FR3081217A1 - Catapulte electromagnetique - Google Patents

Abstract

Elle comprend un moteur linéaire asynchrone comportant : - un inducteur fixe (1) formé par une succession de tronçons (4) adjacents, comprenant un noyau (6) en matériau ferromagnétique et un bobinage (5) polyphasé comportant un ensemble de bobines planes multi-spires agencées autour du noyau (6), - un induit mobile (2) destiné à se déplacer le long de l'inducteur fixe (1), comprenant un matériau ferromagnétique, et présentant une section transversale en forme globale de U inversé, l'induit mobile (2) coiffant l'inducteur fixe (1) en formant un entrefer, chaque tronçon (4) étant électromagnétiquement relié au tronçon (4) adjacent et chaque bobine (5) plane située à une région d'extrémité d'un tronçon étant électromagnétiquement reliée à une bobine (5) plane de la même phase située à la région d'extrémité d'un tronçon (4) adjacent de sorte qu'en fonctionnement de la catapulte électromagnétique (200), le champ magnétique glissant induit dans le moteur linéaire asynchrone est substantiellement continu le long de la voie active.

Description

La présente invention concerne une catapulte électromagnétique destinée à propulser une charge sur une piste, sur une rampe, et notamment un avion de préférence sur le pont d'un navire notamment d'un porte-avion.

Jusqu'à présent les catapultes utilisées pour lancer des avions étaient des catapultes à vapeur réalisées au moyen de tubes comportant un piston propulsé par de la vapeur d'eau sous pression. Les catapultes des porte-avions construits dans le monde et notamment par les Etats-Unis, la Grande Bretagne ou la France ont utilisé jusqu'ici ces systèmes à vapeur.

Cependant les catapultes à vapeur présentent des inconvénients notamment parce que leur maintenance est coûteuse et aussi parce que leur effort de poussée est difficilement contrôlable. Par ailleurs, les porte-avions de la nouvelle génération sont à énergie nucléaire, générant toute l'électricité nécessaire à des lanceurs électromagnétiques. La catapulte à vapeur sera ainsi remplacée à terme pour lancer à partir d'un même navire, des engins qui ont évolué à la fois, vers des masses plus lourdes, par exemple des avions de plus de quarante tonnes, et également vers des avions sans pilote ne dépassant pas une ou deux tonnes. Les fréquences de décollage sont également de plus en plus importantes ce qui limite aussi l'utilisation de la vapeur dont le temps de réarmement est conséquent.

C'est seulement à partir du milieu du XXème siècle que l'alternative de la catapulte électromagnétique a été sérieusement étudiée, d'abord avec une alimentation à fréquence fixe pour le système Westinghouse Electroput aux USA en 1945, puis avec une alimentation à fréquence variable grâce aux développements de l'électronique de puissance, en France en 1973. La catapulte électromagnétique a finalement été adoptée pour la première fois sur des navires avec les porte-avions à énergie nucléaire de la classe Gerald Ford, aux Etats-Unis, dont le prototype CVN 78 a commencé ses essais en mer avec un lanceur électromagnétique propulsant des avions habités en 2017.

Les solutions de catapultes électromagnétiques, en liaison avec l'électronique de puissance, présentent des possibilités de contrôle permettant de pallier la brutalité de la vapeur. Mais pour conserver ces avantages, plusieurs contraintes importantes sont imposées aux lanceurs électromagnétiques, notamment :

- l'effort de poussée, fourni en régime essentiellement transitoire, doit pouvoir être contrôlé dans une plage étroite, de l'ordre de 5% autour de la valeur programmée pour chaque lancer,

- l'effort de poussée doit être lisse sans comporter d'oscillations dont la fréquence pourrait exciter des résonances dans les avions,

- le taux de défaillances des lancers doit être voisin de zéro,

- les échauffements et le refroidissement des diverses parties du moteur doivent permettre des lancers successifs des plus grosses charges, à moins d'une minute d'intervalle,

5-11 est nécessaire en pratique d'assembler la catapulte (environ 100m de long) dans le navire par un empilage d'éléments courts (quelques mètres) fabriqués en usine,

- la navette mobile doit être assez robuste pour subir sans dommage la très forte décélération nécessaire pour être arrêtée en bout de piste sur quelques mètres.

