FR3099449A1 - Dispositif de régulation de fluide d’au moins un coussin de fluide pour un véhicule à coussins de fluide - Google Patents
Dispositif de régulation de fluide d’au moins un coussin de fluide pour un véhicule à coussins de fluide Download PDFInfo
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Abstract
Dispositif (11) de regulation de fluide d’au moins un cousin (8) de fluide d’un véhicule (1) circulant au-dessus d’un support (2) par sustentation, ce dispositive (11) de regulation de fluide comprenant :- un moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour alimenter le cousin (8) de fluide,- un conduit (22) d’acheminement du fluide du moyen (13) d’approvisionnement de fluide au cousin (8) de fluide,- un calculateur (12) permettant de piloter le moyen (13) d’approvisionnement de fluide,- un capteur (23) de hauteur de vol,ce dispositif (11) comprenant un solveur (27) permettant de calculer à partir d’une hauteur de vol (H) mesurée du véhicule (1) par le capteur (23) de hauteur de vol et d’une vitesse de sustentation estimée par le calculateur (12) le débit de fluide (Q) dans le conduit (22) d’acheminement, le calculateur (12) permettant, à partir du débit de fluide (Q) calculé par le solveur (27) de piloter le moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour réguler le débit de fluide (Q) dans le conduit (15) d’acheminement de sorte à rétablir une valeur de hauteur (H) de vol égale à une valeur de hauteur de vol (HR) préenregistrée dans le calculateur (12). Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention relève du domaine des véhicules circulant au-dessus d’un support par sustentation par coussins de fluide, ces véhicules sont destinés au transport à grande vitesse de passager et, ou le transport de marchandises.
La présente invention concerne plus particulièrement les systèmes de gestion d’alimentation en fluide de coussins de fluide.
La sustentation est assurée au moyen d’un ensemble de coussins d’air, ces coussins de fluide permettent de faire léviter un véhicule au-dessus d’un support, ce support étant de préférence une surface plane.
Afin d’assurer des critères de confort et de sécurité, la fonction principale de lévitation est accompagnée par deux fonctions solidaires, une fonction de suspension et une fonction d’amortissement.
Comme le présente le document FR 2128206 les fonctions de suspension et sustentation sont assurées au moyen de chambres dans des coussins de fluide, à savoir une chambre centrale dans laquelle du fluide s’écoule puis se répand dans une chambre de suspension et une chambre de sustentation, les chambres de suspension et de sustentation étant liées entre elles par des ouvertures.
Un tel véhicule s’apparente plus particulièrement au domaine des sustentations aérauliques. L'aéraulique désigne la science qui étudie l’écoulement de fluide non comprimé dans les conduits et qui s’applique à la ventilation, au conditionnement de fluide, au dépoussiérage, au séchage et au transport pneumatique.
Les coussins de fluide fonctionnent grâce à un phénomène aérodynamique appelé « effet de sol », ce phénomène consiste à générer une portance d’un véhicule, la portance étant la composante de la force subie par un corps en mouvement dans un fluide qui s'exerce perpendiculairement à la direction du mouvement, cette composante permettant ainsi de surélever le véhicule au-dessus de son support.
Dans la présente invention la portance est générée grâce à une zone de fluide surpressée comprise entre une surface inférieure du véhicule et son support.
Les coussins de fluide permettent à un véhicule de s’affranchir de toute architecture mécanique d’un véhicule traditionnel tel qu’un train comprenant des bogies qui sont des chariots situés sous le train, et sur lesquels sont fixés des essieux et des roues, toute cette architecture mécanique engendre des inconvénients tel qu’un volume occupé important, des nuisances sonores non négligeables engendrées par son fonctionnement, et une masse élevée à supporter et à déplacer.
Ainsi, les coussins de fluide permettent de s’affranchir des frottements engendrés entre l’architecture mécanique des trains traditionnels citée précédemment et le support d’un véhicule à coussins de fluide. L’absence de ces frottements permet de mouvoir un véhicule à une vitesse élevée plus facilement, en demandant moins d’énergie.
Enfin, les coussins de fluide permettent de garantir l’économie d’importants rejets de particules fines dus à l’usure des composants d’une architecture mécanique de train traditionnel.
Le document FR 2208810 décrit un procédé de régulation visant à maintenir une enceinte à coussin de fluide à une distance prédéterminée d’une surface d’appui, il consiste à amener du fluide sous pression à une région située entre l’enceinte et la surface pour établir l’enceinte à une distance prédéterminée de la surface, et à régler l’amenée de fluide en fonction des variations de pression détectées dans la région, de manière à maintenir la distance prédéterminée.
Les variations de pression sont captées dans la région, cette région comprend deux zones, la première zone possède une pression positive qui tend à augmenter la distance de séparation entre l’enceinte à coussin de fluide et la surface d’appui, et la seconde zone possède une pression négative qui tend à diminuer la distance de séparation entre l’enceinte à coussin de fluide et la surface d’appui.
Les variations de pression sont captées dans l’une de ces deux zones.
Lorsque l’enceinte à coussin de fluide subit un effort dynamique et que la pression diminue dans la région, la distance qui sépare l’enceinte du support diminue, un capteur de pression détecte la variation de pression dans l’enceinte et une valve de commande reliant la source de pression à la région s’ouvre dans le but d’augmenter la pression dans la région et rétablir une hauteur d’équilibre.
