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APPAREIL D AMARRAGE AVEC MECANISME DE DEGAGEMENT AUTOMATIQUE APPLICABLE
NOTAMMENT AUX CHARIOTS DE LANCEMENT DES AVIONS.
Cette invention a pour objet un appareil d'amarrage perfectionné spécialement étudié en vue de se prêter à un dégagement automatique quand une force prédéterminée tendant à séparer un engin ou objet retenu (tel qu'un avion) agit pendant un laps de temps minimum donné.
Parmi les applications de cet appareil, on peut mentionner l'a- marrage ou retenue temporaire d'un avion sur un chariot de lancement pourvu de roues dans l'hypothèse où il est essentiel que l'appareil d'amarrage main- tienne en sécurité l'avion sur ce chariot dans la position de décollage jus- qu'à ce que ce'chariot ait atteint une vitesse à laquelle les forces de pous- sée ascensionnelle qui s'exercent sur les ailes soient suffisantes pour sup- porter 1-'avion en vol et jusqu'à ce que ces forces aient été continuellement entretenues pendant un lamps de temps ayant une durée telle qu'elles ne ré- sultent pas uniquement d'une bourrasque agissant sur les ailes de l'avion ou d'une relaxation temporaire du poids de 1-'avion par suite du passage du
cha- riot roulant sur une partie-inégale ou bosselée du terrain de 1-'aérodrome.
Cet appareil d'amarrage tel que le prévoit l'invention comprend un verrou étudié pour venir en prise avec un organe d'enclenchement prévu sur l'objet ou l'engin amarré' et pour être dégagé de façon à le libérer un pêne associé mécaniquement avec ce verrou,, un dispositif pour appliquer à ce pêne une force chargeuse qui tende à le maintenir élastiquement dans la position de verrouillage, enfin un dispositif pour retarder le mouvement du pêne vers la position de déverrouillage de façon telle que cette position ne soit atteinte qu'après qu'une force appliquée de l'extérieur et tendant à dégager l'organe d'enclenchement du verrou et ayant une puissance suffisante pour vaincre cette force chargeuse agisse pendant un laps de temps prédéter- miné.
Le dispositif de retardement du mouvement du pêne est étudié pour
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n'agir que dans un seul sens du mouvement de ce pêne,de telle sorte que, si la force extérieure en question, qui'tend à dégager le verrou, cesse avant son dégagement, le pêne soit rapidement ramené à sa position initiale par l'action de la force chargeuse et que le verrou demeure engagé.
Un mode de réalisation de l'invention est décrit ci-après en regard des dessins schématiques annexés qui montrent deux modes d'amarrage d'un avion sur un chariot de lancement comme décrit dans un brevet anglais appartenant à la même société et déposé le 19 octobre 1949 sous le ? 26.851/ 1949.
Dans ces dessins:-
La figure 1 est une vue en coupe verticale partielle du berceau de support d'un avion, ce berceau faisant partie du chariot de lancement en question.
La figure 2 est une vue de détail en coupe montrant les positions relatives des parties du verrou en position dégagée.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un montant fai- sant partie d'une variante de réalisation possible de l'invention.
Les figures 4, 5 et 6 en sont des vues en coupe transversale dessinées à plus grande échelle et faites respectivement à la hauteur des li- gnes IV-IV, V-V et VI-VI de la figure 3.
La figure 7 est une vue de détail dessinée à plus grande échelle montrant une partie de ce qui est représenté par la figure 3.
La construction que montre la figure 1 comprend un berceau trans- versal 10 incorporé à la structure du chariot (non représenté) dont il a été parlé et un bâti entretoisé 11 monté sur ce berceau 10. Ce bâti 11 comporte de chaque côté du berceau 10 un montant ou pilier 12 pourvu, à son extrémité supérieure, d'une rotule 13 formant pivot dressée vers le haut et sur laquelle l'avion peut être supporté au moyen d'une douille 14 dans la position conve- nant au décollage. La paroi inférieure du corps de l'avion est schématisée par le trait mixte 15. Les montants 12 sont disposés de manière à pouvoir coulis- ser dans deux manchons verticaux 16 faisant partie du berceau 10.
Les parties inférieures des montants 12 sont filetées et portent des écrous fiyesl7, de sorte qu'un degré limité de réglage initial du bâti par rapport au berceau 10 peut être obtenu en faisant tourner des volants 18 prévus aux extrémités in- férieures des montants 12.
Dans la partie centrale du bâti 11 est assujetti un pêne 19 mon- té coulissant dans un boisseau vertical 20 faisant partie du berceau 10. L'ex- trémité inférieure de ce pêne 19 porte une traverse 21 formant butée et por- tant à chaque bout contre l'extrémité d'un ressort 22 comprimé entre cette butée et un siège d'appui 23 prévu sur la face de dessous du berceau 10.Là construction est étudiés de telle sorte que les ressorts 22 poussent le pêne 19 vers le bas. La position de la traverse 21 sur le pêne 19-peut être réglée au moyen d'un écrou noyé 24, ce qui permet de faire varier le degré de pres- sion exercée vers le bas sur le pêne 19 par les ressorts 22.
Le boisseau 20 du pêne 19 se prolonge vers le haut pour former un manchon qui enveloppe le verrou. Celui-ci est constitué par plusieurs segments 25 ayant collectivement une forme annulaire et présentant un épau- lement 26 faisant saillie vers l'intérieur et se logeant au-dessous de la tête 27 en forme de champignon du pêne 19 quand le verrou est engagé.
L'avion est muni, sur la paroi inférieure de son fuselage, d'un organe d'enclenchement faisant saillie vers le bas et affectant la forme d'un champignon retourné 28, et d'une bride annulaire pendante 29, concentrique à ce champignon 28. Les segments 25 du verrou sont également munis de brides, de sorte qu'ils présentent collectivement un deuxième épaulement 30 orienté vers l'intérieur et destiné, quand le verrou est engagé, à se loger derrière la face supérieure de la tête retournée du champignon d'enclenchement 28 so- lidaire de la paroi de l'avion, les segments 25 étant maintenus en position engagée du fait qu'ils sont enveloppés par le manchon solidaire du boisseau
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20 du pêne 19.
Quand ce dernier est libéré, une force agissant vers le haut et tendant à soulever l'avion fait tout d'abord que l'organe d'enclenche- ment 28 soulève les segments 25 du verrou jusqu'à ce qu'ils soient libérés de l'extrémité du manchon 20, après quoi ils peuvent se dilater suffisam- ment pour dégager l'organe 28 en permettant ainsi à l'avion de s'élever librement à partir du chariot. Cette position des organes du verrou à ce stade du fonctionnement est mise en évidence par la figure 2.
L'engagement initial de l'organe d'enclenchement 28 en forme de champignon est assuré par la pression dirigée vers le bas qui est exer- cée par la bride annulaire pendante 29 contre les faces externes 31 conve- nablement inclinées des segments 25 du verrou, ce qui permet à ce dernier de se fermer sur l'organe 28.
Au cours du fonctionnement., le chariot est propulsé le long du sol jusque a ce que la vitesse de l'air soit telle que les forces ascension- nelles agissant sur les ailes de l'avion aient atteint une valeur excédant le total représenté par le poids de l'avion et par les forces chargeuses agissant vers le bas qui sont appliquées par les ressorts comprimés 22 sur le pêne 19. A ce moment,, les forces dirigées vers le haut qui agissent sur le pêne 19 soumettent ce dernier à une traction dirigée vers le haut, ce qui a pour effet de dilater les segments 25 du verrou et de libérer l'avion en vue de son décollage.
Cependant, pour empêcher que l'organe d'enclenchement ne soit libéré prématurément par la force agissant vers le haut provenant d'une bourrasque ou due à la relaxation momentanée du poids de l'avion sur sa monture par suite du passage du chariot sur une partie irrégulière du terràin de l'aérodrome, un amortisseur ou "dash-pot" est relié mécanique- ment au pêne 19 de fagon telle que son mouvement vers la position libérée exige un certain laps de temps minimum (par exemple dix secondes). Il en résulte que l'avion ne peut être libéré qu'après que les forces qui agis- sent sur ses ailes ont exercé une poussée continue pendant tout ce laps de temps.
L'amortisseur ou "dash-pot" en question est constitué par une partie du boisseau 20 qui est enveloppée par deux parties espacées 32 et 33 formant un cylindre dans lequel un piston 34 fixé au pêne 19 peut se mouvoir. Ce cy- lindre est rempli d'huile et communique entre ses extrémités respectives par un conduit 35 dans lequel l'écoulement du liquide est réglé par un pointeau 36.
Grâce à cette construction, la vitesse du mouvement ascendant du pêne 19 est fonction de la position du pointeau 36.' L'amortisseur ou "dash-pot" est étudié de manière à ne fonctionner que dans un seul sens, afin que le pêne 19 soit immédiatement ramené à sa position initiale par les ressorts chargeurs 22 aussitôt qu'une force de poussée ascensionnelle simplement transitoire a cessé de se manifester. Il est prévu à cet effet dans le pis- ton 34 un clapet 37 ne laissant passer l'huile que dans un seul sens. L'hui- le qui se trouve dans le cylindre franchit librement ce clapet 37 quand le pêne 19 se déplace vers le bas.
