Brevet FR3107870A1 — publié le 20210910

L’invention concerne un système de sustentation pneumatique (1) pour véhicule sus-aquatique (2), le système comprenant un moyen de soufflage (3) pour réaliser une sustentation par coussin d’air et un pourtour de sustentation (4) configuré pour coopérer avec la surface de l’eau, le pourtour de sustentation (4) comprenant au moins une section d’élément gonflable (5) de sustentation recevant l’air du moyen de soufflage (3), ladite section d’élément gonflable étant sur au moins un côté gonflable. L’invention porte en outre sur un véhicule sus-aquatique correspondant. Figure de l’abrégé : Fig. 1 Système de sustentation pneumatique à joint périphérique semi-rigide et véhicule correspondant La présente invention a trait aux véhicules sus-aquatiques comprenant en particulier un système de sustentation pneumatique à joint périphérique semi-rigide. L’invention concerne plus particulièrement un système de sustentation pneumatique réalisant une sustentation par coussin d’air. Ce type de système permet de diminuer la trainée hydraulique du véhicule et le tirant d’eau, grâce à la suppression de la pression statique. Dans ce domaine, l’art antérieur propose des dispositifs imposants consommant beaucoup d’énergie. Il s’agit en particulier de systèmes d’aéroglisseur ayant une jupe flexible en guise de coque, et une zone de soufflage sous la jupe flexible avec des pertes de pressions considérables en dessous de la jupe à mesure que le véhicule se déplace. Un premier objectif de l’invention est de proposer un système adapté pour réaliser des véhicules de toutes tailles. Un deuxième objectif est de proposer un système ayant moins de pertes d’énergie que ceux de l’art antérieur. Pour atteindre ces objectifs, l’invention propose un système de sustentation pneumatique pour véhicule sus-aquatique, le système comprenant un moyen de soufflage pour réaliser une sustentation par coussin d’air et un pourtour de sustentation configuré pour coopérer avec la surface de l’eau, le pourtour de sustentation comprenant au moins une section d’élément gonflable de sustentation recevant l’air du moyen de soufflage, ladite section d’élément gonflable étant sur au moins un côté gonflable. Avantageusement, le système selon une variante préférée permet une forte diminution de la trainée hydraulique, une diminution importante de la consommation de carburant, une vitesse supérieure avec une puissance de propulsion identique, un tirant d’eau quasi-inexistant (en fonctionnement) et donc adapté aux eaux peu profondes. Selon d’autres aspects pris isolément, ou combinés selon toutes les combinaisons techniquement réalisables: le système comprend en outre au moins une section d’élément rigide sur au moins un côté non-gonflable, la partie inférieure de la section d’élément rigide s’étendant sensiblement au même niveau ou en dessous du niveau de la partie inférieure de la section d’élément gonflable; et/ou le système comprend au moins un système de pilotage sélectionné dans le groupe comprenant un volant, un guidon, une barre franche; et/ou le système comprend au moins un moyen de commande sélectionné dans le groupe comprenant des commandes à gaz, de direction, à dérive, à inverseur de poussée, associés à des transmissions de commandes à câble rigide (par bielles de transmissions), ou hydraulique; et/ou le système comprend deux sections d’élément gonflable de sustentation, de préférence avant et arrière, et deux sections d’élément rigide de préférence latérales, en référence au déplacement du véhicule correspondant; et/ou ladite section d’élément rigide comprend un panneau vertical; et/ou le système comprend en outre une chambre supérieure de circulation connectée en amont au moyen de soufflage et en aval à ladite au moins une section d’élément gonflable; et/ou le pourtour de sustentation comprend une chambre inférieure entre lesdites sections d’élément gonflable et d’élément rigide, et ladite section d’élément gonflable débouche dans la chambre inférieure; et/ou le moyen de soufflage comprend un compresseur centrifuge ou axial, ou une écope associée à au moins une hélice de propulsion aérienne; et/ou le système comprend au moins une structure de flottaison inférieure. L’invention porte en outre sur un véhicule sus-aquatique comprenant un système de sustentation pneumatique selon l’invention. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non-limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des modes de réalisation préférés de l’invention, parmi lesquelles: la figure 1 est une vue dans l’espace d’un véhicule incluant un système de sustentation selon une variante préférée de l’invention; la figure 2 est une vue de côté du système de sustentation illustré en figure 1; la figure 3 est une vue dans l’espace illustrant le dessus du pourtour de sustentation du système illustré en figures 1 et 2; la figure 4 est une vue dans l’espace illustrant le dessous du pourtour de sustentation du système illustré en figures 1 à 3; la figure 5 est une vue de côté d’une fixation de coussin d’air pour un système selon une variante préférée; la figure 6 est une vue de côté d’un système de sustentation selon une autre variante préférée de l’invention; et la figure 7 est une vue de face du système de sustentation de la figure 6. L’invention concerne un système de sustentation pneumatique 1 pour véhicule sus-aquatique 2. Ce système est configuré pour réaliser une sustentation par coussin d’air. Ainsi, ce type de système 1 permet de diminuer de la trainée hydraulique du véhicule 2 et le tirant d’eau. L’invention propose une structure simplifiée adaptée pour réaliser des véhicules de toutes tailles. Il s’agit notamment de motoglisseurs. Le système 1 comprend un moyen de soufflage 3 pour réaliser une sustentation par coussin d’air. En particulier, il s’agit d’un compresseur, tel qu’un compresseur centrifuge ou axial. Le compresseur est un moyen simplifié de soufflage, mais efficace dans le cadre de l’invention. Le compresseur peut être entrainé par une énergie thermique ou électrique. Alternativement ou en combinaison, les motoglisseurs à propulsion aériennes P peuvent être équipés d'une écope 3a qui, en déviant une petite partie de l’air de la poussée de l’hélice 1a, assure la fonction de soufflage. Dans cette variante, le compresseur peut s’avérer inutile. La puissance du moteur M associé à l’hélice 1a est utilisée. Cet agencement est configuré pour que l’air soit suffisant pour gonfler les coussins et assurer la sustentation. Le système 1 comprend en outre un pourtour de sustentation 4 configuré pour coopérer avec la surface de l’eau. Le pourtour de sustentation 4 comprend au moins une section d’élément gonflable de sustentation 5 recevant l’air du moyen de soufflage 3. Il s’agit en particulier d’au moins un coussin d’air longitudinal. Par «élément gonflable» est entendu une structure incluant une paroi flexible renfermant une chambre de gonflage pouvant être gonflée par l’air du moyen de soufflage 3 de sorte que la paroi flexible s’étende et que la chambre de gonflage augmente en volume. En particulier, ladite section d’élément gonflable 5 est disposée sur au moins un côté gonflable. Les éléments gonflables forment un premier joint d’étanchéité emprisonnant l’air sous pression dans le pourtour de sustentation. Par exemple, un cousin d’air longitudinal occupe tout un côté. Plus particulièrement, le pourtour de sustentation 4 a une forme rectangulaire, par exemple sous forme de cadre, avec une partie avant, une partie arrière, une partie droite et une partie gauche (ou parties latérales), en référence au déplacement 2a du véhicule 2 correspondant. De préférence, le système comprend une plateforme 6 horizontale telle qu’un panneau au-dessus du pourtour de sustentation 4. La plateforme 6 supporte le moyen de soufflage 3, au moins une assise 7 de l’utilisateur et le moyen de guidage 7a. En particulier, l’ensemble plateforme 6 - pourtour de sustentation 4 forme une coque plate et rectangulaire. Ainsi, selon une variante, le système 1 comprend en outre une structure de selle 7 à enfourcher associée à un moyen de guidage à guidon 7a. Il s’agit par exemple d’une structure à armatures sur laquelle est solidarisée une selle ainsi qu’un guidon. Le guidon est associé à un système de contrôle de direction tel qu’un gouvernail ou un déflecteur du souffle du moyen de soufflage 3. Cette structure de selle 7 et guidon 7a permet de limiter l’encombrement sur le véhicule et d’avoir des sensations de déplacement en scooter des mers. Alternativement, le système comprend un autre un système de pilotage que le guidon, par exemple un volant ou une barre franche. Par ailleurs, le système comprend au moins un moyen de commande pouvant être une commande à gaz, de direction, à dérive, à inverseur de poussée. Ces commandes peuvent être associées à des transmissions de commandes à câble rigide (par bielles de transmissions), ou par commande hydraulique. Le poste de pilotage peut être aménagé selon les besoins. Selon une variante, le système 