Ces contraintes conduisent à préférer les caractéristiques de moteurs linéaires suivantes :

Une voie active avec inducteurs fixes réalisables par tronçons courts,

Une navette mobile passive robuste correspondante à l'induit.

En effet, le choix d'utiliser des moteurs synchrones à aimants permanents n'a pas été retenu car, s'il permet un meilleur rendement, son fonctionnement est en revanche beaucoup plus complexe et moins fiable que celui des moteurs asynchrones, d'autant plus que les structures mobiles portant les aimants sont fragiles.

La résolution de ces problématiques a permis d'aboutir à une première réalisation opérationnelle d'une catapulte électromagnétique pour le porte-avion nucléaire CVN 78 américain, utilisant un moteur asynchrone, des inducteurs fixes doubles et un induit mobile monobloc en aluminium dont le principe est présenté sur la figure 1. La figure 1 présente une coupe transversale de principe de la catapulte du CVN 78 d'environ 100 m de long, formée sur le navire au moyen d'une trentaine de tronçons inducteurs 100 doubles identiques de quelques mètres de longueur chacun (3.66m) selon l'art antérieur. L'induit mobile 101 est constitué par une plaque d'aluminium de 6.7m de longueur glissant entre les deux inducteurs 100 parallèles, situés de part et d'autre de l'induit 101. Ce système réalise un moteur linéaire asynchrone, choisi pour sa robustesse et sa simplicité par rapport à la solution de moteur synchrone à aimants permanents étudiée précédemment par l'US Navy (système Lakehurst-Kaman 1995). Le bobinage des inducteurs 100 est un bobinage polyphasé comprenant des bobines multi-spires dont chacune des phases a une forme globale rectangulaire. Les têtes de retour des différentes phases s'étendent longitudinalement en se chevauchant les unes les autres le long d'un même tronçon.

Les têtes de retour sont par contre interrompues entre deux tronçons qui se suivent.

Lors des essais au sol du prototype de la catapulte décrite ci-dessus, à Lakehurst en 2014, des vibrations sévères ont été observées au lancer de certains avions portant des réservoirs pleins sous leurs ailes, comme rapporté dans la presse spécialisée en août 2017 (Ars Technica 3 août 2017) - « Des lancers précédents au centre d'essais Joint Base McGuire-Dix-Lakehurst, New Jersey, en avril 2014 ont provoqué un fort niveau de vibration dans les ailes d'un F/A-18s équipées de réservoirs d'essence chargés avec 1824 litres de fuel, ce qui est précisément la configuration utilisée couramment pour lancer les avions en mission de frappe lointaine. Les vibrations étaient si violentes que les officiels de la Navy ont été inquiets pour la sécurité des lancers d'avions en pleine charge. »

Les moteurs utilisés transmettent ainsi des vibrations pouvant aller jusqu'à l'entrée en résonnance des ailes des avions.

L'un des objectifs de la catapulte électromagnétique selon la présente invention, est de résoudre au moins en partie ce problème de vibration et de résonnance.

A cet effet, la présente invention propose une catapulte électromagnétique comprenant un moteur linéaire asynchrone comportant :

un inducteur fixe formant au moins en partie une voie active de la catapulte électromagnétique, l'inducteur fixe étant formé par une succession de tronçons adjacents, chaque tronçon comprenant un noyau en matériau ferromagnétique s'étendant dans la direction de la voie active, et un bobinage polyphasé comportant un ensemble de bobines planes multi-spires agencées autour du noyau selon des plans transversaux à la voie active,

- un induit mobile destiné à se déplacer le long de l'inducteur fixe, l'induit mobile comprenant un matériau ferromagnétique, et présentant une section transversale en forme globale de U inversé, l'induit mobile coiffant l'inducteur fixe de sorte que les trois faces internes de la section en U entourent l'inducteur fixe en formant un entrefer, chaque tronçon de l'inducteur fixe étant électromagnétiquement relié au tronçon adjacent et chaque bobine plane située à une région d'extrémité d'un tronçon étant électriquement reliée à une bobine plane de la même phase située à la région d'extrémité d'un tronçon adjacent de sorte qu'en fonctionnement de la catapulte électromagnétique, le champ magnétique glissant induit dans le moteur linéaire asynchrone est substantiellement continu le long de la voie active.

