FR3092315A1

FR3092315A1 - Véhicule à effet de sol avec dispositif pour limiter la trainée hydrodynamique au décollage et à l’amerrissage.

Info

Publication number: FR3092315A1
Application number: FR1901085A
Authority: FR
Inventors: Maxime HEINISCH
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2039-02-04
Also published as: FR3092315B1

Abstract

Appareil à effet de sol équipé de systèmes équipés de surfaces planantes immergées aussi nommées foils ou hydrofoils, et qui fournissent une poussée verticale au décollage comme à l’atterrissage. Le dispositif selon l’invention permet de limiter d’une part les effets de la traînée hydrodynamique et d’autre par de limiter les vibrations induites par les chocs de l’appareil (coque, fuselage, ailes, flotteurs) avec la surface de l’eau. Selon les variantes du dispositif il est constitué de surfaces planantes ou hydrofoils (15) et de mécanismes de rétractation si les hydrofoils sont destinés à être mobiles. Une variante particulière permet de transformer l’hydrofoil (15) en dispositif de réduction de traînée aérodynamique (17) par un mécanisme de rotation (16). Figure de l’abrégé: Figure 8

Description

VEHICULE A EFFET DE SOL AVEC DISPOSITIF POUR LIMITER LA TRAINEE HYDRODYNAMIQUE AU DECOLLAGE ET A L’AMERRISSAGE

1. La présente invention concerne un véhicule à effet de sol ou Wing-in-Ground effect craft (ou WIG craft) selon la terminologie de l’Organisation Maritime Internationale et la solution à la problématique de traînée hydrodynamique inhérente à ce type d’appareil.

2. Etat de la technique antérieure: L’appareil à effet de sol est une sorte d’hydravion considéré par les instances internationales comme un navire lorsqu’il vole à proximité de la surface de l’eau. Le vol en effet de sol permettant des gains d’énergie du fait de l’augmentation de portance générée par la compression du flux d’air entre une aile et la surface de l’eau ou du sol mais également du fait de la réduction de la trainée induite par la proximité avec la surface qui s’oppose au développement de turbulences de sillage, limitant par exemple la formation des vortex en bouts d’ailes. Ces appareils, opérant généralement depuis l’eau, sont soumis aux mêmes contraintes que celles subies par les hydravions en termes de trainée hydrodynamique sur les parties immergées telles que la coque ou les flotteurs, obligeant à les équiper de motorisations plus puissantes que celles d’appareils similaires qui décolleraient sur piste. En effet les décollages ou atterrissages sur pneumatiques sont soumis à des forces de frictions moins importantes que celles subies lors du contact de grandes surfaces avec l’eau. Cette puissance supplémentaire nécessaire au décollage s’avère inutile une fois la vitesse de croisière atteinte. Le poids supplémentaire de la motorisation a de fait un impact négatif sur les gains d’énergie recherchés et obtenus par le vol en effet de sol. De plus, les décollages et amerrissages sur des mers formées ou houles courtes génèrent des chocs et des vibrations pouvant affecter la sécurité des opérations, s’avérer dangereuses pour les passagers et endommager gravement la structure de l’appareil. Les opérations des appareils à effet de sol s’en trouvent donc limitées au même titre que celles des hydravions décollant sur coque ou sur flotteurs.

3. L’invention propose un appareil à effet de sol équipé de systèmes permettant de limiter d’une part la trainée hydrodynamique et d’autre par les vibrations induites par les chocs avec la surface de l’eau par l’adjonction de surfaces planantes immergées aussi nommées foils ou hydrofoils, et qui fournissent une poussée verticale au décollage comme à l’amerrissage.

4. Le terme hydrofoil désignera tout type de structure de la forme d’une aile attachée à la coque, au fuselage, aux ailes, aux flotteurs, qui lorsqu’elles se déplacent sous la surface de l’eau créent une poussée verticale perpendiculaire au déplacement horizontal, et agissent par conséquence comme des dispositifs de soulèvement, maintenant l’appareil hors de l’eau à une vitesse donnée.