1 comprend en outre une chambre supérieure de circulation 8 connectée en amont au moyen de soufflage 3, et en aval à ladite au moins une section d’élément gonflable 5. En particulier, la chambre supérieure 8 est disposée sensiblement au-dessus ou à la partie supérieure du pourtour de sustentation 4. La section/épaisseur de la chambre supérieure est étudiée pour augmenter la pression appliquée dans ladite moins une section d’élément gonflable. La chambre supérieure définit 8 un ou plusieurs couloirs de pression. Ledit couloir peut être central, latéral ou extérieur par une canalisation spécifique. La section d’élément gonflable 5 permet de surélever le pourtour de sustentation 4 en contrecarrant la pression statique, pour limiter la trainée hydraulique du véhicule 2 et le tirant d’eau. Cependant, disposer des coussins d’air tout autour du pourtour entrainerait des pertes d’air et de pression en dessous des coussins d’air ce qui diminuerait la pression du système 1 et obligerait à alimenter davantage en soufflage. Ainsi, selon une variante, le système comprend en outre au moins une section d’élément rigide 9, de préférence sur au moins un côté non-gonflable, en particulier un côté latéral. Plus particulièrement, la rigidité s’entend au moins autour d’une direction verticale, de l’intérieur vers l’extérieur. Dans cette variante, la partie inférieure de la section d’élément rigide 9 s’étend sensiblement au même niveau ou en dessous du niveau de la partie inférieure de la section d’élément gonflable 5. En particulier, ladite section d’élément rigide 9 comprend un panneau vertical. Ainsi, le panneau s’étend sensiblement en dessous des coussins gonflables. Les éléments rigides permettent d’emprisonner l’air sous la coque. La forme et/ou la profondeur de la paroi peut varier en fonction de l’utilisation (mer houleuse ou recherche de vitesse). De préférence, le panneau a une forme arrondie correspondant aux cousins d’air gonflés à une zone de coopération entre le panneau et le coussin d’air. En particulier, les extrémités avant et arrière du panneau ont une forme arrondie correspondant aux cousins d’air gonflés. Ceci permet de mieux protéger les coussins d’air en les masquant, et d’améliorer l’hydrodynamique à ces endroits. Dans la variante préférée, le système 1 comprend deux sections d’élément gonflable de sustentation 5, de préférence avant et arrière, et deux sections d’élément rigide 9 de préférence latérales, en référence au déplacement 2a du véhicule correspondant. En particulier, il s’agit de deux sections d’élément gonflable de sustentation 5 avant et arrière, et deux sections d’élément rigide 9 latérales. Le pourtour de sustentation 4 forme ainsi un joint périphérique semi-rigide. La section d’élément rigide 9 permet de maintenir une partie du pourtour de sustentation 4 en dessous du niveau de l’eau de sorte à limiter les pertes d’air et de pression à cet endroit, et ainsi limiter les besoins de soufflage et augmenter l’efficacité du système 1. En particulier, le pourtour de sustentation 4 comprend une chambre inférieure 10 entre lesdites sections d’élément gonflable 5 et d’élément rigide 9. Par ailleurs, ladite section d’élément gonflable 5 débouche dans la chambre inférieure 10. La chambre inférieure est ouverte vers le bas, comme on peut le voir en figure 4, en particulier sur toute sa surface. La chambre inférieure 10 est ainsi disposée entre les sections d’élément gonflable 5. L’air qui vient du moyen de soufflage 3 et qui débouche dans lesdites sections d’élément gonflable 5, débouche ensuite dans la chambre inférieure 10. De préférence, les coussins gonflables ont un orifice réglable 11 en regard de la chambre inférieure 10. Les orifices réglables 11 permettent d’équilibrer le véhicule. L’orifice 11 comprend par exemple une valve de régulation de débit. Un orifice 11 est de préférence prévu au milieu de chaque coussin. Dans une variante pouvant être illustrée par la figure 5, le coussin d’air (5) est fixé, en particulier longitudinalement dans une direction latérale, en interposant des calles 5a à plusieurs points de fixation, en utilisant par exemple des vis 5b associées à des taraudages 5c. Les calles 5a peuvent être intercalées entre les vis 5b et les taraudages 5c. L’espace entre les calles 5a constitue des points de passage de l’air du coussin (5) vers la chambre inférieure 10. Les calles 5a peuvent être de différentes épaisseurs de façon à régler le débit d’air. Des calles 5a plus minces réduisent davantage le passage de l’air. La