FR2641378A1 - Dispositif de deplacement d'une maquette dans un tunnel de soufflerie - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif de déplacement d'une maquette 3 dans un tunnel 1 de soufflerie comprenant un bras vertical 2 en forme de secteur circulaire et supportant ladite maquette 3, caractérisé en ce que le bras 2 est relié à sa partie supérieure à des moyens 10 de déplacement horizontal et vertical et à sa partie inférieure à des moyens 40, 50 de déplacement selon une trajectoire rectiligne horizontale, lesdits moyens 10, 40, 50 étant commandés simultanément ou indépendamment.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de déplacement dune maquette notamment d'avion, placée à 1 interieur d'un tunnel de soufflerie.

Les souffleries aeronautiques sont destinées â étudier les caractéristiques aérodynamiques d'un avion en plaçant une maquette de ce dernier dans des conditions similaires à celles du vol réel.

Ainsi. la soufflerie et ses équipements annexes ont pour fonction principale non seulement de produire les conditions d écoulement requises pour la conception de 1 appareil. mais aussi de placer la maquette dans toutes les attitudes voulues, en faisant varier par exemple 1 angle d incidence, ou encore le roulis.

Pour cela. on connait un dispositif de déplacement dune maquette dans lequel ladite maquette est montée sur un bras qui se présente sous la forme d'un secteur semi-circulaire. Le bras est fixe en porte-å-faux sur un chariot qui se déplace sur un chemin de roulement courbe correspondant à un arc de cercle et qui est fixé sur la structure statique environnante de façon rigide.

Cette disposition présente des inconvé nient s.

En effet, au cours d'un programme d'essai, le centre de rotation de 1 ensemble mobile peut varier de position par rapport à 1 axe de la veine gazeuse.

Ces variations sont principalement dûes à des variations dimensionnelles - de la structure statique provoquées soit par la température ambiante, soit par des efforts parasites.

Par conséquent. le recentrage de l'axe de rotation en cours de programme d essai n'est prati quement pas envisageatDle. Dans de telles conditions, on doit admettre une certaine fragibilité des résultats obtenus.

De plus, le guidage latéral du bras doit non seulement reprendre les efforts latéraux, mais aussi tenter d étre rigide en torsion, si bien que le dispositif doit être précontraint et compte tenu du porte-å-faux du bras, les organes de support dudit bras sont fortement chargés.

Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de déplacement d'une maquette dans un tunnel de soufflerie permettant, en toute indépendance par rapport à son environnement. d'une part d'effectuer avec précision la recherche de la position optimale de la maquette par rapport à la veine de circulation, et d'autre part. au cours des opérations de déplacer le centre de rotation de la maquette.

La présente invention a pour objet un dispositif de déplacement d'une maquette dans un tunnel de soufflerie comprenant un bras vertical en forme de secteur circulaire et supportant ladite maquette. caractérisé en ce que le bras est relié à sa partie supérieure à des moyens de déplacement horizontal et vertical et à sa partie inférieure à des moyens de déplacement selon une trajectoire rectiligne horizontale. lesdits moyens étant commandés simultanément ou indépendamment.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- le bras est relié aux moyens supérieurs et inférieurs de déplacement par une articulation en chape munie d'un axe horizontal et dispèsant 'd'un unique degré de liberté en rotation,
- les moyens supérieurs de déplacement comportent un chariot entrainé selon une trajectoire rectiligne horizontale sur au moins deux glissières de guidage parallèles et symétriques par rapport au bras, ledit chariot supportant des organes de déplacement vertical dudit bras,
- les moyens inférieurs de déplacement sont constitués par un répartisseur d'effort formé par une bielle triangulée comportant deux branches inclinées dont les tétes convergent en direction de la chape supportant le bras et dont les pieds sont écartés symétriquement par rapport audit bras et sont reliés par une branche horizontale. le pied de chaque branche étant associé à au moins un chariot entrainé selon une trajectoire rectiligne horizontale.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tronçon du tunnel d'une soufflerie muni du dispositif de déplacement d une maquette conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe transversale de la figure 1,
- la figure 3 est une vue à plus grande échelle des moyens supérieurs de déplacement,
- la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3,
- la figure 5 est une vue en perspective du chariot supérieur,
- la figure 6 est une demi-vue en coupe et à plus grande échelle montrant 1 articulatior,-entre le bras et les moyens supérieurs de déplacement
- la figure 7 est une vue à plus grande échelle des moyens inférieurs de déplacement
- la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la figure 7, et
- la figure 9 est une vue identique à la figure 1 montrant les différentes possibilités de positionnement du bras articulé supportant la maquette.