Le procédé décrit dans le document FR 2208810 permet de gérer une perte de pression dans son enceinte en y injectant du fluide par la valve mais il ne décrit en rien un moyen de gérer une surpression causée lors d’un effort dynamique qui tendrait à réduire la distance qui sépare l’enceinte du support.
Une surpression dans l’enceinte peut engendrer une contre pression dans le conduit d’acheminement de fluide et causer le dysfonctionnement de la source de pression, par exemple le blocage d’un ventilateur, ce blocage peut également générer des perturbations dans tout le système.
Le document FR 2063112 divulgue un dispositif d’alimentation des coussins de fluide d’une machine à effet de sol au moyen d’un collecteur porté sur la structure de la machine et délivrant du fluide sous pression à une pluralité de conduits de captation qui débouchent dans les coussins de fluide correspondants, les conduits de captation sont divergents sur une partie au moins de leur longueur.
Le fluide traverse les conduits de captation par des orifices de prise de fluide à une vitesse sonique, ce qui permet de palier à tout problème de perte de pression au sein d’un coussin de fluide, en effet, le régime sonique d’écoulement de fluide ne dépend que des conditions génératrices et est indépendant des conditions de perturbations telles qu’un effort dynamique réduisant la distance de séparation du dessous d’un véhicule et son support.
Lorsque une variation des conditions génératrices a lieu, par exemple lors d’une augmentation de la hauteur de vol entre deux points d’équilibre de la machine à effet de sol, le dispositif d’alimentation comprend un mécanisme capable d’agrandir la section des orifices de prise de fluide des conduits de captation, ainsi ce mécanisme permet de découpler un coussin de fluide du reste du circuit d’alimentation en fluide.
Ce dispositif d’alimentation présente les inconvénients suivants :
- l’architecture interne de la valve génère des pertes de charge en pression,
- le contrôle mécanique pour établir l’amorçage du col sonique de la valve est complexe, le régime sonique, ayant pour but de stabiliser le débit, est établi en fonction de la pression en amont et de la section géométrique de la valve,
- la maintenance du système d’alimentation et des mécanismes de réduction de section des conduits de captation est complexe,
- l’écoulement dans une valve venturi à col sonique génère des nuisances acoustiques non négligeables,
- la vitesse de réponse du système de régulation dépend du ventilateur et du temps de régulation de la vanne, de l’amorçage sonique de la vanne.
De plus, l’ensemble des systèmes de régulation de fluide présentés ci-dessus se base uniquement sur les variations de pression dans l’enceinte pour établir une hauteur de vol d’un véhicule à effet de sol correcte.
Un premier objectif de l’invention est d’apporter à un véhicule à coussins de fluide circulant au-dessus d’un support une garde au sol réglable et une hauteur de vol réglable.
Un deuxième objectif de l’invention est de minimiser les pertes de charges et les fuites dans les coussins de fluide.
Un troisième objectif de l’invention est de renforcer la stabilité dynamique des coussins de fluide à grande vitesse.
A cet effet, il est proposé, un dispositif de régulation de fluide d’au moins un coussin de fluide d’un véhicule circulant au-dessus d’un support par sustentation, ce dispositif de régulation de fluide comprenant :
un moyen d’approvisionnement de fluide pour alimenter le coussin de fluide,
un conduit d’acheminement du fluide du moyen d’approvisionnement de fluide au coussin de fluide,
un calculateur permettant de piloter le moyen d’approvisionnement de fluide,
un capteur de hauteur de vol,
ce dispositif comprenant un solveur permettant de calculer à partir d’une hauteur de vol mesurée du véhicule par le capteur de hauteur de vol et d’une vitesse de sustentation estimée par le calculateur le débit de fluide dans le conduit d’acheminement, le calculateur permettant à partir du débit de fluide calculé par le solveur, de piloter le moyen d’approvisionnement de fluide pour réguler le débit de fluide dans le conduit d’acheminement de sorte à rétablir une valeur de hauteur de vol égale à une valeur de hauteur de vol préenregistrée dans le calculateur.
un moyen d’approvisionnement de fluide pour alimenter le coussin de fluide,
un conduit d’acheminement du fluide du moyen d’approvisionnement de fluide au coussin de fluide,
un calculateur permettant de piloter le moyen d’approvisionnement de fluide,
un capteur de hauteur de vol,
ce dispositif comprenant un solveur permettant de calculer à partir d’une hauteur de vol mesurée du véhicule par le capteur de hauteur de vol et d’une vitesse de sustentation estimée par le calculateur le débit de fluide dans le conduit d’acheminement, le calculateur permettant à partir du débit de fluide calculé par le solveur, de piloter le moyen d’approvisionnement de fluide pour réguler le débit de fluide dans le conduit d’acheminement de sorte à rétablir une valeur de hauteur de vol égale à une valeur de hauteur de vol préenregistrée dans le calculateur.
La minimisation des pertes de charge et des fuites dans le cousin de fluide permet d’optimiser l’approvisionnement en fluide dans le cousin de fluide, ce qui permet d’optimiser les dépenses énergétiques de la navette et par consequent de faire des économies non négligeables sur les dépenses énergétiques de la navette.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :
- le moyen d’approvisionnement de fluide est une pompe centrifugeuse,
- le fluide est de l’air,
- le dispositif comprend un capteur de vitesse de sustentation,
- le dispositif comprend un capteur de pression,
- le dispositif comprend un capteur de débit de fuite.
Il est proposé, en deuxième lieu, un procédé de pilotage d’un dispositif de régulation de fluide comprenant les étapes :
- de démarrage du dispositif et de mise sous tension du véhicule,
- de mesure de hauteur de vol du véhicule à l’aide du capteur de hauteur de vol,
- de transmission de la valeur de la hauteur de vol au calculateur,
- d’estimation de la vitesse de sustentation par le calculateur,
- de calcul du débit de fluide qui règne dans le conduit d’acheminement par le solveur à l’aide des valeurs de hauteur de vol du véhicule et de vitesse de sustentation,
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol, de vitesse de sustentation et débit de fluide à des valeurs préenregistrées dans le calculateur de hauteur de vol, de vitesse de sustentation et débit de fluide, par le calculateur,
- de pilotage de la pompe centrifuge pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide,
- de pilotage de la pompe centrifuge pour diminuer l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide.
- de démarrage du dispositif et de mise sous tension du véhicule,
- de mesure de hauteur de vol du véhicule à l’aide du capteur de hauteur de vol,
- de transmission de la valeur de la hauteur de vol au calculateur,
- d’estimation de la vitesse de sustentation par le calculateur,
- de calcul du débit de fluide qui règne dans le conduit d’acheminement par le solveur à l’aide des valeurs de hauteur de vol du véhicule et de vitesse de sustentation,
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol, de vitesse de sustentation et débit de fluide à des valeurs préenregistrées dans le calculateur de hauteur de vol, de vitesse de sustentation et débit de fluide, par le calculateur,
- de pilotage de la pompe centrifuge pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide,
- de pilotage de la pompe centrifuge pour diminuer l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide.
Il est proposé, en troisième lieu, un procédé de pilotage d’un dispositif de régulation de fluide comprenant les étapes :
- de démarrage du dispositif et de mise sous tension du véhicule,
- de mesure de hauteur de vol du véhicule à l’aide du capteur de hauteur de vol, transmission de la valeur de la hauteur de vol au calculateur,
- de mesure de la vitesse de sustentation par le capteur de vitesse de sustentation,
- de calcul du débit de fluide qui règne dans le conduit d’acheminement par le solveur à l’aide des valeurs de hauteur de vol du véhicule et de vitesse de sustentation,
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol, de vitesse de sustentation et débit de fluide à des valeurs préenregistrées dans le calculateur de hauteur de vol, de vitesse de sustentation et débit de fluide, par le calculateur,
- de pilotage de la pompe centrifuge pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide,
- de pilotage de la pompe centrifuge pour diminuer l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide.
Il est proposé, en quatrième lieu, un procédé de pilotage d’un dispositif de régulation de fluide comprenant les étapes :
- de démarrage du dispositif et de mise sous tension du véhicule,
- de mesure de hauteur de vol du véhicule à l’aide du capteur de hauteur de vol, transmission de la valeur de la hauteur de vol au calculateur,
- de mesure de la vitesse de sustentation par le capteur de vitesse de sustentation,
- de mesure de la pression dans le coussin de fluide par le capteur de pression,
- de calcul du débit de fluide qui règne dans le conduit d’acheminement par le solveur à l’aide des valeurs de hauteur de vol du véhicule, de vitesse de sustentation, et de pression,
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol, de vitesse de sustentation, de pression, et débit de fluide à des valeurs préenregistrées dans le calculateur de hauteur de vol, de vitesse de sustentation, de pression, et débit de fluide, par le calculateur,
- de pilotage de la pompe centrifugeuse pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide,
- de pilotage de la pompe centrifugeuse pour diminuer l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide.
Il est proposé, en cinquième lieu, un procédé de pilotage d’un dispositif de régulation de fluide comprenant les étapes :
- de démarrage du dispositif et de mise sous tension du véhicule,
- de mesure de hauteur de vol du véhicule à l’aide du capteur de hauteur de vol, transmission de la valeur de la hauteur de vol au calculateur,
- de mesure de la vitesse de sustentation par le capteur de vitesse de sustentation,
- de mesure de la pression dans le coussin de fluide par le capteur de pression,
- de mesure du débit de fuite de fluide dans le coussin de fluide par le capteur de débit de fuite,
- de calcul du débit de fluide qui règne dans le conduit d’acheminement par le solveur à l’aide des valeurs de hauteur de vol du véhicule, de vitesse de sustentation, de pression, et de débit de fuite,
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol, de vitesse de sustentation, de pression, de débit de fuite, et débit de fluide à des valeurs préenregistrées dans le calculateur de hauteur de vol, de vitesse de sustentation, de pression, et débit de fluide, de débit de fuite par le calculateur,
- de pilotage de la pompe centrifuge pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide,
- de pilotage de la pompe centrifuge pour diminuer l’approvisionnement en fluide dans le coussin de fluide en calculant un correctif de débit de fluide.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaitront à la lumière de la description d’un mode de réalisation, fait ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels :
On a représenté, de manière schématique, sur la figure 1, un véhicule1(en trait pointillé), disposé au-dessus d’un support2.
On définit par rapport au véhicule1un repère orthogonal XYZ comprenant trois axes perpendiculaires deux à deux, à savoir :
- un axe X, définissant une direction longitudinale, horizontale, confondue avec la direction générale de déplacement du véhicule,
- un axe Y, définissant une direction transversale, horizontale, qui avec l’axe X définit un plan XY horizontal,
- un axe Z, définissant une direction verticale, perpendiculaire au plan XY horizontal.
