FR3113643A1

FR3113643A1 - Dispositif d’entrainement en battement d’un plan porteur

Info

Publication number: FR3113643A1
Application number: FR2008799A
Authority: FR
Inventors: Francis REY
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2040-08-28
Also published as: EP4204299A1; WO2022043368A1; FR3113643B1; US20230322346A1; CA3187069A1

Abstract

L’invention concerne un dispositif d’entraînement d’un arbre primaire (200), caractérisé en ce que le dispositif comprend, un système S1 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement d’un organe de commande (100) selon une trajectoire λ bouclée présentant deux composantes axiales, un système S2 comprenant des moyens d’entraînement en pivotement dudit arbre (200) autour de son axe longitudinal, actionnés par le déplacement dudit organe (100) selon au moins une composante de λ, un système S3 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement de l’arbre (200), actionnés par le déplacement dudit organe (100) selon au moins l'autre composante de λ, ledit organe (100) s’étendant en saillie du plan des composantes et en prise à la fois avec les moyens d’entraînement en pivotement et en déplacement dudit arbre (200), le déplacement de l’organe (100) le long de λ générant un pivotement de l’arbre (200) de sens alterné et son déplacement de direction alternée. Figure pour l’abrégé : 6b

Description

DISPOSITIF D’ENTRAINEMENT EN BATTEMENT D’UN PLAN PORTEUR

La présente invention se rapporte à un dispositif d’entraînement d’un plan porteur, de préférence profilé, immergé dans un fluide, permettant d’animer ledit plan d'un battement alternatif composé d'un basculement de tangage et d'un déplacement transversal permettant soit de produire un déplacement soit de récupérer de l’énergie à partir du déplacement du fluide.

Un tel plan porteur profilé est par exemple celui connu sous le nom du terme anglais « foil » et est constitué d’une aile profilée qui se déplace dans l’eau et transmet une force de portance à son support. La vitesse de déplacement du support de l’aile génère sur cette aile en effet une portance hydrodynamique capable de soulever par exemple une coque de bateau, ou une planche de type « windsurf », partiellement ou totalement hors de l’eau.

La présente invention se propose donc d’utiliser une telle aile qu’on peut appeler également, hydrofoil, aileron, pelle, palette, aile ou ailette, selon son ampleur et sa fonction, en l’animant d'un battement alternatif composé d'un déplacement linéaire ou pendulaire et d'un basculement, pour récupérer l'énergie cinétique d'un fluide ou pour déplacer un engin ou un fluide, entendu qu'on désigne ici par fluide une matière parfaitement déformable (eau, air...). Tous les types de plans porteurs sont utilisables y compris ceux d'une relative souplesse ou ceux à déformation contrôlée.

L’invention concerne les besoins de développement de trois secteurs en particulier :
- celui des dispositifs de propulsion pour les engins maritimes ou fluviaux dont le contexte pousse les acteurs à rendre les systèmes moins énergivores toute en possédant de fortes potentialités de manœuvre pour garantir leur autonomie opérationnelle et leur sécurité sans perdre en fiabilité et en étant par ailleurs plus respectueux du milieu : discrétion acoustique et visuelle, plus inoffensif pour la faune ;
- celui de la production d'énergie dite renouvelable en exploitant la cinétique naturelle du milieu atmosphérique, maritime ou fluvial (courant, marée) avec des attentes concernant l'efficacité, la robustesse, des atouts contre le biofouling, le faible impact sur le milieu naturel et l'adaptation à de nombreux contextes d'exploitation : machines urbaines sur des immeubles, machines fluviales sur le fond, machines marines flottantes ;
- celui du développement des petits ou mini-engins robotisés sous-marins d'exploration, drones aériens ou immergés en charge de missions de prise de vue, de recherche, de surveillance, de prise d'échantillon ou de livraison pour lesquels les plans porteurs battants biomimétiques apporteraient de nombreux avantages.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Un système avec un ou plusieurs plans porteurs battants est intrinsèquement meilleur que ceux qui sont en rotation autour d'un moyeu comme ceux d'une hélice ordinaire ou ceux sur un moyeu tubulaire avec les pales dirigées bien souvent vers l'intérieur. Les raisons en sont principalement de trois ordres.