En se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, on voit que la soufflerie comporte un tunnel 1 à l'intérieur duquel est monté un bras articulé 2, transversalrment à une veine gazeuse G.

Le bras 2 a la forme d'un secteur circulaire supportant une maquette d'avion 3 à l'aide de moyens classiques.

Le positionnement du bras articulé 2 est détecté avec précision à l'aide de capteurs de position 4, disposés d'une part sur le dos du bras 2 et d'autre part sur une structure rigide faisant partie du tunnel de la soufflerie.

Par ailleurs, la maquette 3 présente de maniére classique des repères de référence, non représentés, interceptés par des moyens d enregis- trement et par des inclinomètres disposés derrière les hublots 5 ceinturant ladite maquette.

Le bras articulé 2 est maintenu dans l'espace, à l'intérieur du tunnel 1 de la soufflerie, par ses deux extrémités, liées à des articulations en chape respectivement 6 et 7 solidaires à des moyens actifs de déplacement.

L'articulation en chape 6 dispose d'un unique degré de liberté en rotation et comporte un axe horizontal 8 sur lequel est pendu le bra's'2. L'axe horizontal 8 peut suivre une trajectoire prédéfinie grace à des moyens de déplacement horizontaux et verticaux désignés dans leur ensemble par la référence 10.

On va maintenant décrire les moyens supérieurs de déplacement horizontal et vertical en se reportant aux figures 3 à 6.

Les moyens de déplacement horizontal comprennent un chariot 11 mobile horizontalement, formé par une semelle 12 qui repose sur quatre patins t3a, 13b. 13c et 13d disposés symétriquement deux à deux par rapport au bras 2. Des paliers à rouleaux 14 sont interposés entre la semelle 12 et les patins 13 de façon à autoriser un débattement horizontal limité entre le chariot Il et les patins 13.

Les patins 13, en forme de "T", s'appuient et se déplacent dans deux glissières de guidage 15, en forme de U" disposées parallèlement et symétriquement de chaque coté du bras 2.

Des paliers linéaires 16 sont disposés entre les patins 13 et les glissières 15 pour faciliter le glissement desdits patins dans lesdites glissières.

Chaque glissière 15 est fixée sur un support 17 solidaire de la structure du tunnel de soufflerie.

La liaison entre le chariot 11 et les patins 13 est réalisée par des biellettes longitudinales 18 reliant chaque patin 13 à la semelle 12 (figure 5).

Par ailleurs. les patins opposés, c'est-à- dire les patins 13a et 13d et les patins 13b et 13c sont reliés par des biellettes 19 qui comportent un point fixe central 20 articulé sur la semelle 12 par l'intermédiaire d'un axe vertical 20a (figure 5). Les biellettes 19 donnent une position permanente aux patins 13 par rapport aux glissières de guidage 15 et permettent de maintenir l'axe du chariot 11 dans un parfait alignement par rapport à 1 axe du tunnel de la soufflerie, tout en s'affranchissant des tolérances de fabrication et de montage.

Les glissières de guidage 15 sont placées dans des enceintes 21 qui peuvent être par exemple chauffées et calorifugées. Chaque enceinte 21 comporte du coté du bras 2 et au niveau de chaque glissière une lumière 22 permettant le déplacement du chariot 11.