Ainsi, chaque bobine est électriquement reliée à une bobine de la même phase le long de la succession des tronçons formant l'inducteur fixe. La liaison électrique entre chaque bobine est notamment réalisée par un seul brin et est apparentée à un bobinage de type 'bobinage Gramme'. Entre deux tronçons adjacents, une barrette de conduction électrique permet la liaison conductrice entre les bobines d'une même phase. Selon une autre disposition compatible avec l'utilisation d'une barrette de conduction, une alimentation électrique séparée des seuls tronçons en prise avec l'induit est possible selon un mode d'alimentation séquentiel. En effet, l'alimentation séquentielle des différents tronçons permet de suivre le déplacement de l'induit mobile et de limiter la consommation énergétique de la catapulte.

Cette configuration permet une conductivité électromagnétique de l'inducteur fixe de sorte que le champ magnétique entre deux tronçons adjacents glisse sans discontinuité. Ceci permet de limiter les perturbations du champ magnétique entre deux tronçons, susceptibles de créer une excitation parasite telle que rapportée dans l'état de la technique. La présente invention bénéfice également des avantages liés à l'utilisation d'une catapulte fonctionnant par un moteur linéaire asynchrone avec un induit passif mobile et des inducteurs fixes assemblés par des tronçons identiques adjacents, tout en permettant le lissage de l'effort de poussée.

Une explication probable aux inconvénients observés dans l'état de la technique concernant les vibrations et résonances des ailes de l'avion est que celles-ci proviendraient de variations du champ magnétique glissant, qui généreraient une excitation parasite pouvant atteindre les basses fréquences de résonnance de l'avion. Le plus probable est que le champ magnétique est perturbé à chaque jonction entre deux tronçons par la modification des différentes phases aux extrémités de chacun d'entre eux. La création de ces discontinuités est probablement à l'origine d'une variation du champ magnétique glissant et des variations de la poussée de la catapulte électromagnétique à chaque franchissement de jonction par les extrémités de l'induit mobile, créant une modulation et une excitation dans la gamme de fréquences excitant les résonnances des avions propulsés. Grâce à la présente invention, du fait de la connexion électrique des bobinages entre tous les tronçons qui sont adjacents, le champ magnétique induit reste non perturbé, même au passage de l'induit mobile aux jonctions entre deux tronçons de la voie active.

De préférence, chaque tronçon de l'inducteur fixe est séparé d'un tronçon adjacent, uniquement par une distance de dilatation nécessaire à la dilatation des tronçons au cours de la propulsion de la charge.

Avantageusement, la distance de dilatation est déterminée de sorte que le rapport entre la dilatation d'un tronçon et la longueur dudit tronçon est inférieur à 1,25 millième.

Selon une disposition de l'invention, le noyau de chacun des tronçons comprend un assemblage de tôles feuilletées ferromagnétiques, collées entre elles et s'étendant dans la direction de la voie active.

Avantageusement, au moins deux tronçons adjacents comprennent chacun une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale, la première extrémité longitudinale comprenant au moins un tenon d'emboîtement et la deuxième extrémité longitudinale comprenant au moins une mortaise d'emboîtement, l'au moins un tenon d'emboîtement d'un tronçon étant configuré pour s'emboîter avec l'au moins une mortaise d'emboîtement du tronçon adjacent. Il est entendu dans le présent document que l'emboîtement entre deux tronçons adjacents est obtenu en mettant en contact direct des régions de chaque tenon d'emboîtement et de chaque mortaise d'emboîtement correspondante tout en laissant des régions dépourvues de contact, permettant de créer la distance de dilatation entre deux tronçons adjacents. Il est alors possible de permettre le passage du flux magnétique par les régions de contact direct tout en permettant la dilatation des tronçons.

Selon une disposition, chaque tenon d'emboîtement et/ou chaque mortaise d'emboîtement s'étendent sensiblement sur au moins une partie ou sur toute la hauteur des au moins deux tronçons adjacents.

Avantageusement, la section transversale de chaque tenon d'emboîtement est sensiblement rectangulaire de sorte à permettre un emboîtement par insertion, dans une direction longitudinale, de chaque tenon d'emboîtement et de chaque mortaise d'emboîtement.