Le premier est d'ordre hydrodynamique et lié à la rotation des pâles qui produit : d'une part, des lignes de sillage globalement hélicoïdales ce qui disperse inutilement de l'énergie par rapport à un souffle orthogonal alors que les dispositifs additionnels pouvant le redresser ne sont pas sans effet négatifs ; et d'autre part, entraîne une pression hydrodynamique le long de la pale fortement variable avec une vitesse faible au centre et importante en extrémité d'où un centre peu chargé au contraire de l'extrémité qui l'est beaucoup, ce qui accentue les tourbillons marginaux et abouti in fine à des phénomènes problématiques de vibration, de bruit et de cavitation en milieu aquatique. En outre, le basculement alternatif du plan porteur battant génère en soi une instationnarité hydrodynamique des écoulements (lâché de tourbillons régulièrement) venant globalement augmenter son efficacité dans certaines conditions.

La seconde raison est liée aux cas de dispositifs devant répondre à différentes conditions d'évolution sans perte d'efficacité (allure ou vitesse du fluide) ; ce à quoi tentent de répondre les hélices à pas variable mais la variabilité de la géométrie tridimensionnelle que cela idéalement nécessite (vrillage dynamique des pales, moyeu restreint) bute sur des limites technologiques.

Enfin, pour les engins se déplaçant, le troisième inconvénient de l'hélice est lié à la configuration pour obtenir une manœuvre, soit : l'ajout d'un gouvernail ou le montage de l'hélice sur une nacelle pivotante. La première solution est traditionnelle mais procure une manœuvrabilité limitée ; la seconde améliore grandement cet objectif mais au prix d'une chaine cinématique ou/et électrique complexe dont l'accessibilité est nulle ou restreinte, si bien que son choix pose souvent question. Par ailleurs, dans les deux cas le dispositif complémentaire ajoute une trainée, ce qui baisse les performances de l'ensemble.

En dehors de la disposition de pales en hélice, deux configurations génériques de fonctionnement de plans porteurs sont possibles : celle d'ailettes montées sur un rotor (ailettes sensiblement perpendiculaires au rotor) et celles des ailes avec un battement alternatif.

Ainsi, pour les pales montées sur un rotor on connaît une première série de systèmes consistant à positionner un ou plusieurs plans porteurs, généralement dans ce cas nommés ailettes, perpendiculairement à un ou deux rotors plans se situant dans un plan tangent à l'écoulement, de tels systèmes étant connus sous le nom de propulseurs cycloïdaux du type Lipp décrit dans WO-A-2002070890 ou Voith-Schneider ainsi que les évolutions de ces systèmes tels que ceux décrits dans WO-A-2014006603, WO-A-2016067251 et WO-A-2017168359 ou les systèmes s'en rapprochant comme par exemple ceux décrits dans WO-A-1988010207.

Dans ce type de dispositif, la trajectoire d'une ailette dans le fluide est une cycloïde soit une trajectoire relativement tourbillonnaire et fortement dépendante du rapport : vitesse de rotation du rotorωsur vitesse d'avancementu. Ainsi, le calage sur la trajectoire, de l'incidenceαd'une ailette n'est pas aisée et dans les faits, une partie parfois importante de la trajectoire n'est pas efficiente voire est contreproductive, limitant par conséquent les performances de ce type de système qui par contre peut offrir une bonne manœuvrabilité.

Si on s’intéresse maintenant au plan avec un battement alternatif, de nombreux système ont été proposés. On exclut cependant ici de l'art antérieur, de par les inconvénients qu'ils présentent, notamment du fait qu'ils doivent fonctionner à vitesse de translation limitée ou du fait de la nécessité d'organes annexes ou/et de commande complexes, les dispositifs comportant un actionneur principal hydraulique (vérin) ou les systèmes à mouvement principal moteur ou générateur non-rotatif ou nécessitant des rotations alternées. De par leur fiabilité, les systèmes mécaniques aboutissant à une rotation continue sont donc privilégiés.