La variante de construction de cet appareil de fixation à dé- gagement automatique qui est représentée par les figures 3 à 7 a été spécia- lement conçue pour trouver son application sur le chariot de lancement dé- crit dans le brevet anglais déjà cité et déposé sous le n 26.851/1949, cet appareil étant incorporé à la structure du montant vertical unique sur le- quel l'avion est supporté dans ce cas. Dans la figure 3,ce montant verti- cal est désigné par 40, et ses points d'articulation sur les biellettes parallèles du bâti assurant son support par le chariot sont représentés en 41 et 42.
Le montant 40 délimite sur la majeure partie de sa longueur un cylindre 43 formant le logement d'un piston 44 muni d'un prolongement tubu- laire 45 dirigé vers le haut et faisant saillie au delà du sommet du cylin- dre où il fait corps avec un embout ou bout mâle 46 dont l'axe longitudinal coïncide avec celui du cylindre 43. L'extrémité supérieure du cylindre 43 est munie d'un chapeau 47 en forme de manchon épousant exactement le prolon- gement 45 du piston 44. Un ressort à boudin 48 (appelé ci-après le "ressort principal") est enroulé autour du prolongement 45 du piston 44. Ce ressort'
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est destiné à être comprimé entre la face supérieure du piston 44 et un écrou annulaire 49 vissé dans la partie supérieure de la capacité du cylindre 43.
Cet écrou 49 est réglé jusqu'à ce que la force axiale exercée par le ressort comprimé 48 soit égale au poids de l'avion qui doit être lancé ou catapulté.
A travers le montant 40 et le piston 44 passe coaxialement un arbre 51 traversant une cavité coaxiale 50 pratiquée dans la face inférieure de l'embout 46. Cet arbre 51 est pourvu, à son extrémité inférieure, d'un vo- lant de manoeuvre 52 et est goupillé, en un endroit voisin de son extrémité supérieure, à une came 53 étudiée pour tourner dans une cavité 54 à paroi in- terne contre-alésée qui est pratiquée dans l'embout 46. Cette came 53 a la forme particulière qui est visible dans la figure 4 ; elle présente deux lo- bes diamétralement opposés 55 façonnés de manière à former des faces partiel- lement cylindriques qui sont en contact rotatif coulissant avec la -paroi de la capacité cylindrique de la cavité 54 de l'embout 46.
Vis-à-vis de cette came 53, l'embout 46 est fendu diamétralment pour loger de part et d'autre de la came deux verrous coulissants 56 chanfreinés sur les faces inférieures de leurs extrémités externes, comme figuré en 57, en vue du résultat indi- qué ci-après.
L'arbre 51 dénommé ci-après 'iarbre à came!! est muni d'un fileta- ge 58 à pas rapide multiple appareillé à celui d'un écrou correspondant 59 monté pour pouvoir tourner dans le piston 44 entre deux paliers de butée 60, 60. Cet écrou 59 comprend un rochet 61 dans les crans duquel sont engagés quatre cliquets 62 soumis à la charge de ressorts et supportés par le pis- ton de façon à ne permettre à l'écrou un mouvement de rotation par rapport au piston que dans le sens horaire (en regardant la figure 6).
L'ensemble comprenant l'embout 46, le piston 44 et le prolonge- ment 45 de ce piston constitue collectivement ce qu'on peut appeler le "pêne" de l'appareil. La liaison mécanique entre ce pêne et les verrous 56 est assu- rée par l'arbre à came 51 et le mécanisme associé à lui.
Au-dessus du piston 44, l'arbre à came 51 est accouplé au pro- longement 45 de ce piston par un embrayage comprenant un élément 63 monté sur l'arbre et dont la paroi périphérique est' ondulée axialement pour coopé- rer avec plusieurs sabots 64 espacés radialement et soumis à la pression de ressorts qui sont logés avec possibilité de réglage dans un anneau 65, lui- même assujetti à l'intérieur du prolongement 45 du piston 44 par des vis 66 ( fig. 5). Entre la face supérieure de l'élément d'embrayage 63 et un collier 67 goupillé à l'arbre à came 51 est comprimé un léger ressort 68.
Près de son extrémité supériemre, l'arbre à came 51 porte un collier fixe 69, appelé ici "collier de repérage" parce que sur son pourtour sont gravés un repère horizontal et un repère verticale qu'on peut examiner à travers un trou d'observation 70 percé dans la paroi latérale du chapeau 47 et dans la paroi du prolongement 45 du piston 44.