Chaque lumière 22 est obturée par des volets coulissants 23 disposés de chaque coté du chariot 11 et se déployant en fonction du déplacement dudit chariot
(figure 4)
Le déplacement longitudinal du chariot 11 est assuré par deux vis à billes parallèles 24a et 24b maintenues dans l'enceinte 21 à chacune de leurs extrémités par des paliers à billes 25 qui autorisent uniquement la rotation desdites vis.

L'entrainement des vis 24a, 24b est synchronisé mécaniquement par un arbre moteur transversal 26 relié à chaque vis respectivement par un renvoi d'angle 27a, 27b et une tringlerie 2Ba. 28b. Deux moteurs 29a, 29b sont montés sur l'arbre transversal
26 pour des raisons de sécurité lors d une panne d'un des moteurs.

Les patins 13a et 13b sont en prise avec la vis 24a et les patins 13c et 13d sont en prise avec la vis 24b, si bien que la rotation desdites vis provoque un déplacement longitudinal du chariot 11.

La semelle 12 du chariot 11 comporte à sa partie inférieure deux prolongements dirigés vers le bas, en forme de plaque 30a et 30b. disposés parallèlement et symétriquement par rapport au bras 2 (figure 3).

Chaque plaque 30a et 30b est munie d'une rainure verticale respectivement 31a et 31b dans chacune desquelles se déplace un coulisseau respectivement 32a et 32b.

Les coulisseaux 32a et 32b supportent l'axe horizontal 8 sur lequel est suspendu le bras 2 par l'intermédiaire de la chape 6.

Comme on peut le voir sur la figure 6, l'une des extrémités de l'axe horizontal 8 est articulé au coulisseau 32b par l'intermédiaire d'un roulement 70 par exemple à billes ou à rouleaux maintenu par une bague d'arrêt 71.

Il en est de meme pour l'extrémité opposée de l'axe B artirulée sur le coulisseau 32a.

Le déplacement du coulisseau 32a dans la rainure 31a est commandé par une vis-vérin 33a libre en rotation grace d un roulement 34c à billes ou à rouleaux et bloquée en translation par un épaulement formé sur ladite vis et une butee 34a. Cette vis-vérin 33a traverse la semelle 12 et débouche au-dessus de ladite semelle. Sur l'extrémité débouchante de ladite vis-vérin 33a sont montées deux poulies superposées 35a et 36a.

Il en est de meme pour le déplacement du coulisseau 32b qui est commandé par une vis-vérin 33b libre en rotation grace à un roulement 34d et bloquée en translation par un épaulement formé sur ladite vis et une butée 34b. Sur l'extrémité supérieure de ladite vis-vérin 33b sont également montées deux poulies 35b et 36b.

La rotation des vis-vérins 33a et 33b est commandée en synchronisme par un moteur 37a qui entraine les poulies 35a et 35b par l'intermédiaire d'une courroie crantée 38 coopérant avec une poulie 39 elle-meme entrainée par le moteur 37a.

Un moteur de secours 37b peut également entrainer les vis-vérins 33a et 33b par I intermédiaire d'une courroie crantée 41 coopérant avec les poulies 36a et 36b (figure 5).

L'articulation inférieure en chape 7 dispose d'un seul degré de liberté en rotation et comporte un axe horizontal 9 qui assure la liaison et l entraine- ment de la partie inférieure du bras 2 par l interme- diaire d'un répartisseur d'effort 40.

Ce répartisseur d'effort 40 est forme par une bielle triangulée comportant deux branches inclinées 40a et 40b dont les tètes convergent en direction de la chape 7 et supportent le bras 2 par l'intermédiaire de l'axe 9 et dont les pieds sont écartés symétriquement par rapport å l'axe vertical du bras 2. Cette bielle 40 dispose d'une certaine souplesse transversale permettent de s'affranchir des variations dimensionnelles provoquées par la structure extérieure.

La bielle triangulée 40 est entrainée sur une trajectoire rectiligne horizontale par des moyens de déplacement horizontal désignés dans leur ensemble par la référence 50.

En se reportant maintenant aux figures 7 et 8, on va décrire plus en détail des moyens de déplacement horizontal 50.

Le pied de la branche 40a est associé à un chariot 51a par l'intermédiaire d'un axe 52a et d'un roulement 53a de façon à définir une liaison articulée à un seul degré de liberté angulaire autour dudit axe 52a.

Le chariot 51a se déplace sur une glissière de guidage 54a dont l'axe est horizontal et est muni de patins à billes 55a, contribuant ainsi à des déplacements sans à-coups et à l'obtention d'un positionnement précis, de l ordre du micron. Le déplacement horizontal du chariot 51a est commandé par une vis à billes 56a.

Le pied de la branche 40b est également associé à un chariot 51b par l'intermédiaire d'un axe 52b et d'un roulement 53b.

Le chariot 51b se déplace sur une glissière de guidage 54b paralléle et symétrique à la glissière 54a, et est muni de patins à billes 55b. Le déplacement horizontal du chariot 51b est commande par une vis à billes 56b.

Les glissiéres de guidage 54a et 54b sont placées dans des enceintes 57 qui peuvent etre par exemple chauffées et calorifugées. Chaque enceinte 57 comporte du côté du bras 2 une lumière 58 permettant le déplacement horizontal de la bielle triangulée 40.

Chaque lumière 58 est obturée par des volets coulissants 59 disposés de chaque coté des pieds de la bielle et se déplaçant en fonction du déplacement des chariots 51a et 51b (figure 8).

Les vis à billes parallèles 56a et 56b sont maintenues dans l'enceinte 57 à chacune de leurs extrémités par des paliers à billes 60 qui permettent uniquement la rotation desdites vis.

L'entrainement des vis 56a, 56b est synchronisé mécaniquement par un arbre moteur transversal 61 relié à chaque vis respectivement par un renvoi d'angle 62a, 62b et une tringlerie 63a, 63b. Deux moteurs 64a, 64b sont montés sur l'arbre transversal 61 pour des raisons de sécurité lors d'une panne d'un des moteurs.

La rigidité transversal du bras peut être obtenue par la présence de moyens magnétiques actifs non représentés. répartis de chaque coté de la veine de circulation, agissant des l'amorce de vibrations.

Comme le montre la figure 9. le point A peut se déplacer en A et le point B en B', selon une trajectoire en forme de courbe, définie selon une loi mathématique préétablie.

De plus, grâce au déplacement simultané selon des axes orthonormés de la partie supérieure du bras 2, le point A peut suivre une trajectoire rectiligne, courbe, spiralée ronde ou carree.

Les moyens de déplacement du point A et du point B peuvent être commandés simultanément ou indépendamment.

Le centre de rotation 0 de l'ensemble mobile est totalement déconnecté et indépendant de toute influence émanant de la structure support.

Grace à cette disposition, une recherche de la position optimale du centre de rotation par rapport à la veine de circulation peut entre effectuée en permanence et, si besoin, le centre de rotation peut être déplacé en cours de programme d'essai.

Par ailleurs, le fait de maintenir le bras à ses deux extrémités lui confère une grande rigidité dans le plan vertical et le repérage de la position du bras permet d'initialiser son mouvement indépendamment des problemes de dilatation et des efforts parasites.

Pour des bras de rayon différent, les mécanismes restent identiques et il devient possible avec un bras de rayon intermédiaire d obtenir, avec un même mécanisme, des rotations dont la position peut varier et de déplacer verticalement, dans certaines limites, le centre de rotation.

Enfin, le centre de la maquette est situé près de la ligne qui joint les deux appuis d'extrémité du bras. Si bien que la réaction sur les patins de guidage est très faible, ce qui permet justement l'utilisation de patins lisses qui laissent aux bras la possibilité de se déplacer librement dans le plan vertical.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de déplacement d une maquette (3) dans un tunnel (1) de soufflerie comprenant un bras vertical (2) en forme de secteur circulaire et supportant ladite maquette (3), caractérisé en ce que le bras (2) est relié à sa partie supérieure à des moyens (10) de déplacement horizontal et vertical et à sa partie inférieure des moyens (40, 50) de déplacement selon une trajectoire rectiligne horizontale, lesdits moyens (10, 40, 50) étant commandés simultanément ou indépendamment.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras (2) est relié aux moyens supérieurs et inférieurs de déplacement par une articulation en chape (6, 7) munie d'un axe horizontal (8, 9) et disposant d'un unique degré de liberté en rotation.

3. Dispositif selon les revendications 1 et 2. caractérisé en ce que les moyens supérieurs (10) de déplacement comportent un chariot (11) entrainé selon une trajectoire rectiligne horizontale sur au moins deux glissières de guidage (15) parallèles et symétriques par rapport au bras (2), ledit chariot (11) supportant des organes (32a. 32b. 33a, 33b) de déplacement vertical dudit bras (2).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chariot (11) est formé par une semelle (12) qui repose sur des patins (13a, 13b, 13c, 13d) disposés symétriquement par rapport au bras (2).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des paliers à rouleaux (14) sont interposés entre la semelle (12) et les patins (13a, 13b, 13c, 13d).

6. Dispositif selon les revendications 3 et 4. caractérisé en ce que les patins (13a. 13b, 13c, 13d) sont en forme de T et se déplacent dans les glissières (15) en forme de U, des paliers linéaires étant disposés entre lesdits patins et lesdites glissières.

7. Dispositif selon les revendications 4 à 5, caractérisé en ce que les patins (13a, 13b, 13c, 13d) sont reliés au chariot (11) par des biellettes longitudinales (18).

8. Dispositif selon les revendications 4 à 5 caractérisé en ce que les patins (13a, 13b, 13c, 13d) opposés par rapport au bras (2) sont relies par un système à biellettes (19) comportant un point fixe central (20) articulé sur la semelle (12) du chariot (11) au moyen d'un axe vertical (20a).

9. Dispositif selon les revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le chariot (11) est entrainé par au moins deux vis longitudinales parallèles (24a, 24b) synchronisées mécaniquement et engrenant chacune avec au moins deux patins (13a, 13b, 13c, 13d).

10. Dispositif selon la revendication 3, caractérise en ce que chaque glissière de guidage (15) est disposée dans une enceinte (21) comportant une lumière (22) obturable par des volets coulissants (23) se déployant en fonction du déplacement du chariot (11 > .

11. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes de déplacement vertical du bras (2) sont constitués par au moins deux coulisseaux symétriques (32a, 32b) entrainés selon une trajectoire rectiligne verticale et supportant l'axe horizontal (8) sur lequel est 'suspendu le bras (2) par l'intermédiaire de la chape (6), lesdits coulisseaux (32a, 32b) se déplaçant chacun dans une rainure verticale (31a, 31b) ménagée dans le chariot (11).

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les coulisseaux (32a, 32b) sont entrains par des vis-vérins (33a, 33b) synchronisées mécaniquement.

13. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens inférieurs de déplacement sont constitués par un répartisseur d'effort (40) formé par une bielle triangulée comportant deux branches inclinées (40a, 40b) dont les tetes convergent en direction de la chape (7) supportant le bras (2) et dont les pieds sont ecartés symétriquement par rapport audit bras (2), le pied de chaque branche (40a, 40b) étant associé à au moins un chariot (51a, 51b) entrainé selon une trajectoire rectiligne horizontale.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que chaque chariot (51a. 51b) se déplace sur une glissière de guidage (54a, 54b) dont l'axe est horizontal et est muni de patins à billes (55a, 55b).

15. Dispositif selon les revendications 13 et 14, caractérisé en ce que les chariots (51a, 51b) sont entrainés par des vis (56a, 56b) parallèles et synchronisées mécaniquement.

16. Dispositif selon les revendications 13 à 15, caractérisé en ce que chaque glissière de guidage (54a, 54b) est disposée dans une enceinte (57) comportant une lumière (56) obturable par des volets coulissants (591 se déployant en fonction du déplacement des chariots (51a, 51b).