Ainsi, dans FR-A-1330218, est décrit pour notamment la propulsion d'une embarcation, le battement d’un plan à surface portante globalement horizontal produit par un système manivelle-bielle/levier-glissière, l’axe portant le plan que l’on appellera mèche étant parallèle à l'axe de rotation de la manivelle, positionnée sur des glissières verticales qui en assurent le maintien et solidaire de l'extrémité de la bielle/levier qui produit à la fois son déplacement et en donne directement le tangage. Un tel système est simple et compact mais présente les désavantages suivants : le tangage n'est pas réglable en amplitude et sa fonction non modifiable ; le système de glissières freine l'embarcation et est soumis en permanence au milieu liquide (détérioration, blocage) ; un moyen directionnel complémentaire est indispensable.

Dans FR-A-2470875 est proposé, pour la propulsion d'un fluide ou d'un navire, le battement de deux surfaces, superposées et en fonctionnement opposé produit par un double système vilebrequin-bielles-glissière, l’axe ou mèche étant articulé perpendiculairement à deux pilons coulissant l'un dans l'autre et à travers la coque, les pilons étant chacun lié à une bielle alors que le basculement de tangage des plans est soit nul, soit auto-incident avec des points de butée à l'intérieur d'un carénage. Un tel système est simple, compact et hydrodynamiquement peu perturbant (outre le carénage) mais présente les désavantages suivants : la fonction de tangage n'est ni définie, ni réglable en amplitude ; le carénage entraîne une traînée complémentaire importante ; un moyen additionnel directionnel est indispensable.

Dans le document US-A-5401196, on décrit un battement d'un aileron utilisant, dans un plan perpendiculaire au plan de l’aile, un système maneton sur roue-glissière pour produire le déplacement transversal et manivelle-bielle-levier solidaire de la mèche pour produire le basculement de tangage. Bien que d'encombrement relativement modéré et de fonctionnement assez complet, on constate que le système comporte les inconvénients suivants : le mécanisme n'est pas centré sur la plage de déplacement transversal de l'axe de basculement de l’aile (le mécanisme n'est pas axé sur l’axe de l’aile) ; la fonction de tangage n'est pas réglable en amplitude durant le fonctionnement sans actionneur supplémentaire tel qu’un vérin dont le raccordement pose problème lié à sa rotation, ce réglage semble de plus limité (10°) ; la fonction de tangage n'est pas adaptable ; l'étanchéité entre la partie hydrodynamique et la partie mécanique n'est pas abordée et, si nécessaire, ne semble pas évidente quels que soient les modes de réalisation présentés ; la configuration horizontale n'est pas orientable alors que pour celle verticale, sans pilotage périodique de l'actionneur de déphasage, les possibilités d'orientation ne peuvent se faire qu'avec l'interruption ou le ralentissement momentané du mouvement transversal sur l'erre de l'engin.

Dans FR-A-2797428, on a décrit le battement d’une aile produit par une double ''tringlerie'' reliant sensiblement le bord d'attaque et le bord de fuite de l’aile, avec un système à glissières, au moins pour l'une, et une ou plusieurs roues situées dans un plan orthogonal au plan de l’aile et d'un côté de celui-ci ou d'un côté et au-dessus de celui-ci, ce qui comporte les limites intrinsèques suivantes. L’encombrement du système est relativement important et non-centré sur la plage de déplacement transversal de l'axe de l’aile. Le système ne présente pas de dispositif de réglage de l'amplitude de tangage durant le fonctionnement et sa fonction n'est pas adaptable. L’étanchéité entre la partie hydrodynamique et la partie mécanique n'est pas abordée et semble non évidente quels que soient les modes de réalisation. De plus, un moyen additionnel de manœuvre est indispensable dans la configuration horizontale et pour la configuration verticale ne peut se faire qu'avec l'interruption ou le ralentissement momentané du mouvement transversal.

Dans WO-A-2003/062048, est proposé un système pour la propulsion d'une embarcation légère, le battement d'un aileron vertical portée par un bras basculant dans un plan horizontal étant produit par un système vilebrequin transversal - bielles pour le mouvement du bras et roue en extrémité de vilebrequin – bielles avec renvoi d'angle et parallélogramme sur le bras pour le basculement de tangage. Bien que le système ait des fonctions potentiellement complètes, on constate les limites suivantes : le mécanisme est relativement encombrant, semble peu robuste (nombreuses tiges articulées) et ne semble pas permettre des applications variées, marines ou sous-marines. La fonction de tangage n'est pas réglable en amplitude durant le fonctionnement et non adaptable. De plus, l'étanchéité entre la partie hydrodynamique et la partie mécanique n'est pas abordée car elle est exclusivement aérienne. Par ailleurs, l'orientation directionnelle ne peut se faire qu'avec l'interruption ou le ralentissement momentané du mouvement transversal.