5. L’appareil présenté à titre d’exemple inclus les systèmes évoqués, à savoir des hydrofoils fixes ou rétractables sous diverses configurations.

6. Le véhicule selon l’invention peut être caractérisé par les étapes et propriétés suivantes:

7. Des hydrofoils sont fixés judicieusement à l’appareil en fonction de son centre de gravité et de son centre de portance aérodynamique pour assurer un déplacement stable dans les trois dimensions (longitudinale, transversale et verticale) et dans toutes les phases où les hydrofoils seront en contact avec l’eau.

8. Les hydrofoils pourront être indifféremment fixés au fuselage, à la coque, aux flotteurs, aux ailes ou aux dispositifs de réduction de trainée.

9. Le nombre et la taille des d’hydrofoils installés sera fonction des dimensions de l’appareil à effet de sol, de sa masse, de sa structure et de sa conception.

10. Les Hydrofoils pourront être fixes ou rétractables lorsque l’appareil est en vol et ne touche plus la surface de l’eau. Le mécanisme de rétraction sera préférablement conçu pour que les hydrofoils s’encastrent dans le fuselage, la coque, les ailes ou les flotteurs pour limiter les aspérités. Ils peuvent également jouer le double rôle d’hydrofoils et de dispositifs de réduction de trainée aérodynamique (ou Winglets) quand ils sont placés en bouts d’ailes et se relèvent par exemple dans un mouvement de rotation suivant l’axe longitudinal des flotteurs.

11. Avant le décollage et dans le cas d’hydrofoils rétractables, ceux-ci sont positionnés en configuration basse pour permettre la poussée verticale qui aidera à faire sortir l’appareil de l’eau.

12. Lors du décollage et à la mise en puissance l’augmentation de vitesse va accélérer le déplacement de l’eau sur les hydrofoils, créant une poussée verticale et perpendiculaire aux surfaces planantes des hydrofoils. Cette poussée permettra la sortie progressive de l’eau des parties immergées de l’appareil, et ce plus rapidement et à une vitesse inférieure qu’un même appareil non équipé d’hydrofoils soumis à une trainée hydrodynamique plus importante.

13. Par conséquent, moins d’énergie propulsive sera nécessaire pour cette phase d’accélération qui se poursuivra jusqu’à la création d’une portance suffisante au niveau des ailes de l’appareil pour que ce dernier sorte complètement de l’eau.

14. Pour assurer une meilleure stabilité longitudinale durant cette phase d’hydroplanage, un hydrofoil supplémentaire pourra être ajouté à l’avant de l’appareil ou à l’arrière selon la configuration retenue pour les hydrofoils principaux et leur positionnement par rapport au centre de gravité et au centre de portance de l’appareil.

15. Après le décollage, et s’il s’agit d’hydrofoils mobiles, ces derniers seront rétractés dans des logements prévus à cet effet pour leur permettre d'être intégrés à la coque, au fuselage, aux ailes ou aux flotteurs et ainsi limiter les turbulences liées aux aspérités. Dans le cas de la combinaison hydrofoil/dispositif de réduction de trainée, les hydrofoils pourront être relevés selon un mécanisme de rotation pour transformer les hydrofoils en winglets, améliorant ainsi la portance et réduisant la trainée induite.

16. A l’amerrissage les hydrofoils mobiles pourront être positionnés et verrouillés vers le bas avant le contact avec la surface de l’eau. La vitesse de l’appareil sera réduite à la vitesse maximum d’entrée des hydrofoils dans l’eau pour éviter le phénomène de cavitation et assurer la portance du dispositif. Ce faisant l’appareil prendra contact avec l’eau progressivement et la trainée hydrodynamique sur les autres parties immergées comme le fuselage, la coque ou les flotteurs se fera de manière graduelle, limitant les impacts physiques sur les passagers et les conséquences structurelles sur l’appareil.