chambre inférieure 10 définit une zone de pression permettant de soutenir le système 1 en limitant les pertes d’air sur les côtés grâce à ladite section d’élément rigide 9. La pression sous coque est de préférence comprise entre 10 et 20 g/cm2, de préférence 15 g/cm2. La plateforme et l’épaisseur des coussins seront dimensionnés suivant l’utilisation prévue (lac, mer) et les charges emportées. Selon une variante, le système 1 comprend en outre une au moins une structure de flottaison 12, par exemple inférieure. Il s’agit en particulier de deux structures de flottaison 12 dans la chambre inférieure. Les structures peuvent comprendre un ou plusieurs éléments de flottaison tels que du bois ou du plastique flottant, par exemple du polystyrène. Deux masses de structures de flottaison 12 sont par exemple prévues (une seule étant illustrée en figure 4). Les structures de flottaison 12 permettent de maintenir le système au-dessus de l’eau lorsque les moteurs sont à l’arrêt. Le système peut peser environ 60 à 80 kg. Le système s’applique aussi bien aux véhicules à propulsion sous-marine qu’aux véhicules à propulsion aérienne. L’invention concerne en outre un véhicule sus-aquatique comprenant un système de sustentation pneumatique tel que décrit précédemment. Le véhicule peut comprendre un moyen d’entrainement par exemple à hélice ou autre moteur tel que dans l’art antérieur. En particulier, une structure de fixation 13 de moteur de hors-bord peut être prévue à cet effet. Le véhicule peut peser environ 180 à 250 kg. Pour un véhicule de 250 kg, et une zone de pression de 200x120 cm (24000 cm²), il faut une pression de 10.41g/cm². Un compresseur pouvant alimenter plus que cette pression permet de faire fonctionner le système 1. Des deux structures de flottaison 12 en polystyrène de 230x45x15 cm représentent 30500 cm3 ou 310 litres de flottabilité pouvant soutenir 310 kg. Les dimensions et masses données ainsi que les dessins sont ceux d’un prototype existant, fabriqué pour éprouver le système en question. Système de sustentation pneumatique (1) pour véhicule sus-aquatique (2), le système comprenant un moyen de soufflage (3) pour réaliser une sustentation par coussin d’air et un pourtour de sustentation (4) configuré pour coopérer avec la surface de l’eau, le pourtour de sustentation (4) comprenant au moins une section d’élément gonflable (5) de sustentation recevant l’air du moyen de soufflage (3), ladite section d’élément gonflable étant sur au moins un côté gonflable. Système de sustentation pneumatique selon la revendication précédente, comprenant en outre au moins une section d’élément rigide (9) sur au moins un côté non-gonflable, la partie inférieure de la section d’élément rigide (9) s’étendant sensiblement au même niveau ou en dessous du niveau de la partie inférieure de la section d’élément gonflable (5). Système de sustentation pneumatique selon l’une des revendications précédentes, comprenant une structure de selle (7) à enfourcher associée à un moyen de guidage à guidon (7a). Système de sustentation pneumatique selon l’une des revendications précédentes, comprenant deux sections d’élément gonflable (5) de sustentation, de préférence avant et arrière, et deux sections d’élément rigide (9) de préférence latérales, en référence au déplacement du véhicule (2) correspondant. Système de sustentation pneumatique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite section d’élément rigide (9) comprend un panneau vertical. Système de sustentation pneumatique selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une chambre supérieure (8) de circulation connectée en amont au moyen de soufflage (3) et en aval à ladite au moins une section d’élément gonflable (5). Système de sustentation pneumatique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le pourtour de sustentation (4) comprend une chambre inférieure (10) entre lesdites sections d’élément gonflable (5) et d’élément rigide (9), et dans lequel ladite section d’élément gonflable (5) débouche dans la chambre inférieure (10). Système de sustentation pneumatique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de soufflage (3) comprend un compresseur centrifuge ou axial, ou une écope associée à au moins une hélice de propulsion aérienne. Système de sustentation pneumatique selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins une structure de flottaison (12) inférieure. Véhicule sus-aquatique comprenant un système de sustentation pneumatique selon l’une des revendications précédentes.