Dans WO-A-2004/110859 est décrite une hydrolienne posée sur le fond, à aile globalement horizontale, munie d'un volet de bord de fuite, portée par un bras également globalement horizontal, le battement étant produit par un système type manivelle - bielle pour imprimer le basculement du bras et une biellette articulée sur la bielle pour commander des leviers imprimant le basculement de tangage à l’aile et à son volet de bord de fuite. De ce fait, malgré une simplicité avantageuse, on constate que le mécanisme est dans le fluide et non protégé, que le système proposé ne présente pas de dispositif de réglage de l'amplitude de tangage durant le fonctionnement et sa fonction n'est pas modifiable, qu’un moyen d'orientation complémentaire est nécessaire si le flux n'est pas dans la direction adéquate.

Le document WO-A-2009/074580 propose, pour un navire notamment, un mécanisme de propulsion par battement d'une aile préférentiellement verticale utilisant, dans un plan perpendiculaire au plan de l’aile, un système maneton sur roue - glissière pour produire le mouvement transversal et bielle/levier solidaire de la mèche pour produire le basculement de tangage. Bien qu'avantageusement simple et d'encombrement relativement modéré, ce dispositif comporte les inconvénients suivants : le système n'est pas centré sur la plage de déplacement transversal de l'axe du plan porteur (mécanisme non axé) ; la fonction de tangage n'est pas réglable en amplitude durant le fonctionnement ; la fonction de tangage n'est pas adaptable ; l'étanchéité entre la partie hydrodynamique et la partie mécanique ne semble pas évidente quels que soient les modes de réalisation présentés ; sans actionneur (vérin) embarqué sur la bielle le cas échéant, les possibilités d'orientation ne peuvent se faire qu'avec l'interruption ou le ralentissement momentanés du mouvement transversal.

Le document WO-2009/068762 décrit un engin volant, à deux ailes battantes, composé de quatre moteurs sur deux axes parallèles X. Les moteurs par couple sur deux axes parallèles commandent chacun une manivelle liée à la même bielle pour actionner pour le premier couple, le battement en pilonnement et pour le second, via des moyens de changement de direction d'arbre, le basculement des profils, avec la particularité d'un réglage de ces paramètres en fonction du déphasage des moteurs d'un couple. Ainsi, l'ensemble des mouvements est possible mais au détriment de la nécessité d'avoir de nombreux moteurs et d'avoir des moyens électroniques de synchronisation/désynchronisation de ceux-ci.

Dans US-A-2011/0255971 est proposé, pour notamment la propulsion d'un bateau, le battement d'une ou deux ailes globalement horizontales produit par un mécanisme, dans des plans perpendiculaires au plan de l’aile, ayant un premier système manivelle-bielle et une tige ou une glissière pour guider le déplacement de l’aile et un second système, éventuellement sur le même axe, manivelle-bielle-levier solidaire de la mèche pour imprimer le basculement de tangage. Le système a les désavantages suivants : l'encombrement est important ; des glissières ou des tiges traînent dans le fluide à proximité du plan porteur ; le système proposé ne présente pas de dispositif de réglage de l'amplitude de tangage durant le fonctionnement, ni adaptation possible de sa fonction ; l'étanchéité entre la partie hydrodynamique et la partie mécanique n'est pas abordée et semble, si nécessaire, non évidente quels que soient les modes de réalisation présentés ; un moyen de manœuvre complémentaire est indispensable.