Selon une possibilité, chaque tenon d'emboîtement et/ou chaque mortaise d'emboîtement sont formés par un assemblage décalé des tôles feuilletées les unes par rapport aux autres.

Selon une autre possibilité la première extrémité longitudinale de chacun des tronçons comprend au moins deux tenons d'emboîtement et la deuxième extrémité longitudinale comprend au moins deux mortaises d'emboîtement.

Il est précisé que l'induit mobile de la présente invention est constitué d'un matériau ferromagnétique massif et non feuilleté comme le noyau du tronçon.

Avantageusement, pour diminuer les harmoniques du champ glissant le bobinage peut être distribué comme il est connu dans les machines tournantes.

Selon une possibilité, chaque tronçon de l'inducteur fixe comprend en outre des carcasses en matériau isolant, destinées au montage des bobines planes, chacune des carcasses présentant au moins un élément plan s'étendant transversalement à la voie active, comprenant un bord latéral sur lequel une excroissance forme un tenon de fixation au tronçon, et dans lequel est ménagé un orifice configuré pour l'insertion du noyau perpendiculairement aux bobines.

De préférence, les carcasses sont constituées d'un matériau composite rigide.

Selon une disposition, au moins le centre de chacun des noyaux est fixé par clavetage aux carcasses correspondantes de sorte à maintenir en place l'ensemble constituant l'inducteur fixe au cours de la propulsion de la charge qui implique la génération de forces très importantes.

Avantageusement, la catapulte comprend des moyens de fixation de l'inducteur fixe à une goulotte de la rampe du navire, les moyens de fixation comprenant un support de fixation formant également un écran magnétique, constitué par au moins une pièce massive en matériau conducteur amagnétique, le support de fixation étant configuré pour permettre la fixation d'une face de l'inducteur fixe distincte des faces formant un entrefer avec la section en U de l'insert mobile.

Le support de fixation comprend des ouvertures configurées pour recevoir chacune un tenon de fixation d'une carcasse correspondante.

Avantageusement, le support de fixation est constitué par une suite de pièces massives s'étendant dans la continuité les unes des autres, chacune des pièces massives est séparée de la suivante par un espace de dilatation et chacune des pièces massives est reliée à une pièce suivante par une tresse de cuivre souple permettant d'assurer la continuité électrique des courants induits dans l'écran magnétique.

De préférence, chacune des pièces massives constituant le support de fixation est au moins fixée en son centre à la goulotte.

Selon une disposition, des tôles magnétiques fines isolées sont intercalées dans le bobinage polyphasé de sorte à former une denture magnétique.

De préférence, les trois faces internes de la section en U de l'induit mobile sont couvertes d'une peau conductrice formée d'une couche mince de matériau conducteur de l'électricité, tel qu'un métal, et de préférence du cuivre, de sorte à limiter les pertes par effet Joule dans l'induit mobile. Lorsque la peau conductrice est en cuivre, elle est formée par dépôt électrolytique et présente une épaisseur inférieure à un millimètre.

Selon une possibilité, les deux faces internes de la section en U de l'induit mobile se faisant face, comprennent une région d'extrémité comportant une barre conductrice de court-circuit, configurée pour attirer les lignes de courant induit de l'induit mobile et pour élargir les boucles de courant induit. Les barres procurent un chemin électriquement plus court pour fermer les courant induits dans l'induit mobile, car moins résistant ce qui limite les pertes par effet Joule. Les barres conductrices permettent aussi d'augmenter la composante des courants induits qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal selon lequel l'inducteur fixe s'étend, de sorte à maximiser leur efficacité à la propulsion de la charge et améliorer le rendement du moteur.

Il est entendu dans le présent document que les barres conductrices s'étendent sur la longueur de l'induit mobile. La barre conductrice est intégrée au matériau ferromagnétique de l'induit mobile de sorte à présenter une forte épaisseur, notamment supérieure à 3 millimètres.

