FR3107870A1 - Semi-rigid peripheral joint pneumatic lift system and corresponding vehicle - Google Patents
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Abstract
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. 1The invention relates to a pneumatic support system (1) for an overwater vehicle (2), the system comprising a blowing means (3) for providing air cushion support and a support rim (4) configured for co-operate with the surface of the water, the lift rim (4) comprising at least one inflatable lift member section (5) receiving air from the blowing means (3), said inflatable member section being on at least one inflatable side. The invention further relates to a corresponding overwater vehicle. Abstract figure: Fig. 1
Description
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.The present invention relates to above-water vehicles comprising in particular a pneumatic lift system with a semi-rigid peripheral joint. The invention relates more particularly to a pneumatic lift system providing lift by means of an air cushion.
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.This type of system makes it possible to reduce the hydraulic drag of the vehicle and the draft, thanks to the elimination of static pressure.
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.In this field, the prior art offers imposing devices consuming a lot of energy. These are in particular hovercraft systems having a flexible skirt as a hull, and a blow-off zone under the flexible skirt with considerable pressure losses below the skirt as the vehicle moves.
Un premier objectif de l’invention est de proposer un système adapté pour réaliser des véhicules de toutes tailles.A first objective of the invention is to propose a system suitable for producing vehicles of all sizes.
Un deuxième objectif est de proposer un système ayant moins de pertes d’énergie que ceux de l’art antérieur.A second objective is to provide a system with less energy loss than those of the prior art.
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.To achieve these objectives, the invention proposes a pneumatic lift system for an above-aquatic vehicle, the system comprising a blowing means for providing lift by an air cushion and a lift perimeter configured to cooperate with the surface of the water, the lift circumference comprising at least one section of inflatable lift element receiving the air from the blowing means, said section of inflatable element being on at least one inflatable side.
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.Advantageously, the system according to a preferred variant allows a strong reduction in hydraulic drag, a significant reduction in fuel consumption, a higher speed with identical propulsion power, an almost non-existent draft (in operation) and therefore suitable for shallow water.
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,
- 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.
- the system further comprises at least one rigid element section on at least one non-inflatable side,
- the system comprises at least one piloting system selected from the group comprising a steering wheel, a handlebar, a tiller; and or
- the system comprises at least one control means selected from the group comprising gas, steering, fin, thrust reverser controls, associated with rigid cable control transmissions (by transmission rods), or hydraulics; and or
- the system comprises two sections of inflatable lift element, preferably front and rear, and two sections of rigid element, preferably lateral, with reference to the movement of the corresponding vehicle; and or
- said rigid element section comprises a vertical panel; and or
- the system further comprises an upper circulation chamber connected upstream to the blowing means and downstream to said at least one section of inflatable element; and or
- the lift perimeter comprises a lower chamber between said sections of inflatable element and of rigid element, and said section of inflatable element opens into the lower chamber; and or
- the blowing means comprises a centrifugal or axial compressor, or a scoop associated with at least one aerial propulsion propeller; and or
- the system includes at least one lower flotation structure.
L’invention porte en outre sur un véhicule sus-aquatique comprenant un système de sustentation pneumatique selon l’invention.The invention further relates to an above-water vehicle comprising a pneumatic lift system according to the 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:The invention will be further detailed by the description of non-limiting embodiments, and on the basis of the appended figures illustrating preferred embodiments of the invention, among which:
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.The invention relates to a pneumatic lift system 1 for an above-aquatic vehicle 2. This system is configured to provide lift by means of an air cushion. Thus, this type of system 1 makes it possible to reduce the hydraulic drag of the vehicle 2 and the draft.
L’invention propose une structure simplifiée adaptée pour réaliser des véhicules de toutes tailles. Il s’agit notamment de motoglisseurs.The invention proposes a simplified structure suitable for making vehicles of all sizes. These include mopeds.
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.The system 1 comprises a blowing means 3 to achieve lift by air cushion. In particular, it is a compressor, such as a centrifugal or axial compressor. The compressor is a simplified means of blowing, but effective within the scope of the invention.
Le compresseur peut être entrainé par une énergie thermique ou électrique.The compressor can be driven by thermal or electrical energy.