US-A-2014/0328682 propose pour, notamment la propulsion d'un bateau, le battement d’une aile verticale produit par un système manivelle-bielle/levier-glissière ou manivelle-bielle-biellette-glissière, la mèche de l’aile étant 1) perpendiculaire à la rotation horizontale des ou de la manivelle, 2) positionnée sur une ou deux glissières qui en assurent le maintien et 3) située en extrémité de la bielle qui lui donne le mouvement transversal et en devient le levier pour le tangage quand la biellette pivotant sur le bord d'attaque du plan porteur n'assure pas cette fonction. De ce fait malgré la simplicité avantageuse du système, l'encombrement du système bien que modéré n'est pas centré sur la plage de déplacement transversal de l'axe de basculement de l’aile (le mécanisme n'étant pas axé sur l'axe de l’aile) ; la fonction de tangage n'est pas réglable en amplitude durant le fonctionnement ni adaptable en forme ; le système bielle manivelle présente une cinématique en vitesse et en accélération relativement asymétrique du fait d'un rapport longueur bielle sur manivelle faible (au plus de l'ordre de 3 comme illustré), alors que, tel que produit, le tangage a une fonction différente d'où un fonctionnement hydrodynamique asymétrique qui réduira l'efficacité ; l'étanchéité entre la partie hydrodynamique et la partie mécanique n'est pas abordée et, si nécessaire, ne semble pas évidente quels que soient les modes de réalisation présentés ; l'orientation directionnelle ne semble pouvoir se faire qu'avec l'interruption ou le ralentissement momentanés du mouvement transversal.

Dans WO-A-2016/004800, est proposé un mécanisme de nageoire pectorale pour robot poisson qui utilise un train planétaire type hypocycloïdal pour produire le mouvement de déplacement pilonnement alors que le basculement est généré par un système annexe autonome. L'orientation du robot se fait quant à elle, par désaxage du battement des nageoires, via rotation de la couronne du train hypocycloïdal et déplacement des pivots des nageoires ce qui est bien différent de notre système d'orientation plus conforme au principe du mouvement animal.

L’ensemble des documents de l’état de la technique présente donc généralement des éléments perturbant le potentiel hydrodynamique du plan porteur, un encombrement du mécanisme non axé sur l'axe de déplacement du plan battant du fait de l'utilisation de système manivelle-bielle ou manivelle-levier, ce qui limite les possibilités d'implantation pour les ailerons verticaux ou l'amplitude possible dans un encombrement transversal donné. De plus, la fonction de tangage est, soit non présente en l'état ou uniquement déléguée à la souplesse du profil, soit non réglable en amplitude de manière simple sans actionneur embarqué complémentaire sur une partie en mouvement du mécanisme, voire parfois tournante. De même, la fonction de tangage est non adaptable en forme celle-ci étant globalement uniquement sinusoïdale ; or comme cela sera explicité des fonctions différentes ont un fort intérêt. De plus, les dispositifs décrits offrant une étanchéité efficace entre la partie hydrodynamique et la partie mécanique sont rares, ce qui induit des limites d'utilisation ou de durabilité. La fonction d'orientation du plan battant lorsqu’elle est en position de pouvoir avoir un rôle de gouvernail (position verticale) est rarement présente ou limitée et ne peut bien souvent pas se faire sans perturber la fonction de déplacement transversal (fonctions non découplées), soit la rotation du moteur ou du générateur.

Ainsi, la présente invention propose de lever tout ou partie des barrières ci-avant décrites qui empêchent l'utilisation courante, ce qui ouvrira les possibilités d'utilisation du battement d'un plan porteur pour les applications mentionnées.

Présentation de l'invention

Dans ce but, l’invention a pour objet principal un dispositif d’entraînement en battement combiné d’un plan porteur, de préférence profilé, le battement combiné étant composé à minima d'un déplacement (translation et/ou balancement) et d'un pivotement de l’axe d'entrainement du plan porteur, axe appelé mèche relié à un dispositif d’entraînement d’un arbre primaire en déplacement latéral avec des positions parallèles ou non à son axe longitudinal et en pivotement autour de son axe longitudinal.

La présente invention a également pour objet de proposer un dispositif d’entraînement d’un arbre primaire en déplacement (translation et/ou balancement) et en pivotement autour de son axe longitudinal.