- un axe X, définissant une direction longitudinale, horizontale, confondue avec la direction générale de déplacement du véhicule,
- un axe Y, définissant une direction transversale, horizontale, qui avec l’axe X définit un plan XY horizontal,
- un axe Z, définissant une direction verticale, perpendiculaire au plan XY horizontal.
Dans la suite de la description, et en référence au repère défini ci-dessus, les termes «longitudinal» ou «longitudinalement» font référence à une direction confondue avec l’axe X, les termes «transversal» ou «transversalement» font référence à une direction confondue avec l’axe Y, et les termes «vertical» ou «verticalement» font référence à une direction confondue avec l’axe Z.
Dans la présente invention le support2est un rail présentant en section transversale un « T » inversé. Le rail présente une section3horizontale s’étendant longitudinalement, et une section4verticale s’étendant verticalement depuis le centre de la section3horizontale.
Le véhicule1présente une ouverture5présentant en section transversale un profil identique à la forme de la section4verticale, de sorte à ce que le véhicule1soit symétrique par rapport à la section4verticale et forme une section6primaire et une section7secondaire, ces sections6,7étant disposées de part et d’autre de la section4verticale.
Pour permettre au véhicule1de se déplacer au-dessus de son support2, il comprend une pluralité de coussins8de fluide, dans la présente invention les coussins8de fluide sont alimentés en air mais il pourrait en être autrement.
Les coussins8de fluide sont alignés les uns derrière les autres longitudinalement en deux rangées9,10, une rangée9primaire se trouvant du côté de la section6primaire et une rangée10secondaire se trouvant du côté de la section7secondaire.
Les rangées9,10se trouvent au-dessus de la section3horizontale et à proximité de la section4verticale.
Dans la présente invention le véhicule1comprend huit coussins8de fluide repartis en deux rangées9,10de quatre coussins8de fluide chacune mais il pourrait comprendre moins de coussins8de fluide, par exemple quatre ou six coussins8de fluide.
Le véhicule1ne peut cependant pas comprendre uniquement deux coussins8de fluide disposés respectivement dans la section6primaire et la section7secondaire, si l’un des deux coussins8de fluide venait à ne plus fonctionner le véhicule1serait complètement déstabilisé d’un côté et serait directement en contact du support2.
Les coussins8de fluide sont solidaires du véhicule1, plus particulièrement de son bâti.
Le véhicule1comprend un dispositif11de régulation de fluide apte à contrôler le débit d’air traversant les coussins8de fluide et maintenir une hauteur de vol du véhicule1à une valeur prédéterminée.
Le dispositif11de régulation de fluide comprend un calculateur12, il permet de gérer l’approvisionnement en air et adapter son fonctionnement de façon optimale.
Le dispositif11de régulation de fluide comprend un moyen13d’approvisionnement de fluide, dans la présente invention le moyen13d’approvisionnement de fluide est une pompe14centrifugeuse mais il pourrait en être autrement.
La pompe14centrifugeuse est composée d’un corps15creux de forme cylindrique comprenant en son centre un orifice16traversant intégralement le corps15creux transversalement, de deux tubes17,18, un tube17d’admission et un tube18d’échappement, le tube17d’admission s’étendant transversalement depuis le corps15creux et étant coaxial avec l’orifice16, tandis que le tube18d’échappement s’étend verticalement depuis le corps15creux.
La pompe14centrifugeuse comprend également une roue19à aubes montée en rotation avec un arbre20lui-même monté en rotation avec un moteur21, plus particulièrement avec son axe.
Ce moteur21permettant d’actionner la rotation de la roue19à l’intérieur du corps15creux, comme l’indique la flèche noire.
La rotation des aubes de la roue19entraine l’aspiration d’air au travers de l’orifice16, comme le montre la flèche noire transversale, notamment grâce de l’orientation des aubes qui repoussent l’air lors de leur rotation, cet écoulement d’air s’accélère dans la roue19à cause de la force centrifuge générée par la rotation de la roue19, il se dirige ensuite vers le tube18d’échappement.
Le dispositif11de régulation de fluide comprend au moins un conduit22d’acheminement de fluide pour transporter l’air depuis la pompe14centrifugeuse au coussin8de fluide, le tube18d’échappement étant connecté au conduit22d’acheminement, comme le montre la flèche noire verticale.
Le dispositif11de régulation de fluide comprend une pluralité de capteurs, un capteur23de hauteur de vol capable de mesurer la distance entre le dessous du véhicule1et le support2, un capteur24de vitesse de sustentation capable de mesurer la vitesse de déplacement verticale du coussin8de fluide, un capteur25de pression capable de mesurer la pression régnante dans le coussin8de fluide, et un capteur26de débit de fuite dans le coussin8de fluide.
Enfin, le dispositif11de régulation de fluide comprend un solveur27, il est connecté à l’ensemble des capteurs23,24,25,26et au calculateur12, il permet de calculer la valeur du débit d’air dans le conduit22d’acheminement de fluide.
Le calculateur12est capable à l’aide d’au moins la hauteur de volH, la vitesse de sustentationV, et du débit de fluideQcalculé, de piloter la pompe14centrifugeuse afin de réguler l’approvisionnement en air des coussins8de fluide de sorte à rétablir le véhicule1à la bonne hauteur de vol.