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.Alternatively or in combination, the air-powered motor sliders P can be equipped with a scoop 3a which, by deflecting a small part of the air from the thrust of the propeller 1a, performs the blowing function. In this variant, the compressor may be unnecessary. The power of engine M associated with propeller 1a is used. This arrangement is configured so that there is sufficient air to inflate the cushions and provide lift.
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.The system 1 further comprises a support perimeter 4 configured to cooperate with the surface of the water. The lift circumference 4 comprises at least one inflatable lift element section 5 receiving the air from the blowing means 3. This is in particular at least one longitudinal air cushion. By “inflatable element” is meant a structure including a flexible wall enclosing an inflation chamber which can be inflated by the air from the blowing means 3 so that the flexible wall extends and the inflation chamber increases in 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.In particular, said inflatable element section 5 is arranged on at least one inflatable side. The inflatable elements form a first seal trapping pressurized air in the perimeter of the lift. For example, a longitudinal air cushion occupies an entire side.
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.More particularly, the lifting circumference 4 has a rectangular shape, for example in the form of a frame, with a front part, a rear part, a right part and a left part (or side parts), with reference to the displacement 2a of the vehicle 2 corresponding.
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.Preferably, the system comprises a horizontal platform 6 such as a panel above the support perimeter 4. The platform 6 supports the blowing means 3, at least one seat 7 of the user and the guide means 7a. In particular, the platform 6 - support perimeter 4 assembly forms a flat and rectangular shell.
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.Thus, according to a variant, the system 1 further comprises a saddle structure 7 to straddle associated with a handlebar guide means 7a. This is, for example, a frame structure on which is attached a saddle and a handlebar. The handlebar is associated with a steering control system such as a rudder or a blower deflector of the blowing means 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.This structure of saddle 7 and handlebar 7a makes it possible to limit the size on the vehicle and to have sensations of movement on a jet ski.
Alternativement, le système comprend un autre un système de pilotage que le guidon, par exemple un volant ou une barre franche.Alternatively, the system comprises a steering system other than the handlebar, for example a steering wheel or a tiller.
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.Furthermore, the system comprises at least one control means which can be a gas, steering, drift or thrust reverser control. These controls can be associated with rigid cable control transmissions (by transmission rods), or by hydraulic control.
Le poste de pilotage peut être aménagé selon les besoins.The cockpit can be arranged as required.
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.According to a variant, the system 1 further comprises an upper circulation chamber 8 connected upstream to the blowing means 3, and downstream to said at least one section of inflatable element 5. In particular, the upper chamber 8 is arranged substantially above or at the upper part of the lift circumference 4. The section/thickness of the upper chamber is designed to increase the pressure applied in said at least one inflatable element section.
La chambre supérieure définit 8 un ou plusieurs couloirs de pression. Ledit couloir peut être central, latéral ou extérieur par une canalisation spécifique.The upper chamber defines 8 one or more pressure corridors. Said corridor can be central, lateral or external by a specific channel.
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.The section of inflatable element 5 makes it possible to raise the lifting circumference 4 by counteracting the static pressure, in order to limit the hydraulic drag of the vehicle 2 and the draft. However, having air cushions all around the perimeter would lead to air and pressure losses below the air cushions which would decrease the pressure of system 1 and would require supplying more blowing.
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.Thus, according to a variant, the system further comprises at least one rigid element section 9, preferably on at least one non-inflatable side, in particular a lateral side. More particularly, the rigidity is understood at least around a vertical direction, from the inside to the outside. In this variant, the lower part of the rigid element section 9 extends substantially at the same level or below the level of the lower part of the inflatable element section 5.
En particulier, ladite section d’élément rigide 9 comprend un panneau vertical. Ainsi, le panneau s’étend sensiblement en dessous des coussins gonflables.In particular, said section of rigid element 9 comprises a vertical panel. Thus, the panel extends substantially below the airbags.
Les éléments rigides permettent d’emprisonner l’air sous la coque.The rigid elements allow the air to be trapped under the shell.
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.The shape and/or depth of the wall may vary depending on the use (heavy sea or search for speed). Preferably, the panel has a rounded shape corresponding to the cushions of air inflated at a zone of cooperation between the panel and the air cushion. In particular, the front and rear ends of the panel have a rounded shape corresponding to the inflated air cushions. This makes it possible to better protect the air cushions by masking them, and to improve the hydrodynamics in these places.