Ainsi, l’invention concerne un dispositif d’entraînement d’un arbre primaire en déplacement et en pivotement autour de son axe longitudinal, caractérisé en ce que le dispositif comprend un arbre primaire et trois systèmes fonctionnant en coopération,
le premier système S1 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement d’un organe de commande selon une trajectoireλen forme de courbe fermée, présentant au moins une première composante axialeτet une seconde composante axialeσ,
le deuxième système S2 comprenant des moyens d’entraînement en pivotement, d’angle de gîteφdudit arbre primaire autour de son axe longitudinal, configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande selon au moins une composante, de préférence la composante axialeτ, de la trajectoire définie par le système S1 ;
le troisième système S3 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement de l’arbre primaire, configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande selon l’autre composante, de préférence la composante axialeσ, au moins de la trajectoire λ définie par le système S1,
ledit organe de commande étant configuré pour s’étendre en saillie du plan(σ, τ)des dites composantes axiales de sa trajectoireλou d'une projection dans ce plan de celle-ci et être en prise à la fois avec les moyens d’entraînement en pivotement de l’arbre primaire et les moyens d‘entraînement en déplacement dudit arbre primaire, le déplacement de l’organe de commande le long de la courbe fermée générant à la fois une commande en pivotementφdans un sens puis dans le sens opposé de l’arbre primaire autour de son axe longitudinal et le déplacement de l’arbre primaire dans une direction et dans la direction opposée.

Ainsi de manière avantageuse, la coopération de ces trois systèmes à l’aide du seul organe de commande, tel qu’un maneton, permet de transformer le déplacement généralement planaire de l’organe de commande en deux mouvements distincts et coordonnés de l’arbre primaire.

Un tel dispositif d’entraînement d’un arbre primaire est particulièrement avantageux pour mettre en œuvre un dispositif d’entraînement en battement combiné d’un plan porteur tel qu’une aile profilée.

A cet effet, l’invention concerne également un dispositif d’entraînement en battement combiné d’un plan porteur tel qu’une aile, immergé dans un fluide, pourvu d’un axe d’entraînement appelé mèche, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif d’entrainement d’un arbre primaire en déplacement et en pivotement autour de son axe longitudinal, comprenant ledit arbre primaire et trois systèmes fonctionnant en coopération,
le premier système S1 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement d’un organe de commande selon une trajectoireλen forme de courbe fermée, présentant au moins une première composante axialeτet une seconde composante axialeσ,
le deuxième système S2 comprenant des moyens d’entraînement en pivotement, d’angle de gîteφdudit arbre primaire autour de son axe longitudinal, configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande selon principalement la composante axialeτde la trajectoireλdéfinie par le système S1, selon une fonctionΦ(τ)principale fixantφ;
le troisième système S3 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement de l’arbre primaire, configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande selon principalement la seconde composante axialeσde la trajectoireλdéfinie par le système S1,
ledit organe de commande étant configuré pour s’étendre en saillie du plan(σ,τ)de sa trajectoireλou d'une projection dans ce plan de celle-ci et être en prise à la fois avec les moyens d’entraînement en pivotement de l’arbre primaire et les moyens d‘entraînement en déplacement dudit arbre primaire, le déplacement de l’organe de commande le long de la courbe fermée générant à la fois une commande en pivotementφdans un sens puis dans le sens opposé de l’arbre primaire autour de son axe longitudinal et le déplacement de l’arbre primaire dans une direction et dans la direction opposée,
le dispositif comprenant en outre un système de liaison S4 prévu entre ledit dispositif d’entraînement de l’arbre primaire et l’axe ou mèche du plan porteur pour transmettre les mouvements combinés de déplacement et pivotement de l’arbre primaire à cette mèche.

De manière avantageuse, ce dispositif d’entraînement produit les composantes cinématiques essentielles ou précurseurs du battement combiné fondamental du plan porteur et est toujours formé par la coopération de ces trois systèmes S1, S2 et S3, quelle que soit la configuration.

De manière avantageuse, ces mouvements essentiels de l’arbre primaire sont alors directement ou indirectement transmis à la mèche du plan porteur pour former un système effectif minimal via un quatrième système de liaison S4 qui définit la configuration du dispositif.

On parle de configuration pour désigner un mode de réalisation de l'invention changeant le type de positionnement du plan porteur et parfois les composantes de son mouvement par rapport au dispositif engendrant la cinématique essentielle ; une configuration peut contenir plusieurs plans porteurs de composantes de mouvement semblables ou non. On précise, qu'on parle d'un même plan porteur, y compris si celui-ci est divisé en deux parties dans la mesure où les mouvements des deux parties sont identiques et solidaires d'un même axe, nommé mèche, c'est à dire qu'ils restent notamment dans le même plan.