Le calculateur12peut piloter la pompe14centrifugeuse afin de réguler l’approvisionnement en air des coussins8de fluide de manière plus précise à l’aide de la mesure de la pressionPet, ou du débit de fuiteQF.
La hauteur de volHRdésirée est préenregistrée dans le calculateur12, lorsque le capteur23de hauteur de vol mesure la hauteur de volHdu véhicule1le calculateur12compare cette valeur de hauteur de volHmesurée à la valeur de hauteur de volHRpréenregistrée pour calculer à l’aide des autres données la quantité d’air correcte à injecter dans les coussins8de fluide.
Tel qu’illustré sur la figure 3, le cousin8de fluide comprend un cadre28, il est composé d’un plateau29supérieur et d’un plateau30inférieur, tous deux liés par une paroi31interne.
Le plateau29supérieur et le plateau30inférieur présentent tous deux en vue de dessus une forme rectangulaire, la paroi31interne s’étend longitudinalement et transversalement de sorte à former une boucle fermée apte à séparer l’intérieur du cadre28en deux espaces, une chambre32centrale et une chambre33de suspension entourant la chambre32centrale.
Le plateau30inférieur comprend une fente34s’étendant longitudinalement et transversalement de sorte à former une boucle fermée apte à créer une ouverture entre la chambre33de suspension et le dessous du plateau30inférieur.
Le coussin8de fluide comprend un moyen35d’articulation, il permet d’assurer l’articulation et l’amortissement entre le plateau30inférieur et le plateau29supérieur lorsque l’orientation du véhicule1change, par exemple dans la courbure d’un virage.
Dans la présente invention le moyen35d’articulation est composé d’une cloison36souple solidaire d’une surface37inférieure du plateau30inférieur, cette cloison36souple couvrant l’intégralité de la fente34de sorte à refermer la chambre33de suspension par le dessous.
Dans la présente invention la cloison36souple est comprise entre le plateau30inférieur et une platine38, la cloison36souple est solidaire au plateau30inférieur et à la platine38au moyen de vis (non représentées).
La platine38comprend une excroissance39s’étendant verticalement vers le bas, à proximité d’un bord40du plateau30inférieur et sur l’intégralité du contour du plateau30inférieur, de sorte à former une boucle fermée et une chambre41de sustentation. Cette chambre41de sustentation est ouverte par le dessous.
L’excroissance39comprend un creux42s’étendant sur toute la longueur de l’excroissance39apte à recevoir une lèvre43de confinement. Cette lèvre43de confinement présente une forme identique à l’excroissance39mais sa longueur est supérieure à celle-ci, de sorte à dépasser de l’excroissance39d’une certaine longueur.
La lèvre43de confinement est une extension de la cloison36souple, qui s’étend pour passer dans le creux42.
La chambre33de suspension est cloisonnée au moyen d'une gaine44solidaire du plateau2 9supérieur et du plateau30inférieur, elle s'étend sur l'intégralité du périmètre des plateaux29,30de sorte à former une boucle fermée.
La gaine44et la lèvre43de confinement sont réalisées à partir d’un matériau flexible, comme par exemple le polychlorure de vinyle flexible, de sorte à pouvoir se déformer facilement.
Le plateau30supérieur comprend une cavité45permettant l'approvisionnement en air depuis la pompe14centrifugeuse à la chambre32centrale en passant par le conduit22d'acheminement, le conduit22d'acheminement étant relié directement de la sortie de la pompe14centrifugeuse à la cavité45.
Le plateau30inférieur comprend une pluralité de trous46permettant à l'air présent dans la chambre32centrale de s'écouler dans la chambre41de sustentation.
La paroi31interne comprend une pluralité de passages47permettant la circulation de l'air depuis la chambre32centrale à la chambre41de suspension.
La chambre32centrale permet de diffuser l’air uniformément dans la chambre33de suspension et la chambre41de sustentation.
La variation de pression dans la chambre33de suspension permet d’absorber les débattements du véhicule1.
La chambre41de sustentation se remplit d’air et une partie de cet air s’échappe par la lèvre43de confinement, comme le montrent les flèches noires de la figure 3, la lèvre43de confinement étant flexible, elle se plie pour laisser passer de l’air.
La variation de pression dans la chambre41de sustentation permet de créer une portance positive du véhicule1au-dessus de son support2et ainsi de surélever celui-ci à une distance prédéterminée du support2, une distance égale à deux millimètres par exemple.
Le plateau29supérieur comprend une pluralité de perforations48, elles permettent de solidariser le plateau29supérieur au bâti du véhicule1par un quelconque moyen de fixation.
Le diagramme de fonctionnement d’un procédé de sustentation du véhicule1présenté en figure 4 décrit les différentes phases permettant d’assurer la sustentation du véhicule1à une hauteur de vol prédéfinie, il permet de montrer l’interaction entre chacun des phases.
Une première étape0du procédé consiste à démarrer le dispositif11de régulation de fluide par la mise en tension du véhicule1.
Lorsque le véhicule1est en état de fonctionnement, une première étape10est initiée, elle consiste à mesurer la hauteur de volHdu véhicule1à l’aide d’un capteur23de hauteur de vol.
Une fois la hauteur de volHmesurée, la valeur de la hauteur de volHest transmise au calculateur12.