17. Les dessins annexés illustrent l’invention :

18. représente en perspective, un appareil à effet de sol monoplace à moteur propulsif et les zones principales d’application de l’invention telles que la coque (10), le fuselage (11), les flotteurs (12) et les winglets (13).

19. représente de face le même appareil et les zones principales d’application de l’invention telles que la coque (10), le fuselage (11), les flotteurs (12), les winglets (13) et les ailes (14).

20. représente de face le même appareil et une première variante d’application du dispositif de l’invention. Dans cette variante deux hydrofoils sont fixés à l’appareil, le principal (15) au niveau du premier step (ou décrochage) de la coque, le second au niveau du nez de l’appareil (16).

21. et [Fig.5] représentent en perspective le même appareil et le dispositif de l’invention selon la première variante. [Fig.4] illustre le dispositif mobile en position étendue et [Fig.4] illustre le dispositif mobile en position rétractée, l’hydrofoil principal (15) épousant la forme de la coque au niveau du premier step (17) et l’hydrofoil avant (16) à l’avant du fuselage épousant la forme de la coque au niveau du nez de l’appareil (18).

22. représente de face le même appareil et une seconde variante d’application du dispositif de l’invention. Dans cette variante deux hydrofoils (19) sont fixés à l’appareil au niveau des flotteurs et se rétractent (20) à l’intérieur des dispositifs de réduction de trainée ou winglets (21) et un hydrofoil de stabilisation longitudinale (22) est placé à l’avant.

23. et [Fig.8] représentent en perspective le même appareil et le dispositif de l’invention selon la deuxième variante avec deux hydrofoils rétractables (19) fixés au niveau des flotteurs et un hydrofoil de stabilisation longitudinale (22) est placé à l’avant de l’appareil et se rétracte en épousant la forme de la coque à son emplacement (23).

24. représente de face le même appareil et une troisième variante d’application du dispositif de l’invention. Dans cette variante deux hydrofoils (24) sont fixés à l’appareil au niveau des flotteurs (25) et se rétractent par rotation autour de l’axe du flotteur (26) pour se transformer en dispositif de réduction de la trainée aérodynamique ou winglet (27). Un hydrofoil de stabilisation longitudinale (28) est placé à l’avant de l’appareil et se rétracte par rotation sur l’avant du nez de l’appareil (29).

25. et [Fig.11] représentent en perspective le même appareil et le dispositif de l’invention selon la troisième variante.

26. représente de face le même appareil et une quatrième variante d’application du dispositif de l’invention. Dans cette variante deux hydrofoils (30) sont fixés à l’appareil au niveau du fuselage et se rétractent par rotation (31) pour se plaquer contre le fuselage (32). Un hydrofoil de stabilisation longitudinale (33) est placé à l’arrière de l’appareil et se rétracte verticalement pour épouser la forme de la coque au niveau du deuxième step (34).

27. et [Fig.14] représentent en perspective le même appareil et le dispositif de l’invention selon la quatrième variante.

Claims

Véhicule à effet de sol caractérisé en ce que des surfaces planantes aussi nommés foils ou hydrofoils permettent la réduction de la trainée hydrodynamique des parties immergées par la génération d’une poussée verticale liée au déplacement de l’eau sur ces surfaces se présentant sous la forme d’ailes immergées coudées en forme de L (19), de V (22), de W (33) ou toute forme permettant une portance efficace et sans cavitation, rétractables (20) ou non avec comme exemples non limitatifs d’intégration la coque (10), le fuselage (11), les ailes (14) et les flotteurs 12) en fonction du centre de gravité et du centre de portance.
Véhicule selon la revendication 1 caractérisé en ce que des hydrofoils peuvent assurer le rôle conjoint d’hydrofoils (24) et de dispositifs réducteur de trainée aérodynamique (27) par le basculement en rotation (26) autour d’un axe en fonction de la phase de vol considérée [Fig.11].
Véhicule à effet de sol selon l’une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le véhicule est de type hydravion selon la terminologie de l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI).