FR2736614A1 - Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitaillement en vol - Google Patents
Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitaillement en vol Download PDFInfo
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Abstract
Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitaillement en vol, caractérisé par une aile annulaire montée flottante autour du noyau central du panier, et de baleines pivotantes munies d'ailettes aérodynamiques autocentrant la perche dans le noyau central lors de son introduction, telles que les variations aérodynamiques dues à l'écoulement de l'air autour du panier n'aient pas d'influence sur la position du panier dans l'espace et que les baleines du panier ne puissent endommager l'avion ravitaillé.
Description
DISPOSITIF DE STABILISATION D'UN PANIER
DE RAVITAILLEMENT EN VOL
L'opération de ravitaillement en vol consiste à transvaser un
carburant d'un avion dit "ravitailleur" à un deuxième avion dit "ravitaille",grace à une connexion souple entre les deux appareils
Cette connexion consiste du coté "ravitailleur" à un tuyau souple qui se déploit derrière l'avion ravitailleur et qui se termine par un dispositif appelé Spanier".Ce panier comprend un noyau central fixé sur l'embout du tuyauavec un clapet d' ouverture et de fermeture du carburant,et un entonnoir cons
titué de baleines developpables formant la cible dans laquel
le le système ravitaillé va se connecter au noyau central
Coté ravitaillé une perche rigide fixée dans l'axe de
l'avion possède un embout qui est la partie male du connecteur
de liaison de la partie centrale du noyau,et qui vient de
positionner sur le noyau central par l'intermédiaire d'un
système entonnoir d'entrée
La difficulté de l'opération consiste à intoduire cor
rectement la perche du ravitaillé" dans l'entonnoir du panier
du ravitailleur"
La cible que constitue l'entonnoir est sollicitée par
des forces aérodynamiques variables suivant l'état de l'écou-
lement d'air qui ltenvironne.Un écoulement dit turbulent
fréquent dans les basses couches de l'atmosphère ou du jet
du réacteur engendrent des mouvements ératiques de l'ensemble
panier qui rend difficile l'évaluation de la rentrée de la
perche dans l'entonnoir du panier
La présente invention caractérise un dispositif dont le
but est de désolidariser la position du panier dans l'espace
des variations d'influence aérodynamiques de l'écoulement
autour du panier
Les paniers actuellement utilisés forment un ensemble
dans lequel la résultante des forces (poids et résistance
aérodynamique) a une action directe sur l'extrémité du tuyau et modifie sa courbe de développement
cette modification entraine un déplacement de l'ensemble panier proportionnel à la variation des forces aérodynamiques sous un
effet de turbulence
la figure t permet de mieux comprendre ce phénomène
Sous l'action d'une rafale verticale Vr la résistance
aérodynamique R devient R1
La résultante des forces P+R1 est supérieure à P+R
d'origine ce qui modifie la position du panier dont l'embout
décrit une surface S1 positionnelle fonction de l'intensité
Vr et du sens de cette intensité
L'entonnoir lui mème subit une variation angulaire i
dont l'amplitude est une fonction de l'intensité et du sens
de Vr
D'où une surface positionnelle de l'entonnoir qui s'
inscrit dans un cercle de surface S2.Le pilote opérateur
de l'avion ravitaillé" devra donc anticiper le mouvement du
panier dans la visée de la cible formée par l'entonnoir
Les figures 2.a 2 b 2 c permettent de comprendre les
caractéristiques de l'invention .qui -consiste à ce que la
variation de l'écoulement entraine une variation de la compo
sante aérodynamique sur l'aile annulaire de sens opposé à
la variation du mouvementlce qui a pour effet de neutraliser
une action de déplacement du panier
Pour cela l'invention caractérise une portance aérody
namique (Fzo) constante constituée par une aile annulaire
connue en soi,qui égalise la résultante des forces appliquées
au panier,mais montée flottante (effet girouette) sur le noyau
central du panier,de telle façon que toute modification de la