Une deuxième étape20est initiée, elle consiste à estimer la vitesse de sustentationV, le calculateur12réalise cette estimation à partir de la valeur de la hauteur de volH.
Lors d’une troisième étape30le solveur27calcule à l’aide des valeurs de hauteur de volHdu véhicule1et de la vitesse de sustentationVle débit de fluideQqui règne dans le conduit22d’acheminement.
Lors d’une quatrième étape40le calculateur12va comparer les valeurs de hauteur de volHet de vitesse de sustentationVà des valeurs préenregistrées dans le calculateur12de hauteur de volHRet vitesse de sustentationVR.
Si la valeur de la hauteur de volHest inférieure à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12va piloter la pompe14centrifuge, lors d’une étape50, pour augmenter l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide en calculant un correctif de débit de fluideQC, la valeur du débit de fluideQdans le conduit22d’acheminement sera alors supérieure à la valeur du débit de fluideQR.
Si la valeur de la hauteur de volHest supérieure à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12va piloter la pompe14centrifuge, lors d’une étape60, pour diminuer l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide en calculant un correctif de débit de fluideQC, la valeur du débit de fluideQdans le conduit22d’acheminement sera alors inférieure à la valeur du débit de fluideQR.
Si la valeur de la hauteur de volHest égale à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12n’entreprend aucune action et le procédé reprend à l’étape0.
Ce dispositif permet de traiter le cas dans lequel la pression est faible à l’intérieur du coussin8de fluide.
Un premier mode de réalisation du procédé de sustentation du véhicule1est présenté en figure 5.
Une première étape0du procédé consiste à démarrer le dispositif11de régulation de fluide par la mise en tension du véhicule1.
Lorsque le véhicule1est en état de fonctionnement, une première étape100est initiée, elle consiste à mesurer la hauteur de volHdu véhicule1à l’aide d’un capteur23de hauteur de vol.
Une fois la hauteur de volHmesurée, la valeur de la hauteur de volHest transmise au calculateur12.
Une deuxième étape200est initiée, elle consiste à mesurer la vitesse de sustentationVà l’aide du capteur24de vitesse de sustentation.
Une fois la vitesse de sustentationVmesurée, la valeur de la vitesse de sustentationVest transmise au calculateur12.
Lors d’une troisième étape300le solveur27calcule à l’aide des valeurs de hauteur de volHdu véhicule1et de la vitesse de sustentationVle débit de fluideQqui règne dans le conduit22d’acheminement.
Lors d’une quatrième étape400le calculateur12va comparer les valeurs de hauteur de volHet de vitesse de sustentationVà des valeurs préenregistrées dans le calculateur12de hauteur de volHRet vitesse de sustentationVR.
Si la valeur de la hauteur de volHest inférieure à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12va piloter la pompe14centrifugeuse, lors d’une étape500, pour augmenter l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide en calculant un correctif de débit de fluideQC, la valeur du débit de fluideQdans le conduit22d’acheminement sera alors supérieure à la valeur du débit de fluideQR.
Si la valeur de la hauteur de volHest supérieure à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12va piloter la pompe14centrifugeuse, lors d’une étape600, pour diminuer l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide en calculant un correctif de débit de fluideQC, la valeur du débit de fluideQdans le conduit22d’acheminement sera alors inférieure à la valeur du débit de fluideQR.
Si la valeur de la hauteur de volHest égale à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12n’entreprend aucune action et le procédé reprend à l’étape0.
Ce dispositif permet de traiter le cas dans lequel la pression est faible à l’intérieur du coussin8de fluide de manière plus précise grâce à la mesure de la vitesse de sustentationVau lieu de son estimation par le calculateur12.
Un deuxième mode de réalisation du procédé de sustentation du véhicule1est présenté en figure 6.
Une première étape0du procédé consiste à démarrer le dispositif11de régulation de fluide par la mise en tension du véhicule1.
Lorsque le véhicule1est en état de fonctionnement, une première étape1000est initiée, elle consiste à mesurer la hauteur de volHdu véhicule1à l’aide d’un capteur23de hauteur de vol.
Une fois la hauteur de volHmesurée, la valeur de la hauteur de volHest transmise au calculateur12.
Une deuxième étape2000est initiée, elle consiste à mesurer la vitesse de sustentationVà l’aide du capteur24de vitesse de sustentation.
Une fois la vitesse de sustentationVmesurée, la valeur de la vitesse de sustentationVest transmise au calculateur12.
Une troisième étape3000est initiée, elle consiste à mesurer la pressionPà l’aide du capteur25de pression.
Une fois la pressionPmesurée, la valeur de la pressionPest transmise au calculateur12.
Lors d’une quatrième étape4000le solveur27calcule à l’aide des valeurs de hauteur de volHdu véhicule1,de la vitesse de sustentationVet de la pressionP,le débit de fluideQqui règne dans le conduit22d’acheminement.
Lors d’une cinquième étape5000le calculateur12va comparer les valeurs de hauteur de volH, de vitesse de sustentationV,et de pressionP à des valeurs préenregistrées dans le calculateur12de hauteur de volHR, de vitesse de sustentationVRet de pressionPR.
Si la valeur de la hauteur de volHest inférieure à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12va piloter la pompe14centrifugeuse, lors d’une étape6000, pour augmenter l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide en calculant un correctif de débit de fluideQC, la valeur du débit de fluideQdans le conduit22d’acheminement sera alors supérieure à la valeur du débit de fluideQR.
