le pont d'un navire de type porte-avions. Pour faciliter le montage, le réglage et l'entretien de ces catapultes il est connu de les fabriquer sous forme de tronçons courts qu'il convient ensuite de réunir ensemble dans le navire selon un alignement parfait pour former une seule catapulte sans qu'il se produise de discontinuités au passage de l'induit mobile devant les interfaces des tronçons. L'état de l'art des catapultes électromagnétiques à bord des navires se réduit à la seule réalisation du système EMALS américain dont le prototype est monté sur le porte-avions Gerald Ford. Cette catapulte est également réalisée en tronçons mis bout à bout et alignés entre eux par rapport à la structure du navire à l'aide d'un grand nombre de bielles réglables pour obtenir un alignement parfait. Mais le réglage est délicat car les tronçons comportent chacun deux inducteurs qui se font face et sont séparés par l'induit mobile inséré entre eux. Ce système rend l'alignement tributaire des déformations du navire. Les rapports de suivi du Pentagone font état que des vibrations dangereuses pour les avions sont engendrées par cette catapulte. Les défauts d'alignement des tronçons peuvent participer à la création de vibrations. Les discontinuités aux passages entre tronçons sont dues à deux anomalies 20 physiques, la première, qui a trait à la discontinuité du champ glissant électromagnétique, a trouvé une solution par l'invention décrite dans la demande de brevet FR 18 54 167, la deuxième, dont une solution fait l'objet de la présente invention, est mécanique et liée à la difficulté d'aligner exactement les tronçons dans une structure de navire dont la rectitude ne peut pas être parfaitement stable. 25 En effet, les catapultes modernes sont appelées à transmettre aux avions des poussées longitudinales très importantes, de l'ordre de 1000 kN (100 tonnes), par l'intermédiaire d'une bielle de traction inclinée à environ 450 qui transmet à l'induit de la catapulte une composante verticale, dirigée vers le haut, du même ordre de grandeur que la poussée (figure 5). La même force verticale, cette fois dirigée vers le 30 bas, est transmise au train d'atterrissage de l'avion sur lequel est fixée la bielle de traction. Les trains d'atterrissage sont organisés pour supporter ces efforts grâce à des ressorts, des amortisseurs et des pneumatiques. Le débattement vertical de l'avion dû à ces élasticités peut être important de plusieurs centimètres sans inconvénient, cet écrasement est même mis à profit dans l'avion français Rafale pour redresser son 35 assiette lors de la libération. Il n'en va pas de même pour l'induit de la catapulte qui, soumis à la réaction de ces mêmes efforts, doit rester stable par rapport à son inducteur. Les organes de guidage de l'induit, roulements et/ou glissements, sont donc nécessairement rigides et s'accommodent mal du moindre défaut d'alignement. Dans les catapultes à vapeur, utilisées classiquement jusqu'à présent, le 40 guidage du piston dans le cylindre est très raide mais n'est rendu possible que grâce à la lubrification par la vapeur d'eau sous pression. Dans une catapulte à moteur 2 électrique linéaire le guidage par des galets rigides ou des glissières lubrifiées est nécessaire d'où les exigences accrues sur la qualité du dressage de la voie. Le problème mécanique d'alignement de la voie d'une catapulte est difficile car sa vitesse est du même ordre que celle d'un train à grande vitesse (genre TGV) 5 pour lequel les aboutements classiques de rails assemblés par éclisses sont exclus au profit de la pose de longs rails soudés entre eux selon une technique particulière évitant toute aspérité. Cependant, pour la catapulte, il n'est pas possible de souder les tronçons ente eux car cela ferait perdre tout l'intérêt de leur modularité pour la maintenance. D'autre part, l'espace disponible sur un navire est réduit et le diamètre 10 des roues ou galets de guidage ne peut excéder quelques centimètres (contre 1 m pour des roues de TGV). Avec des petites roues, avec des efforts plus importants (ici 100 t contre REVENDICATIONS1. Catapulte électromagnétique destinée à propulser un avion sur une piste et notamment sur un navire à l'aide d'un moteur électrique linéaire de type asynchrone dont les inducteurs (2) sont fixes et dont l'induit mobile (4) a la forme globale d'un U inversé, caractérisée en ce que : - la catapulte est formée par une succession de tronçons assemblés rigidement entre eux de façon démontable, - chaque tronçon comporte sur toute sa longueur une goulotte métallique (20), ouverte vers le haut, formant l'ossature du moteur linéaire et usinée sur ses faces intérieures pour former des pistes de guidage rectiligne de l'induit (4) adapté à y glisser librement sans jeu vertical ni latéral au moyen d'éléments de roulement ou de glissement, - les goulottes sont usinées aussi sur leurs faces transversales extrêmes pour s'adapter sans jeu aux faces en regard des goulottes adjacentes pour y être assemblées les unes aux autres de manière rigide et démontable, - la face interne inférieure des goulottes est adaptée à recevoir les inducteurs 2 qui y sont fixés. 2. Catapulte électromagnétique selon la revendication 1 dans laquelle les goulottes (20) sont centrées les unes par rapport aux autres à l'aide de pions de centrage (29) en regard d'alésages ajustés usinés dans les goulottes adjacentes. 3. Catapulte électromagnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle les goulottes (20) comportent des pattes latérales percées pour recevoir des boulons et des vis d'assemblage entre elles. 4. Catapulte électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle les inducteurs (2) ont une section globalement trapézoïdale et sont creux pour y ménager une conduite d'air pulsé sur toute la longueur de la catapulte. 5. Catapulte électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle l'induit (4) a une forme globale de U inversé avec des extensions latérales 9 externes destinées à recevoir des organes de roulement ou de glissement pour le guidage sans jeu de l'induit (4) dans les goulottes (20). 6. Catapulte électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 5 dans 5 laquelle les goulottes (20) sont fixées à la structure du navire par l'intermédiaire de coussins amortisseurs (24) capables d'absorber les déformations de cette structure. 7. Catapulte électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 6 dans laquelle les inducteurs (2) sont fixés à des plaques de montage (3) qui sont elles- 10 même fixées aux goulottes (20) en un seul point afin de laisser libre la dilatation thermique des inducteurs dont les noyaux sont plus courts à froid que les goulottes (20) correspondantes. 8. Catapulte électromagnétique selon la revendication 7 dans laquelle les 15 plaques de montage (3) sont guidées dans les goulottes (20) par des cales (22) laissant libre leur dilatation longitudinale de chaque côté de leur point unique de fixation aux goulottes. 20