Un plan porteur d’un dispositif selon l’invention peut être implanté par rapport à l’engin ou au bâti selon deux types de configuration dits génériques. Selon un premier type de configuration, un plan porteur profilé tel qu’une aile profilée 1 reliée directement ou indirectement à l’arbre primaire peut s’étendre avec son axe longitudinal sensiblement orthogonalement à la paroi de l'engin ou du bâti sur lequel il est assemblé, comme cela est visible sur la figure 1-A, le mouvement transversal dudit plan porteur étant sensiblement tangentiel à cette paroi, sachant qu'on définit ici la paroi comme une partie de l'enveloppe physique de l'engin ou du carter contenant le dispositif d’entraînement selon l’invention. Ce type de configuration générique est dit en T avec plusieurs cas possibles, selon le type de mouvement transversal et la présence ou pas d'un déport du plan porteur.

Dans le cas le plus simple, l’aile profilée est rattachée directement à l'arbre primaire du dispositif d’entraînement de l’arbre primaire par l’axe autour duquel elle peut basculer, désigné mèche implantée sur le profil de l’aile profilée et elle subit un déplacement transversal linéaire. A cet effet, la mèche traverse une fente ménagée dans la paroi du carter contenant le dispositif d’entraînement pouvant être installé derrière la paroi de l'engin.

Dans un second type de configuration, le plan porteur présente son plan sensiblement parallèle à la paroi et le mouvement transversal est alors sensiblement normal à celle-ci, comme sur la figure 1-B. Ce type de configuration générique est dite en H. Dans ce cas, le plan porteur est rattaché au dispositif d’entraînement selon l’invention par, d'une part, son axe de basculement, à savoir la mèche, et d'autre part, par au moins un élément préférentiellement orthogonal à cet axe et le portant sans déplacement, nommé pilon. Ce dernier est alors sensiblement normal à la paroi de l’engin et peut passer à travers celle-ci, par une ouverture munie d’un palier à coussinet et à joint ou équivalent, assurant le guidage et l'étanchéité entre les parties mécaniques du dispositif d’entraînement et hydrodynamique du plan porteur.

En partant de ces configurations génériques (T et H), de nombreuses autres configurations sont possibles, en adaptant le dispositif d’entraînement à la position et aux mouvements d'un ou plusieurs plans porteurs, le cœur du dispositif dit dispositif fondamental produisant les composantes cinématiques essentielles restant le même.

Les mouvements fondamentaux du plan porteur générés par un dispositif selon l’invention sont donc un basculement de tangageϕet un mouvement transversal par rapport à la vitesseudu flux du fluide (relativement à la vitesse du plan porteur ) en amont du plan porteur, ce mouvement transversal pouvant être composé d'un déplacement, notéΣ, selon sensiblement la direction de pilonnement, ou d'un balancement, notéΨ, de roulis ou de tangage, ou d'une composition d'un déplacementΣet d'un balancementΨ, des composantes de cavalement, d'embardée et de lacet pouvant s'y ajouter selon la direction et la courbure du mouvement transversal.

Pour mémoire, aux figures 2-A et 2-B, sont représentés les mouvements utilisés en marine ou en aviation appliqués ici sur un plan porteur tel qu’une aile profilée et dans lesquels P correspond au pilonnement, C au cavalement, E à l’embardée, R au roulis, L au lacet, T au tangage pour une configuration de l’aile profilée dite en T (figure 1-A) et une configuration dite en H (figure 1-B). Dans ces figures, sont également représentées l'orientation principale de la vitesse u du flux du fluide et celle du repère R (o;x,y,z) lié à l'engin ou au bâti. Les directions de u et de l'axe de tangage de l’aile définissent tous les mouvements et toutes les directions. L’axe de tangage peut être entraîné en mouvement par entraînement en rotation résultant en un basculement de tangage ϕ et par déplacement transversal qui est soit sensiblement linéaire Σ, soit pivotant avec un balancement d'angle ψ soit encore curviligne en deux dimensions, voire en trois dimensions.

Chacun des systèmes obtenus selon l’invention sont des dispositifs mécaniques simples, efficaces et robustes dont l’agencement particulier pour des tâches fonctionnelles distinctes mais coopérantes permet de proposer le dispositif d’entraînement selon l’invention.

L’invention concerne également un engin comprenant au moins un dispositif d’entraînement en battement combiné d’un plan porteur en tant que moyens de déplacement ou propulsion dudit engin en surface ou immergé dans un fluide.