Avantageusement, les surfaces externes des deux faces en regard l'une de l'autre de la section en U de l'induit mobile, comprennent des ailettes raidisseurs pour la stabilité dimensionnelle de l'induit mobile. Ces ailettes raidisseurs permettent d'augmenter, lorsque cela est nécessaire, la surface d'échange pour le refroidissement du moteur et confèrent une stabilité dimensionnelle à l'induit mobile. Elles sont constituées de préférence dans le même matériau que celui de l'induit mobile. Selon une possibilité, la catapulte électrique comprend en outre un dispositif de soufflerie configuré pour participer au refroidissement de l'induit mobile dans le laps de temps s'écoulant entre deux propulsions.

De préférence, l'induit mobile comprend, sur une face de la section en U opposée à l'écran magnétique, un moyen d'attache tel qu'une crosse d'entrainement configurée pour une fixation de l'avion à propulser.

Selon une disposition, l'induit mobile est centré dans la goulotte de la catapulte au moyen de galets roulants. Ainsi, l'induit mobile roule facilement dans la direction longitudinale de la voie active tout en restant centré autour des inducteurs fixes, fixés à même la goulotte par le support de fixation formant un écran magnétique.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après de deux modes de réalisation, donné à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés. Dans la suite de la description, par souci de simplification les éléments communs aux différentes formes de réalisation portent les mêmes références numériques.

La figure 1 illustre une vue schématique d'une section transversale d'une catapulte électromagnétique selon un art antérieur.

La figure 2 illustre une vue schématique d'une section transversale de la catapulte électromagnétique selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 3 est une vue schématique de l'inducteur fixe de la catapulte électromagnétique selon le mode de réalisation illustré à la figure 2.

La figure 4 est une vue schématique du dessus de la succession de tronçons constituant l'inducteur fixe selon une variante de réalisation de la présente invention.

La figure 5 illustre une vue schématique en éclaté de l'inducteur fixe selon le mode de réalisation illustré à la figure 2.

Comme illustré à la figure 2, la catapulte électromagnétique 200 selon l'invention comprend un moteur linéaire asynchrone comportant un inducteur fixe 1 formant la majeure partie de la voie active et un induit mobile 2 destiné à se déplacer le long de l'inducteur fixe 1 lorsque celui-ci est alimenté en courant électrique.

L'inducteur fixe 1 est logé et fixé au fond d'une goulotte 10 de la catapulte 200 par le biais d'un support de fixation 3 se prolongeant le long de la voie active. L'inducteur fixe 1 est composé d'une pluralité de tronçons 4 adjacents (longueur L) et reliés électromagnétiquement (figures 3 et 4). Chacun des tronçons 4 comprend un noyau formé d'un assemblage de tôles 6 feuilletées ferromagnétiques. Ces tôles 6 sont collées entre elles et s'étendent dans la direction de la voie active. Autour du noyau 6 est agencé un bobinage polyphasé formé à partir d'un ensemble de bobines 5 planes multispires, orienté perpendiculairement à la direction longitudinale de la voie active, dans des plans transversaux à celle-ci. Chaque bobine est reliée à une bobine de la même phase selon un pas polaire p par un simple brin 7. Chaque bobine plane 5 située à une région d'extrémité d'un tronçon 4 est électriquement reliée à une bobine 5 plane de la même phase située à la région d'extrémité d'un tronçon 4 adjacent. Une barrette 8 de conduction électrique permet la liaison conductrice entre les bobines 5 aux extrémités de deux tronçons 4 adjacents pour les trois phases, dans ce mode de réalisation comprenant un bobinage triphasé. Selon une autre disposition non illustrée, chaque bobine 5 plane située à une région d'extrémité d'un tronçon 4 est électriquement reliée à une bobine 5 plane de la même phase située à la région d'extrémité d'un tronçon 4 adjacent, par l'intermédiaire d'une alimentation séquentielle des différents tronçons 4 suivant le déplacement de l'induit mobile 2.

Selon le mode de réalisation illustré à la figure 3, chacun des tronçons 4 est séparé d'un tronçon 4 adjacent uniquement par une distance de dilatation 21 nécessaire à la dilatation des tronçons au cours de la propulsion de la charge. La distance de dilatation est inférieure à 0.6 cm, notamment pour une longueur de noyau de l'ordre de 4 m. Ainsi, l'entrefer à froid entre les tronçons 4 est suffisamment important pour permettre une dilatation lorsque réchauffement du noyau 6 par rapport à la goulotte 10 est d'environ 100°C.