A la base du montant est prévu un raccord 71 d'arrivée d'air comprimé qui communique avec l'intérieur du cylindre 43 au-dessous du piston 44 par un conduit 72 commandé par une vanne 73. Une soupape d'échappement est prévue en 74.
L'avion est muni d'une douille conique inversée 75 faisant par- tie de sa construction et dont la partie supérieure est alésée en 76 pour recevoir l'extrémité cylindrique ogivée 77 de l'embout /+6.-Cette douille porte, par son pourtour inférieur, contre un anneau 78 muni :'intérieurement d'une partie chanfreinée 79 et se terminant par un écrou 80 formant siègeo L'anneau 78 constitue l'organe d'enclenchement prévu sur l'avion .marré.:: et qui est engagé par les verrous 56.
La douille 75 est disposée de manière à être placée par rapport à l'axe longitudinal du montant, quand elle est abaissée sur l'embout 46 par deux clavettes 81 se logeant dans des rainures pratiquées dans les faces de'contact prévues entre cette douille et l'em- bout (fig. 4). Un écrou 82 est monté sur une partie filetée 83 de l'arbre à came 51 entre le volant de manoeuvre 52 et l'embase du montant 40.
Avant que l'avion ne soit descendu sur le chariot de lancement, on ferme la soupape d'échappement 74 et on relie une source d'air comprimé au raccord 71, puis on ouvre la vanne 73, de telle façon que l'air pénétrant
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dans le cylindre 43 refoule le piston 44 vers le haut. Le'piston en se soule- vant entraîne avec lui 1-'arbre à came 51 jusqu'à ce que le repère horizontal porté par le pourtour du collier 69 arrive vis-à-vis du centre du trou d'in- spection 70. La compression du ressort 68 assure le contact entre la face terminale supérieure de la came 53 et l'extrémité supérieure de l'alésage 54 de l'embout 46, c'est-à-dire la coïncidence correcte entre le filetage 58 de l'arbre à came et celui de l'écrou 59.
Une simple vérification visuelle montre que les verrous 56 sont ramenésjusqu'à leur position la plus inté- rieure, c'est-à-dire jusqu'à la position dans laquelle ils sont maintenus par leur engagement par les bords formant griffes des lobes 55 de la came 53.
L'avion est abaissé de façon que la douille 75 vienne coiffer l'embout 46 dont la partie ogivée 77 pénètre dans l'alésage 76. Les clavet- tes 81 guident cette douille jusqu'à sa position correcte par rapport à l'axe du montant 40 jusqu'à ce que l'écrou 80 formant siège s'appuie con- tre le pourtour supérieur du chapeau 47 comme le montre la figure 3.
On fait alors tourner l'arbre à came 51 à l'aide du volant de manoeuvre 52 de 90 environ dans le sens horaire (en regardant vers le bas).
Cette rotation fait que les lobes 55 de la came 53 poussent les verrous 56 vers l'extérieur jusqu'à ce que leurs faces chanfreinées 57 viennent en con- tact avec les faces appareillées 79 de l'anneau 78 qui est fixé à la douille 75 prévue sur l'avion. La vérification que les verrous sont bien engagés à fond est effectuée en s'assurant que le repère vertical tracé sur le pour- tour du collier 69 est visible au centre du trou d'inspection 70. On ferme alors la vanne 73,on débranche l'arrivée d'air du raccord d'admission 71 et on ouvre la soupape-74 pour permettre à l'air qui se trouve dans le cy- lindre 45 de s'échapper.
Avant le décollage de l'avion, on visse l'écrou 82 jusqu'à ce qu'il bute contre la base du montant 40 (voir la figure 3) en laissant l'ar- bre à came 51 libre de tourner mais en l'empêchant de se soulever quand l'embout 46 et le piston 44 sont eux-mêmes soulevés. Au fur et à mesure que le chariot de lancement ou de catapultage prend de la vitesse, la force de poussée ascensionnelle engendrée par les ailes de l'avion se transmet par l'intermédiaire de la douille 75 et des verrous 56 à l'embout 46 et au pis- ton 44, ce qui tend à refouler les verrous 56 vers l'intérieur.
Quand la vitesse du chariot de lancement a acquis une valeur telle que la force as- censionnelle est supérieure au poids de l'avion, le ressort 48 commence à se comprimer, de sorte que l'embout 46 et le piston 44 se soulèvent en même temps que 1-'écrou 59 à pas rapide dont le mouvement axial fait tourner l'arbre à ca- me 51. Une rotation de l'écrou en sens opposé est empêchée par l'encliquetage 61-62.