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.In the preferred variant, the system 1 comprises two sections of inflatable lift element 5, preferably front and rear, and two sections of rigid element 9, preferably lateral, with reference to the displacement 2a of the corresponding vehicle. In particular, there are two sections of inflatable lift element 5 front and rear, and two sections of rigid element 9 on the side.
Le pourtour de sustentation 4 forme ainsi un joint périphérique semi-rigide.The lifting perimeter 4 thus forms a semi-rigid peripheral joint.
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.The section of rigid element 9 makes it possible to maintain a part of the lifting circumference 4 below the water level so as to limit the losses of air and pressure at this location, and thus limit the needs for blowing and increase system efficiency 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.In particular, the lift perimeter 4 comprises a lower chamber 10 between said sections of inflatable element 5 and of rigid element 9. Furthermore, said section of inflatable element 5 opens into the lower chamber 10. The lower chamber is open down, as can be seen in Figure 4, in particular over its entire 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.The lower chamber 10 is thus arranged between the sections of inflatable element 5. The air which comes from the blowing means 3 and which emerges into said sections of inflatable element 5, then emerges into the lower chamber 10. Preferably, the airbags have an adjustable orifice 11 opposite the lower chamber 10. The adjustable orifices 11 allow the vehicle to be balanced. Orifice 11 includes, for example, a flow control valve. An orifice 11 is preferably provided in the middle of each cushion.
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.In a variant that can be illustrated by Figure 5, the air cushion (5) is fixed, in particular longitudinally in a lateral direction, by interposing wedges 5a at several fixing points, using for example screws 5b associated with 5c threads. The wedges 5a can be inserted between the screws 5b and the threads 5c. The space between the wedges 5a constitutes passage points for the air from the cushion (5) to the lower chamber 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.The wedges 5a can be of different thicknesses in order to adjust the air flow. Thinner 5a wedges further reduce airflow.
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.The lower chamber 10 defines a pressure zone making it possible to support the system 1 by limiting the losses of air on the sides thanks to said section of rigid element 9. The pressure under the shell is preferably between 10 and 20 g/cm2 , preferably 15 g/cm2.
La plateforme et l’épaisseur des coussins seront dimensionnés suivant l’utilisation prévue (lac, mer) et les charges emportées.The platform and the thickness of the cushions will be sized according to the intended use (lake, sea) and the loads carried.
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.According to a variant, the system 1 further comprises at least one flotation structure 12, for example lower. In particular, these are two 12 flotation structures in the lower chamber. The structures can comprise one or more flotation elements such as wood or floating plastic, for example polystyrene. Two masses of flotation structures 12 are for example provided (only one being illustrated in FIG. 4). The flotation structures 12 keep the system above the water when the engines are stopped.
Le système peut peser environ 60 à 80 kg.The system can weigh about 60-80 kg.
Le système s’applique aussi bien aux véhicules à propulsion sous-marine qu’aux véhicules à propulsion aérienne.The system applies to both underwater propulsion vehicles and air propulsion vehicles.
L’invention concerne en outre un véhicule sus-aquatique comprenant un système de sustentation pneumatique tel que décrit précédemment.The invention further relates to an above-water vehicle comprising a pneumatic lift system as described above.
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.The vehicle may include a drive means, for example a propeller or another motor such as in the prior art. In particular, an outboard motor attachment structure 13 may be provided for this purpose.
Le véhicule peut peser environ 180 à 250 kg.The vehicle can weigh around 180 to 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.For a 250 kg vehicle, and a pressure area of 200x120 cm (24000 cm²), a pressure of 10.41g/cm² is required. A compressor that can supply more than this pressure allows system 1 to operate.
Des deux structures de flottaison 12 en polystyrène de 230x45x15 cm représentent 30500 cm3 ou 310 litres de flottabilité pouvant soutenir 310 kg.Of the two polystyrene flotation structures 12 of 230x45x15 cm represent 30500 cm3 or 310 liters of buoyancy which can support 310 kg.
Les dimensions et masses données ainsi que les dessins sont ceux d’un prototype existant, fabriqué pour éprouver le système en question.The dimensions and weights given as well as the drawings are those of an existing prototype, manufactured to test the system in question.
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FR3107870B1 (en) | 2023-01-20 |
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