Pour l'ajustement de la distance de dilatation à différentes longueurs de tronçon 4, la distance de dilatation 21 est déterminée de sorte que le rapport entre la longueur de dilatation d'un tronçon 4 et la longueur dudit tronçon 4 est inférieur à 1,25 millième.

Selon une variante de réalisation illustrée à la figure 4, au moins deux tronçons 4 adjacents comprennent chacun une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale. La première extrémité longitudinale comprend un tenon d'emboîtement 22 et la deuxième extrémité longitudinale comprend une mortaise d'emboîtement 23, configurée pour s'emboîter avec le tenon d'emboîtement 22 du tronçon 4 adjacent de manière à former des régions de contact direct entre le tenon d'emboîtement 22 et la mortaise d'emboîtement 23 et des régions dépourvues de contact permettant de créer la distance de dilatation 21 entre les deux tronçons 4 adjacents. Comme illustré sur la figure 4, la section transversale des tenons d'emboîtement est rectangulaire (les côtés opposés sont parallèles) et la mortaise d'emboîtement 23 comprend une forme complémentaire de sorte à faciliter l'emboîtement par simple insertion d'une mortaise /tenon dans la direction de la longueur de la voie active.

Selon une possibilité non illustrée, tous les tronçons de la voie active, hormis les tronçons formant l'extrémité de ladite voie, comprennent un tenon d'emboîtement 22 et une mortaise d'emboîtement 23. Selon encore une autre variante non illustrée, chacun des tronçons de la voie active comprennent une pluralité de tenons d'emboîtement 22 et/ou une pluralité de mortaises d'emboîtement 23.

Comme illustré à la figure 5, l'inducteur 1 comprend également une pluralité de carcasses 11 formées en matériau isolant et configurées pour le montage des bobines 5 planes. Les carcasses 11 présentent au moins un élément plan s'étendant transversalement à la voie active, parallèlement aux bobines 5. Chaque carcasse 11 comprend également un orifice 12 ménagé dans l'au moins un élément plan pour l'insertion du noyau 6 de façon perpendiculaire aux bobines 5. Un tenon de fixation 14 est prévu sur un bord latéral inférieur de chacune des carcasses 11 pour la fixation de l'inducteur 1 au support de fixation 3 via une ouverture 13 de forme complémentaire à celle du tenon 14. Selon une disposition, le support de fixation 3 est formé par une succession de pièces massives en matériau conducteur amagnétique, qui s'étendent longitudinalement dans la direction de la voie active. Chacune des pièces massives est reliée à une pièce suivante par une tresse de cuivre souple permettant d'assurer la continuité électrique des courants induits dans l'écran magnétique 3 et chacune des pièces massives est séparée de la suivante par un espace de dilatation (non illustré).

Selon une autre disposition non illustrée, le centre de chacun des noyaux 6 est fixé par clavetage aux carcasses 11 correspondantes. De préférence, chacune des pièces massives constituant le support de fixation 3 est au moins fixée en son centre à la goulotte 10.

Comme illustré à la figure 5, des tôles magnétiques fines 15 isolées sont intercalées dans le bobinage polyphasé 5 de sorte à former une denture magnétique.

L'induit mobile 2 est configuré pour circuler dans la goulotte 10 à l'aide de galets roulant 9 qui permettent de conserver un écartement sensiblement constant avec l'inducteur fixe 1 lors de son déplacement. L'induit 2 comprend en sa partie supérieure une crosse d'entrainement 16 pour permettre l'arrimage de la charge à propulser sur la piste. L'induit mobile 2 comprend un matériau ferromagnétique. Il présente une section transversale en forme globale de U inversé qui lui permet d'être disposé au-dessus de l'inducteur fixe 1 en le coiffant. Ainsi, les trois faces internes de la section en U de l'induit entourent l'inducteur fixe 1 en formant un entrefer. La face 20 de l'inducteur 1 qui n'est pas coiffée par la section en U est ainsi en regard du support de fixation 3 qui forme alors un écran magnétique.