composante(Fzr)due à une turbulence engendre un couple de rapt
pel(Fzr xi) autour de la rotule du noyau central tel que ce
couple ramène l'aile annulaire à une incidence(io)déterminant (Fzo)
Ainsi la surface positionnelle S1 est neutralisée à
un point O déterminé par l'équation de courbe du tuyau souple
De mème l'entonnoir n est plus constitué d'un parachute frein d'extrémité,mais caractérisé par des baleines à ailettes faisant à la fois office de freinage aérodynamique et de répartiteur des forces fig. 3a et 3b
Une variation de l'incidence de l'écoulement autour de l'entonnoir entraine une variation de la résultante des forces aérodyhamiques agissant sur les ailettes de telle façon, que la variation angulaire provoquée par la turbulence soit neutralisée par le couple crée par la résultante aérodynamique par rapport à l'axe de rotation de la rotule du noyau central
L'invention carctérise donc une amélioration de la stabilité du panier à 2 niveaux
La stabilité du noyau central obtenue par une aile annulaire connue en soi,mais montée flottante (effet girouettc) autour du noyau central du panier,telle,qu'une variation d'incidence de l'écoulement provoque un couple de rappel(Fzxa) qui tend à neutraliser l'augmentation de Fz
La stabilité de l'entonnoir obtenue par une disposition judicieuse des ailettes de freinage telle que la résultante des forces aérodynamiques s"oppose à une modification angulaire de l'axe de l'entonnoir
Afin d'améliorerlors de l'entrée de la perche dans l'entonnoir, la convergence des axes perche et noyau central du panier,l'invention caractérise une disposition particulière des baleines qui,sous l'action de la pression exercée par l'entrée de la perche,pivotent autour de l'axe (19)
Fig 3 c,ce qui a pour effet d'autocentrer le noyau central du panier sur la perche, en resserant les baleines concen-triquement à l'axe de la perche.Chaque baleine est munie d'une roulette de guidage et centrage ayant pour effet de diminuer les forces de frottement lors de la pénétration de la perche dans le corps du noyau central.Cela permet également une ouverture axiale du clapet du noyau central
Une explication plus déraillée est donnée suivant la figure 4 à titre d'exemple.Tout autre proces . de réalisa
tion qui conduirait au mème concept définissabt les caracteristiques du brevet entrerait de plein droit dans l'application du présent brevet
Le panier est composé de 3 ensembles
L'ensemble (1) qui constitue le noyau central et qui est monté à l'extrémité du tuyau souple d'alimentation fixé dans la nacelle du "ravitailleur"
L'ensemble (2) qui constitue l'entonnoir et qui est formé d'un certain nombre de baleines articulées (17)
L'ensemble (3) qui constitue l'aile annulaire,qui est montée flottante sur une rotule (5) formant une partie du corps du noyau central (1)
L'ensemble (1) comprend un corps central (4) équipé d'un système de clapet d'ouverture et fermeture du carburant connu en soi.Ce corps central possède la partie male d'une rotule (5) dont l'axe de pivottement est (O).Sur cette partie male est montée la rotule femelle (8) de l'aile annulaire (3) permettant à celle-ci une liberté de mouvement sur son axe vertical et transversal.Sur le corps (5) est fixé un embout (15) qui contient les 3 verrous (6) et les doigts de verrouillage(7) de fixation de la perche(27) verrous et doigts connus en soi
L'aile annulaire (3) comprend une rotule femelle (8) et son anneau de montage (10) portant 3 bras à 1200 (13) permettant le montage de l'aile annulaire (9) autour de la rotule (8
Cette aile annulaire est un corps creux dont la section a la forme d'un profil d'aile connu en soi.Cette section présente une incidence (io) par rapport à l'axe du panier.L'aile annulaire(3) est calée à une incidence (i5) de façon que la partie supérieure de l'aile soit à une incidence (io+i5) et donne une portance Fz positive alors que la partie inférieure de l'aile annulaire est calée à une incidence (io-i5) et donne
une portance nulle ou positive.Le réglage de l'incidence(i5)
est obtenu soit par un volet de freinage (11) réglé sur la
partie haute de l'aile annulaire (3) soit par un calage
différentiel de(io) ,l'incidence variant de construction de
l'aile de (io) pour la partie haute de l'aile à (-i6) pour
la partie basse (-i6) correspondant à une portance Fz=O de
la polaire-de l'aile
L'ensemble de l'aile annulaire (3) pivote autour de (O)
de +10 à-5" environ.Son mouvement est amorti par 3 ressorts
(12) réglables
La partie avant des 3 bras de la rotule (8) est consti
tuée d'un bec facilitant l'introduction de l'aile annulaire
dans la nacelle,des patins (14) centrent l'aile à l'intérieur
de la nacelle
L'entonnoir (2) est composé d'une couronne(28) portant
des bras soutenant les 15 baleines (17)
Chaque baleine (17) en forme de U possède des ailettes
(24) calées à un angle d'incidence (i2) par rapport à l'axe
du panier tel que la résultante des forces aérodynamiques appliquées sur ces ailettes engendrent une force de freinage
de l'ordre de 10 à 15 daN par baleine à une vitesse de 1'
ordre de 140 m/s
Les 15 baleines (17) forment un entonnoir (2) par
rotation autour de 1" a x e (19) et offrent ainsi une cible d'un
diamètre d'ouverture de l'ordre de 600 m/m
Chaque baleine (17) est articulée sur un axe (19).Elle
porte à son extrémité interne une roulette (18) qui tourne
sur son axe.Chaque roulette (18) au contact de la perche (27)
fait pivoter la baleine (17) sur son axe (19) et insère
la perche (27) en autocentrant l'axe de la perche et l'axe
du noyau central (1) et (15)
Les génératrices de chaque baleine porte des patins (26
en dessus et en dessous qui assurent un bon glissement soit
entre les baleines et la perche soit entre les baleines et la
nacelle
2 cablés (22) fixés à l'extrémité des baleines (17) maintien
nent les baleines à un diamètre autorisé.Elles portent des
boules (23) phosphrescentes ou luminescentes pour I'identific
cation de la cible
L'extrémité de chaque baleine (17) porte également une
protection anti choc (21) formée d'un corps souple
Des ressorts (20) fixés à l'extrémité supérieure des
baleines (17) coté axe de rotation (19) facilitent l'ouverture de l'entonnoir (2) lorsque le panier est éjecté de la
nacelle
Lors de la rentrée du panier dans la nacelle les becs
avant des bras (8) de l'aile annulaire (3) viennent en contact
du bord de la nacelle et viennent s'appuyer sur l'anneau
d'éjection situé à l'intérieur de la nacelle.Les baleines (17
en contact du bord de la nacelle se replient par rotation autour de l'axe (19) sous la force exercée par la rentrée du
panier,pour venir se loger dans le compartiment réservé
à cet effet
DE RAVITAILLEMENT EN VOL
L'opération de ravitaillement en vol consiste à transvaser un
carburant d'un avion dit "ravitailleur" à un deuxième avion dit "ravitaille",grace à une connexion souple entre les deux appareils
Cette connexion consiste du coté "ravitailleur" à un tuyau souple qui se déploit derrière l'avion ravitailleur et qui se termine par un dispositif appelé Spanier".Ce panier comprend un noyau central fixé sur l'embout du tuyauavec un clapet d' ouverture et de fermeture du carburant,et un entonnoir cons
titué de baleines developpables formant la cible dans laquel
le le système ravitaillé va se connecter au noyau central
Coté ravitaillé une perche rigide fixée dans l'axe de
l'avion possède un embout qui est la partie male du connecteur
de liaison de la partie centrale du noyau,et qui vient de
positionner sur le noyau central par l'intermédiaire d'un
système entonnoir d'entrée
La difficulté de l'opération consiste à intoduire cor
rectement la perche du ravitaillé" dans l'entonnoir du panier
du ravitailleur"
La cible que constitue l'entonnoir est sollicitée par
des forces aérodynamiques variables suivant l'état de l'écou-
lement d'air qui ltenvironne.Un écoulement dit turbulent
fréquent dans les basses couches de l'atmosphère ou du jet
du réacteur engendrent des mouvements ératiques de l'ensemble
panier qui rend difficile l'évaluation de la rentrée de la
perche dans l'entonnoir du panier
La présente invention caractérise un dispositif dont le
but est de désolidariser la position du panier dans l'espace