Quand l'excès de force ascensionnelle atteint la marge prédéterminée au-dessus du poids de l'avion, le ressort 48 a été suffisamment-comprimé pour faire tourner la came 53 de 90 , de sorte que les verrous 56 peuvent se déplacer librement vers l'intérieur sous la pression de la surface chan- freinée 79 prévue sur l'anneau 78 de la douille 75 qui, étant maintenant dé- gagée de l'embout 46, permet à l'avion de décoller pour voler librement.
Le retard d'intervention qui est nécessaire pour empêcher le mé- canisme de dégagement de fonctionner sous l'effet d'une bourrasque temporai- re, ou d'une relaxation momentanée du poids de l'avion par suite d'une em- bardée du chariot causé par une bosse du terràin, est assuré par l'échappe= ment retardé à travers l'orifice grêle 84 de l'air comprimé dans la chambre annulaire 85 qui entoure le prolongement 45 du piston 44 à l'intérieur de la partie supérieure du montant 40.
Au moment', où, en s'élevant, l'avion s'écarte du chariot de lan- cement, le ressort 48 ramène le piston 44 en arrière, de sorte que l'embout 46 ne tarde pas à être escamoté dans le montant 40, et qu'il ne risque pas de venir en contact avec une partie quelconque de l'avion avant que celui-ci n'ait gagné de la hauteur. Le piston 44 descend jusqu'à ce qu'il démasque 1-'orifice d'échappement de la soupape 74; il est alors arrêté par l'effet amortisseur de la masse d'air qui est comprimée dans la base du cylindre 43.
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Les verrous 56 sont à nouveau retenus en position rétractée par les lobes 55 en forme de griffes de la came 53. Celle-ci est maintenue en place par la torsion du ressort 68. L'embrayage 63-64 limite le couple ainsi transmis à l'arbre à came 51 à une valeur de sécurité et empêche toute surcharge du ressort 68
Pendant la descente du piston 44, le,filet-age 58 à pas rapide taillé sur l'arbre à came 51 fait tourner l'écrou 59 dans le sens horaire (en regardant vers le bas) de sorte que cet arbre 51 remonte sous l'influen- ce du ressort 68 à sa position initiale. Ce mouvement de l'arbre à came 51 est amorti par la compression de l'air emprisonné dans la cavité 50 de l'em- bout 46.
L'avion peut être dégagé du chariot quand ce dernier est au re- pos et que l'écrou 82 occupe la position représentée par la figure 3 en fermant la soupape d'échappement 74 et en faisant agir de l'air comprimé dans le cylindre 43 jusqu'à ce que l'ensemble comprenant l'embout 46 se soit élevé d'environ 25 mm. L'arbre à came 51 tourne ainsi pour libérer les ver- rous 56 et l'avion peut être soulevé librement et dégagé.
Pour permettre l'utilisation de l'appareil d'amarrage à mécanis- me de dégagement automatique qui vient d'être décrit pour faire des expérien- ces destinées à mesurer la réaction d'un avion à différentes déviations des organes de commande ou des gouvernes mais sans lui permettre de décoller vé- ritablement, un dispositif peut être prévu pour empêcher le dégagement du système d'amarrage quand le chariot atteint la vitesse à laquelle la force. ascensionnelle excessive interviendrait autrement pour libérer l'appareil.
Dans l'hypothèse de la construction qui est représentée par les figures' 1 et 2, il suffit d'appliquer à l'extrémité supérieure du boisseau 20 un collier temporaire par lequel les segments 25 du verrou sont empêchés de se dilater pour venir prendre la position représentée par la figure 2, afin que leurs épaulements 30 orientés vers l'intérieur demeurent en prise avec la détente 28 même si le pêne 19 s'est élevé jusqu'à la position de dégagement. -Par con- tre, dans la construction que montrent les figures 3 à 7, l'écrou 82 est des- serré et dévissé le long de la partie filetée 83 de l'arbre à came 51 jusqu'à venir buter contre le volant de manoeuvre 52.
Quand par conséquent l'ensemble comprenant l'embout 46 est soulevé par une poussée excessive s'exerçant con- tre les ailes de 1-'avion, l'arbre à came 51 s'élève sous Inaction de la pres- sion du ressort comprimé 68, mais sans tourner pour actionner la came 53. La limite du mouvement vertical de l'ensemble en question est atteinte quand le ressort principal 48 est complètement bandé.
Les détails de réalisation constructive peuvent être modifiés., sans s'écarter de l'invention.)' dans le domaine des équivalences mécaniques.