Comme illustré à la figure 2, l'insert mobile 2 comprend une peau conductrice 17, formée d'une couche mince de matériau conducteur de l'électricité, recouvrant les trois faces internes de la section en U. Cette configuration permet de limiter les pertes par effet Joule dans l'induit mobile 2. La peau conductrice 17 est une couche très fine de métal, tel que du cuivre. Egalement illustré à la figure 2, les régions d'extrémités inférieures comportent chacune une barre conductrice 18 de court-circuit sur les deux faces internes se faisant face de la section en U. Ces barres conductrices 18 permettent d'attirer les lignes de courant induit de l'induit mobile 2 et d'élargir les boucles de courant induit.

Selon le mode de réalisation illustré, les surfaces externes des deux faces en regard l'une de l'autre de la section en U de l'induit mobile 2, comprennent des ailettes raidisseurs 19 rigides qui s'étendent suivant une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'induit mobile 2, orientées vers les parois de la goulotte 10.

Ainsi, la présente invention permet en plus du lissage de l'effort de poussée : de supprimer les vibrations à l'origine de l'entrée résonnance des ailes d'avion chargées.

d'augmenter le rendement global de la catapulte tout en limitant échauffements grâce notamment à la réduction des pertes par effet Joule dans les bobinages inducteurs de plus faible longueur et à la réduction des fuites du champ magnétique hors de l'entrefer, d'améliorer le refroidissement et la stabilité dimensionnelle de l'induit mobile 2 de par la présence d'ailettes raidisseurs 19 sur les faces latérales externes de la section en U, de faciliter les contrôles visuels et la maintenance des inducteurs car 5 toutes les faces actives sont accessibles sans aucun démontage, et

- d'éviter les déformations thermiques en dehors du plan axial de la catapulte du fait de la symétrie des tronçons 4 inducteurs autour de ce plan axial.

Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit cidessus à titre d'exemple mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les 10 variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.

Claims (17)

1. REVENDICATIONS

   1. Catapulte électromagnétique (200) destinée à propulser une charge sur une piste, et notamment un avion sur un navire ou sur une rampe, la catapulte électromagnétique (200) comprenant un moteur linéaire asynchrone comportant :

   - un inducteur fixe (1) formant au moins en partie une voie active de la catapulte électromagnétique (200), l'inducteur fixe (1) étant formé par une succession de tronçons (4) adjacents, chaque tronçon (4) comprenant un noyau (6) en matériau ferromagnétique s'étendant dans la direction de la voie active, et un bobinage (5) polyphasé comportant un ensemble de bobines planes multi-spires agencées autour du noyau (6) selon des plans transversaux à la voie active,