Si la valeur de la hauteur de volHest supérieure à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12va piloter la pompe14centrifugeuse, lors d’une étape7000, pour diminuer l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide en calculant un correctif de débit de fluideQC, la valeur du débit de fluideQdans le conduit22d’acheminement sera alors inférieure à la valeur du débit de fluideQR.
Si la valeur de la hauteur de volHest égale à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12n’entreprend aucune action et le procédé reprend à l’étape0.
Ce dispositif permet de traiter le cas dans lequel la pression est faible mais également le cas dans lequel la pression est importante.
Un troisième mode de réalisation du procédé de sustentation du véhicule1est présenté en figure 7.
Une première étape0du procédé consiste à démarrer le dispositif11de régulation de fluide par la mise en tension du véhicule1.
Lorsque le véhicule1est en état de fonctionnement, une première étape110est initiée, elle consiste à mesurer la hauteur de volHdu véhicule1à l’aide d’un capteur23de hauteur de vol.
Une fois la hauteur de volHmesurée, la valeur de la hauteur de volHest transmise au calculateur12.
Une deuxième étape120est initiée, elle consiste à mesurer la vitesse de sustentationVà l’aide du capteur24de vitesse de sustentation.
Une fois la vitesse de sustentationVmesurée, la valeur de la vitesse de sustentationVest transmise au calculateur12.
Une troisième étape130est initiée, elle consiste à mesurer la pressionPà l’aide du capteur25de pression.
Une fois la pressionPmesurée, la valeur de la vitesse de la pressionPest transmise au calculateur12.
Une quatrième étape140est initiée, elle consiste à mesurer le débit de fuiteQFà l’aide du capteur26de débit de fuite.
Une fois le débit de fuiteQFmesuré, la valeur du débit de fuiteQFest transmise au calculateur12.
Lors d’une cinquième étape150le solveur27calcule à l’aide des valeurs de hauteur de volHdu véhicule1,de la vitesse de sustentationV, de la pressionP,et du débit de fuiteQFle débit de fluideQqui règne dans le conduit22d’acheminement.
Lors d’une sixième étape160le calculateur12va comparer les valeurs de hauteur de volH, de vitesse de sustentationV,de pressionP,et de débit de fuiteQFà des valeurs préenregistrées dans le calculateur12de hauteur de volHR, de vitesse de sustentationVR,de pressionPR, et de débit de fuiteQFR.
Si la valeur de la hauteur de volHest inférieure à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12va piloter la pompe14centrifugeuse, lors d’une étape170, pour augmenter l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide en calculant un correctif de débit de fluideQC, la valeur du débit de fluideQdans le conduit22d’acheminement sera alors supérieure à la valeur du débit de fluideQR.
Si la valeur de la hauteur de volHest supérieure à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12va piloter la pompe14centrifugeuse, lors d’une étape180, pour diminuer l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide en calculant un correctif de débit de fluideQC, la valeur du débit de fluideQdans le conduit22d’acheminement sera alors inférieure à la valeur du débit de fluideQR.
Si la valeur de la hauteur de volHest égale à la valeur de la hauteur de volHRalors le calculateur12n’entreprend aucune action et le procédé reprend à l’étape0.
Ce dispositif permet de rajouter de la précision au système à travers la mesure du débit de fuiteQF. Cela permet d’améliorer la performance de la régulation calculée.
Le dispositif11de régulation de fluide présente les avantages suivants.
Le contrôle de débit se fait à la source et ne nécessite aucun élément mécanique de réglage, ce qui élimine tous les problèmes relatifs à l’utilisation de vannes pour autoriser et bloquer l’approvisionnement en air dans les coussins8de fluide, par exemple.
La réponse du système de régulation ne dépend que de la vitesse de réponse du moteur21, entraînant la roue19à aubes de la pompe14centrifugeuse.
Le dispositif11de régulation de fluide n’utilise pas de vannes mais simplement un capteur23de pression, un capteur24de hauteur de vol, et un solveur2 7, ces trois composants sont bien moins encombrants qu’une vanne de régulation de fluide.
Le dispositif11de régulation de fluide présente l’avantage par rapport aux différents modes de réalisation de ce dispositif11de régulation de fluide de limiter l’utilisation de capteurs, en effet, il ne requiert que l’utilisation du capteur23de hauteur de vol.
Claims (10)
- Dispositif (11) de régulation de fluide d’au moins un coussin (8) de fluide d’un véhicule (1) circulant au-dessus d’un support (2) par sustentation, ce dispositif (11) de régulation de fluide comprenant :
- un moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour alimenter le coussin (8) de fluide,
- un conduit (22) d’acheminement du fluide du moyen (13) d’approvisionnement de fluide au coussin (8) de fluide,
- un calculateur (12) permettant de piloter le moyen (13) d’approvisionnement de fluide,
- un capteur (23) de hauteur de vol,
il comprend un solveur (27) permettant de calculer à partir d’une hauteur de vol (H) mesurée du véhicule (1) par le capteur (23) de hauteur de vol et d’une vitesse de sustentation estimée par le calculateur (12) le débit de fluide (Q) dans le conduit (22) d’acheminement,
le calculateur (12) permet, à partir du débit de fluide (Q) calculé par le solveur (27) de piloter le moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour réguler le débit de fluide (Q) dans le conduit (15) d’acheminement de sorte à rétablir une valeur de hauteur (H) de vol égale à une valeur de hauteur de vol (HR) préenregistrée dans le calculateur (12). - Dispositif (11) de régulation de fluide selon la revendication précédente,caractérisé en ce quele moyen (13) d’approvisionnement de fluide est une pompe (14) centrifugeuse.