des variations d'influence aérodynamiques de l'écoulement
autour du panier
Les paniers actuellement utilisés forment un ensemble
dans lequel la résultante des forces (poids et résistance
aérodynamique) a une action directe sur l'extrémité du tuyau et modifie sa courbe de développement
cette modification entraine un déplacement de l'ensemble panier proportionnel à la variation des forces aérodynamiques sous un
effet de turbulence
la figure t permet de mieux comprendre ce phénomène
Sous l'action d'une rafale verticale Vr la résistance
aérodynamique R devient R1
La résultante des forces P+R1 est supérieure à P+R
d'origine ce qui modifie la position du panier dont l'embout
décrit une surface S1 positionnelle fonction de l'intensité
Vr et du sens de cette intensité
L'entonnoir lui mème subit une variation angulaire i
dont l'amplitude est une fonction de l'intensité et du sens
de Vr
D'où une surface positionnelle de l'entonnoir qui s'
inscrit dans un cercle de surface S2.Le pilote opérateur
de l'avion ravitaillé" devra donc anticiper le mouvement du
panier dans la visée de la cible formée par l'entonnoir
Les figures 2.a 2 b 2 c permettent de comprendre les
caractéristiques de l'invention .qui -consiste à ce que la
variation de l'écoulement entraine une variation de la compo
sante aérodynamique sur l'aile annulaire de sens opposé à
la variation du mouvementlce qui a pour effet de neutraliser
une action de déplacement du panier
Pour cela l'invention caractérise une portance aérody
namique (Fzo) constante constituée par une aile annulaire
connue en soi,qui égalise la résultante des forces appliquées
au panier,mais montée flottante (effet girouette) sur le noyau
central du panier,de telle façon que toute modification de la
composante(Fzr)due à une turbulence engendre un couple de rapt
pel(Fzr xi) autour de la rotule du noyau central tel que ce
couple ramène l'aile annulaire à une incidence(io)déterminant (Fzo)
Ainsi la surface positionnelle S1 est neutralisée à
un point O déterminé par l'équation de courbe du tuyau souple
De mème l'entonnoir n est plus constitué d'un parachute frein d'extrémité,mais caractérisé par des baleines à ailettes faisant à la fois office de freinage aérodynamique et de répartiteur des forces fig. 3a et 3b
Une variation de l'incidence de l'écoulement autour de l'entonnoir entraine une variation de la résultante des forces aérodyhamiques agissant sur les ailettes de telle façon, que la variation angulaire provoquée par la turbulence soit neutralisée par le couple crée par la résultante aérodynamique par rapport à l'axe de rotation de la rotule du noyau central
L'invention carctérise donc une amélioration de la stabilité du panier à 2 niveaux
La stabilité du noyau central obtenue par une aile annulaire connue en soi,mais montée flottante (effet girouettc) autour du noyau central du panier,telle,qu'une variation d'incidence de l'écoulement provoque un couple de rappel(Fzxa) qui tend à neutraliser l'augmentation de Fz
La stabilité de l'entonnoir obtenue par une disposition judicieuse des ailettes de freinage telle que la résultante des forces aérodynamiques s"oppose à une modification angulaire de l'axe de l'entonnoir
Afin d'améliorerlors de l'entrée de la perche dans l'entonnoir, la convergence des axes perche et noyau central du panier,l'invention caractérise une disposition particulière des baleines qui,sous l'action de la pression exercée par l'entrée de la perche,pivotent autour de l'axe (19)
Fig 3 c,ce qui a pour effet d'autocentrer le noyau central du panier sur la perche, en resserant les baleines concen-triquement à l'axe de la perche.Chaque baleine est munie d'une roulette de guidage et centrage ayant pour effet de diminuer les forces de frottement lors de la pénétration de la perche dans le corps du noyau central.Cela permet également une ouverture axiale du clapet du noyau central
Une explication plus déraillée est donnée suivant la figure 4 à titre d'exemple.Tout autre proces . de réalisa
tion qui conduirait au mème concept définissabt les caracteristiques du brevet entrerait de plein droit dans l'application du présent brevet
Le panier est composé de 3 ensembles
L'ensemble (1) qui constitue le noyau central et qui est monté à l'extrémité du tuyau souple d'alimentation fixé dans la nacelle du "ravitailleur"
L'ensemble (2) qui constitue l'entonnoir et qui est formé d'un certain nombre de baleines articulées (17)
L'ensemble (3) qui constitue l'aile annulaire,qui est montée flottante sur une rotule (5) formant une partie du corps du noyau central (1)
L'ensemble (1) comprend un corps central (4) équipé d'un système de clapet d'ouverture et fermeture du carburant connu en soi.Ce corps central possède la partie male d'une rotule (5) dont l'axe de pivottement est (O).Sur cette partie male est montée la rotule femelle (8) de l'aile annulaire (3) permettant à celle-ci une liberté de mouvement sur son axe vertical et transversal.Sur le corps (5) est fixé un embout (15) qui contient les 3 verrous (6) et les doigts de verrouillage(7) de fixation de la perche(27) verrous et doigts connus en soi
L'aile annulaire (3) comprend une rotule femelle (8) et son anneau de montage (10) portant 3 bras à 1200 (13) permettant le montage de l'aile annulaire (9) autour de la rotule (8
Cette aile annulaire est un corps creux dont la section a la forme d'un profil d'aile connu en soi.Cette section présente une incidence (io) par rapport à l'axe du panier.L'aile annulaire(3) est calée à une incidence (i5) de façon que la partie supérieure de l'aile soit à une incidence (io+i5) et donne une portance Fz positive alors que la partie inférieure de l'aile annulaire est calée à une incidence (io-i5) et donne
une portance nulle ou positive.Le réglage de l'incidence(i5)
est obtenu soit par un volet de freinage (11) réglé sur la
partie haute de l'aile annulaire (3) soit par un calage
différentiel de(io) ,l'incidence variant de construction de
l'aile de (io) pour la partie haute de l'aile à (-i6) pour
la partie basse (-i6) correspondant à une portance Fz=O de
la polaire-de l'aile
L'ensemble de l'aile annulaire (3) pivote autour de (O)
de +10 à-5" environ.Son mouvement est amorti par 3 ressorts
(12) réglables
La partie avant des 3 bras de la rotule (8) est consti
tuée d'un bec facilitant l'introduction de l'aile annulaire
dans la nacelle,des patins (14) centrent l'aile à l'intérieur
de la nacelle
L'entonnoir (2) est composé d'une couronne(28) portant
des bras soutenant les 15 baleines (17)
Chaque baleine (17) en forme de U possède des ailettes
(24) calées à un angle d'incidence (i2) par rapport à l'axe
du panier tel que la résultante des forces aérodynamiques appliquées sur ces ailettes engendrent une force de freinage
de l'ordre de 10 à 15 daN par baleine à une vitesse de 1'
ordre de 140 m/s
Les 15 baleines (17) forment un entonnoir (2) par
rotation autour de 1" a x e (19) et offrent ainsi une cible d'un
diamètre d'ouverture de l'ordre de 600 m/m
Chaque baleine (17) est articulée sur un axe (19).Elle
porte à son extrémité interne une roulette (18) qui tourne
sur son axe.Chaque roulette (18) au contact de la perche (27)
fait pivoter la baleine (17) sur son axe (19) et insère
la perche (27) en autocentrant l'axe de la perche et l'axe
du noyau central (1) et (15)
Les génératrices de chaque baleine porte des patins (26
en dessus et en dessous qui assurent un bon glissement soit
entre les baleines et la perche soit entre les baleines et la
nacelle
2 cablés (22) fixés à l'extrémité des baleines (17) maintien
nent les baleines à un diamètre autorisé.Elles portent des
boules (23) phosphrescentes ou luminescentes pour I'identific
cation de la cible
L'extrémité de chaque baleine (17) porte également une
protection anti choc (21) formée d'un corps souple
Des ressorts (20) fixés à l'extrémité supérieure des
baleines (17) coté axe de rotation (19) facilitent l'ouverture de l'entonnoir (2) lorsque le panier est éjecté de la
nacelle
Lors de la rentrée du panier dans la nacelle les becs
avant des bras (8) de l'aile annulaire (3) viennent en contact
du bord de la nacelle et viennent s'appuyer sur l'anneau
d'éjection situé à l'intérieur de la nacelle.Les baleines (17
en contact du bord de la nacelle se replient par rotation autour de l'axe (19) sous la force exercée par la rentrée du
panier,pour venir se loger dans le compartiment réservé
à cet effet
Claims (1)
1 Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitail
lement en vol caractérisé par un dispositif permettant de
désolidariser la position du panier dans l'espace de la
variation des forces aérodynamiques exercées sur le dit
panier,en neutralisant l'effet de la dite variation 2 dispositif de stabilisation d'un panier de ravitail
lement en vol suivant la revendication 1 ,caractérisé en
ce que la neutralisation de la variation aérodynamique
sur le corps du panier est obtenue par une aile annulaire
connue en soi ,mais montée flottante (effet girouette)
autour d'une rotule fixée sur le dit noyau central du
panier,tel,qu'une variation d'incidence de l'écoulement
autour du panier entraine un couple de rappel de la
variation aérodynamique sur l'aile qui a pour effet de
neutraliser l'effet de cette variation sur la position du
panier dans 1' espace 3 Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitail
lement en vol suivant la revendication 1 caractérisé
en ce que les baleines de l'entonnoir sont munies dt'ailet-
tes de freinage dont l'incidence est ajustée pour obte
nir une force de freinage de 10 à 15 daN par baleine à une
vitesse de l'ordre de 140 m/s,telle qu'unie variation
d'incidence de l'écoulement entraine une résultante
aérodynamique des forces provoquant un couple de rappel
qui neutralise la variation angulaire de l'axe du panier
provoqué par cette variation 4 Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitail
lement en vol suivant revendication 1 caractérisé en ce
que les baleines déployées en forme d'entonnoir sous
l'action des forces aérodynamiques appliquées sur les
ailettes pivotent autour d'un axe,sous l'action exercée
par la pression de la perche lors de son entrée dans 1'
entonnoir,ayant pour effet d'insérer la perche et ainsi
centrer le panier avec la perche 5 Dispositif de stabilisation d'un panier de ravi
taillement en vol suivant revendication 1 caractérisé
en ce que les baleines constituant l'entonnoir sont
munies d'extrémités souples permettant d'amortir un
choc de contact'et leur possibilité d'amortir une force
de contact par pivottement autour d'un axe,ayant pour
effet de neutraliser la dite force par composante oblique
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9508489A FR2736614B1 (fr) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitaillement en vol |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9508489A FR2736614B1 (fr) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitaillement en vol |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2736614A1 true FR2736614A1 (fr) | 1997-01-17 |
| FR2736614B1 FR2736614B1 (fr) | 1997-08-29 |
Family
ID=9480961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9508489A Expired - Fee Related FR2736614B1 (fr) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitaillement en vol |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2736614B1 (fr) |
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| US7377468B2 (en) | 2003-08-29 | 2008-05-27 | Smiths Aerospace Llc | Active stabilization of a refueling drogue |
| US7681839B2 (en) | 2005-02-25 | 2010-03-23 | Smiths Aerospace Llc | Optical tracking system for refueling |
| GB2593695A (en) * | 2020-03-30 | 2021-10-06 | Cobham Mission Systems Wimborne Ltd | Air-to-air refuelling drogue assembly |
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| US3011737A (en) * | 1958-02-03 | 1961-12-05 | Flight Refueling Inc | Aerial drogues |
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| US3108769A (en) * | 1961-09-18 | 1963-10-29 | Schulz Tool & Mfg Co | Ring wing drogue |
| US5255877A (en) * | 1992-10-21 | 1993-10-26 | West Coast Netting, Inc. | Variable speed drogue |
-
1995
- 1995-07-11 FR FR9508489A patent/FR2736614B1/fr not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2736614B1 (fr) | 1997-08-29 |
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