   - un induit mobile (2) destiné à se déplacer le long de l'inducteur fixe (1), l'induit mobile (2) comprenant un matériau ferromagnétique, et présentant une section transversale en forme globale de U inversé, l'induit mobile (2) coiffant l'inducteur fixe (1) de sorte que les trois faces internes de la section en U entourent l'inducteur fixe en formant un entrefer, chaque tronçon (4) étant électromagnétiquement relié au tronçon (4) adjacent et chaque bobine (5) plane située à une région d'extrémité d'un tronçon (4) étant électriquement reliée à une bobine (5) plane de la même phase située à la région d'extrémité d'un tronçon (4) adjacent de sorte qu'en fonctionnement de la catapulte électromagnétique (200), le champ magnétique glissant induit dans le moteur linéaire asynchrone est substantiellement continu le long de la voie active.
2. 2. Catapulte électromagnétique (200) selon la revendication 1, dans laquelle chaque tronçon (4) de l'inducteur fixe (1) est séparé d'un tronçon (4) adjacent, uniquement par une distance de dilatation (21) nécessaire à la dilatation des tronçons au cours de la propulsion de la charge.
3. 3. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle la distance de dilatation (21) est déterminée de sorte que le rapport entre la longueur de la dilatation d'un tronçon et la longueur dudit tronçon est inférieur à 1,25 millième.
4. 4. Catapulte électromagnétique (200) selon la revendication 1 à 3, dans laquelle le noyau (6) de chacun des tronçons (4) comprend un assemblage de tôles feuilletées, collées entre elles en s'étendant dans la direction de la voie active.
5. 5. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle au moins deux tronçons (4) adjacents comprennent chacun une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale, la première extrémité longitudinale comprenant au moins un tenon d'emboîtement (22) et la deuxième extrémité longitudinale comprenant au moins une mortaise d'emboîtement (23), le au moins un tenon d'emboîtement (22) d'un tronçon (4) étant configuré pour s'emboîter avec la au moins une mortaise d'emboîtement (23) d'un tronçon (4) adjacent.
6. 6. Catapulte électromagnétique (200) selon la revendication 5, dans laquelle chaque tenon d'emboîtement (22) et/ou chaque mortaise d'emboîtement (23) s'étendent sensiblement sur au moins une partie de la hauteur des au moins deux tronçons (4) adjacents.
7. 7. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 5 ou 6, dans laquelle la section transversale de chaque tenon d'emboîtement (22) est sensiblement rectangulaire de sorte à permettre un emboîtement par insertion dans une direction longitudinale de chaque tenon d'emboîtement (22) et de chaque mortaise d'emboîtement (23).
8. 8. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 5 à 7, dans laquelle chaque tenon d'emboîtement (22) et/ou chaque mortaise d'emboîtement (23) sont formés par un assemblage décalé des tôles (6) feuilletées les unes par rapport aux autres.
9. 9. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle chaque tronçon (4) de l'inducteur fixe (1) comprend en outre des carcasses (11) en matériau isolant, destinées au montage des bobines (5) planes, chacune des carcasses (11) présentant au moins un élément plan s'étendant transversalement à la voie active, comprenant un bord latéral sur lequel une excroissance forme un tenon de fixation (14) au tronçon (4), et dans lequel est ménagé un orifice (12) configuré pour l'insertion du noyau (6) perpendiculairement aux bobines (5).
10. 10. Catapulte électromagnétique (200) selon la revendication 9, dans laquelle au moins le centre de chacun des noyaux (6) est fixé par clavetage aux carcasses (11) correspondantes.
11. 11. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 9 ou

    10, comprenant des moyens de fixation de l'inducteur fixe (1) à une goulotte (10) de la rampe de propulsion, les moyens de fixation comprenant un support de fixation (3) formant un écran magnétique, constitué par au moins une pièce massive en matériau conducteur amagnétique, le support de fixation (3) étant configuré pour permettre la fixation d'une face (20) de l'inducteur fixe (1) distincte des faces formant un entrefer avec la section en U de l'insert mobile (1) et comprend des ouvertures (13) configurées pour la fixation des tenons de fixation (14).
12. 12. Catapulte électromagnétique (200) selon la revendication 11, dans laquelle le support de fixation (3) est constitué par une suite de pièces massives s'étendant dans la continuité les unes des autres, chacune des pièces massives est séparée de la suivante par un espace de dilatation et chacune des pièces massives est reliée à une pièce suivante par une tresse de cuivre souple permettant d'assurer la continuité électrique des courants induits dans l'écran magnétique.
13. 13. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendication 11 ou

    12, dans laquelle chacune des pièces massives constituant le support de fixation (3) est au moins fixée en son centre à la goulotte (10).
14. 14. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 1 à

    13, dans laquelle des tôles magnétiques fines isolées (15) sont intercalées dans le bobinage polyphasé (5) de sorte à former une denture magnétique.
15. 15. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 1 à

    14, dans laquelle les surfaces externes des deux faces en regard l'une de l'autre de la section en U de l'induit mobile (2) comprennent des ailettes raidisseurs (19) s'étendant suivant une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'induit mobile (2).
16. 16. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 1 à

    15, dans laquelle chaque bobine (5) plane située à une région d'extrémité d'un tronçon (4) est électriquement reliée à une bobine (5) plane de la même phase située à la région d'extrémité d'un tronçon (4) adjacent par l'intermédiaire d'une barrette (8) de conduction électrique.
17. 17. Catapulte électromagnétique (200) selon l'une des revendications 1 à

    5 16, dans laquelle chaque bobine (5) plane située à une région d'extrémité d'un tronçon (4) est électriquement reliée à une bobine (5) plane de la même phase située à la région d'extrémité d'un tronçon (4) adjacent par l'intermédiaire d'une alimentation séquentielle des différents tronçons (4) suivant le déplacement de l'induit mobile (2).