- Dispositif (11) de régulation de fluide selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quele fluide est de l’air.
- Dispositif (11) de régulation de fluide selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce qu’il comprend un capteur (24) de vitesse de sustentation.
- Dispositif (11) de régulation de fluide selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce qu’il comprend un capteur (25) de pression.
- Dispositif (11) de régulation de fluide selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce qu’il comprend un capteur (26) de débit de fuite.
- Procédé de pilotage d’un dispositif (11) de régulation de fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce qu’il comprend les étapes :
- de démarrage du dispositif (11) et de mise sous tension du véhicule (1),
- de mesure de hauteur de vol (H) du véhicule (1) à l’aide du capteur (23) de hauteur de vol, transmission de la valeur de la hauteur de vol (H) au calculateur (12),
- d’estimation de la vitesse de sustentation (V) par le calculateur (12),
- de calcul du débit de fluide (Q) qui règne dans le conduit (22) d’acheminement par le solveur (27) à l’aide des valeurs de hauteur de vol (H) du véhicule (1) et de vitesse de sustentation (V),
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol (H), de vitesse de sustentation (V) et débit de fluide (Q) à des valeurs préenregistrées dans le calculateur (12) de hauteur de vol (HR), de vitesse de sustentation (VR) et débit de fluide (QR), par le calculateur (12),
- de pilotage du moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin (8) de fluide en calculant un correctif de débit de fluide (QC),
- de pilotage du moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour diminuer l’approvisionnement en fluide dans le coussin (8) de fluide en calculant un correctif de débit de fluide (QC).
- Procédé de pilotage d’un dispositif (11) de régulation de fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce qu’il comprend les étapes :
- de démarrage du dispositif (11) et de mise sous tension du véhicule (1),
- de mesure de hauteur de vol (H) du véhicule (1) à l’aide du capteur (23) de hauteur de vol, transmission de la valeur de la hauteur de vol (H) au calculateur (12),
- de mesure de la vitesse de sustentation (V) du véhicule (1),
- de calcul du débit d’air (Q) qui règne dans le conduit (22) d’acheminement par le solveur (27) à l’aide des valeurs de hauteur de vol (H) du véhicule (1) et de vitesse de sustentation (V),
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol (H), de vitesse de sustentation (V) et débit de fluide (Q) à des valeurs préenregistrées dans le calculateur (12) de hauteur de vol (HR), de vitesse de sustentation (VR) et débit de fluide (QR), par le calculateur (12),
- de pilotage du moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin (8) de fluide en calculant un correctif de débit de fluide (QC),
- de pilotage du moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour diminuer l’approvisionnement en fluide dans le coussin (8) de fluide en calculant un correctif de débit de fluide (QC).
- Procédé de pilotage d’un dispositif (11) de régulation de fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce qu’il comprend les étapes :
- de démarrage du dispositif (11) et de mise sous tension du véhicule (1),
- de mesure de hauteur de vol (H) du véhicule (1) à l’aide du capteur (23) de hauteur de vol, transmission de la valeur de la hauteur de vol (H) au calculateur (12),
- de mesure de la vitesse de sustentation (V) du véhicule (1),
- de mesure de la pression (P) dans le coussin (8) de fluide,
- de calcul du débit de fluide (Q) qui règne dans le conduit (22) d’acheminement par le solveur (27) à l’aide des valeurs de hauteur de vol (H) du véhicule (1), de vitesse de sustentation (V), et de pression (P),
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol (H), de vitesse de sustentation (V), de pression (P), et débit de fluide (Q) à des valeurs
- de pilotage du moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin (8) de fluide en calculant un correctif de débit de fluide (QC),
- Procédé de pilotage d’un dispositif (11) de régulation de fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce qu’il comprend les étapes :
- de démarrage du dispositif (11) et de mise sous tension du véhicule (1),
- de mesure de hauteur de vol (H) du véhicule (1) à l’aide du capteur (23) de hauteur de vol, transmission de la valeur de la hauteur de vol (H) au calculateur (12),
- de mesure de la vitesse de sustentation (V) du véhicule (1),
- de mesure de la pression (P) dans le coussin (8) de fluide,
- de mesure du débit de fuite (QF) de fluide dans le coussin (8) de fluide,
- de calcul du débit de fluide (Q) qui règne dans le conduit (22) d’acheminement par le solveur (27) à l’aide des valeurs de hauteur de vol (H) du véhicule (1), de vitesse de sustentation (V), de pression (P), et de débit de fuite (QF),
- de comparaison des valeurs de hauteur de vol (H), de vitesse de sustentation (V), de pression (P), de débit de fuite (QF), et débit de fluide (Q) à des valeurs préenregistrées dans le calculateur (12) de hauteur de vol (HR), de vitesse de sustentation (VR), de pression (PR), et débit de fluide (QR), de débit de fuite (QFR) par le calculateur (12),
- de pilotage du moyen (13) d’approvisionnement de fluide pour augmenter l’approvisionnement en fluide dans le coussin (8) de fluide en calculant un correctif de débit de fluide (QC).
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