L’invention concerne également un dispositif de production énergétique à partir d’un fluide tel que l’eau, l’air, comprenant au moins un dispositif d’entraînement en battement combiné d’un plan porteur en tant que moyen de récupération de l’énergie du fluide.

Définitions

Des définitions sont données par la suite concernant des termes qui sont utilisés dans la présente description.

Ainsi, on utilise le terme de satelliton pour désigner une troisième roue se trouvant dans un train planétaire plan composé d'un planétaire et d'un satellite, ce satelliton étant situé dans une position intermédiaire par rapport aux deux précédents, et tournant autour du planétaire à la même vitesse que le satellite. Dans le cas d'un train d'engrenage, le satelliton engrène sur le planétaire et le satellite, mettant ainsi en rotation ce dernier. Dans le cas d'un train de poulies ou de pignons avec une courroie ou une chaîne entre le planétaire et le satellite, l’équivalent de ce satelliton est en position de galet-tendeur et est dénommé galet.

Le terme épitrochoïdal est un adjectif relatif à une épitrochoïde qui décrit une courbe plane tracée par un point (soit la trajectoire de ce point) appartenant à un disque ou lui étant solidaire via une allonge, le disque roulant sur la partie externe d'un cercle fixe. Le terme antiépitrochoïdal(e) est utilisé dans la présente invention, pour qualifier un train planétaire semblable produisant une trajectoire avec un point appartenant à un satellite, ou lui étant solidaire via une allonge, la rotation propre du satellite se faisant dans le sens contraire de la rotation autour du planétaire, en étant proportionnelle au rapport des rayons du planétaire sur celui du satellite. Matériellement dès lors le satellite ne touche pas le planétaire et sa rotation propre peut se faire par l'intermédiaire d'un satelliton dans le cas d'un train d'engrenage ordinaire ou par l'intermédiaire d'une courroie ou d'une chaîne entre le satellite et le planétaire dans le cas d'un train de poulies ou de pignons.

Des éléments solidaires sont des éléments fixés entre eux sans degré de liberté comme une soudure ou n'autorisant que de faibles mouvements relatifs pour absorber des vibrations ou l'équivalent, via par exemple un ou des éléments élastiques.

Les arbres ou roues liés sont relatifs à deux roues ou deux arbres dont les liaisons successives assurent la transmission de la rotation, quelle que soit la position respective de ces axes dans l'espace : parallèle, orthogonaux ou toutes positions intermédiaires. De même des roues ou des arbres en lien qualifient le fait que ces roues ou ces arbres sont liés.

Des abréviations sont utilisées dans la présente description selon la liste suivante :
ϕ: angle de tangage de l’axe du plan porteur (rotation propre de l’axe et du plan porteur)
β : angle additionnel pour un réglage d'orientation de la résultante hydrodynamique
Σ: déplacement transversal linéaire du plan porteur
Ψ: angle de balancement transversal de la mèche du plan porteur ou d'un élément la portant, selon notamment respectivement un angle de roulis ou de tangage
μ; trajectoire de la mèche du plan porteur (de l'axe de basculement du plan porteur ) dans le fluide
ξ: inclinaison du déplacement transversal par rapport à la directionycorrespondant au pilonnement ;
φ: angle de gîte de l'arbre primaire (rotation propre de l'arbre)
γ: angle de balancement de l'arbre primaire
λ: nom donné à la trajectoire de l’organe de commande ou maneton
σ: composante transversale principale de la trajectoire λ du dénommé maneton
τ: composante transversale secondaire, généralement perpendiculaire àσ,de la trajectoire λ du maneton
Δ: déplacement de l’organe de commande ou d'un élément le portant pour un réglage d'allure
χ: angle de déphasage de la roue déplaçante par rapport à la roue entraîneuse
ϖ: vitesse d'une chaîne portant un maneton
ω: vitesse de rotation d'une roue d'entraînement
p: pas du chemin hélicoïdal
u: vitesse principale relative du flux du fluide par rapport à l’engin
v: vitesse transversale de déplacement du plan porteur ,
α: angle d'incidence du plan porteur (angle entre la vitesse relative réelle, soit la résultante deuetv, et la corde du profil du plan porteur)
F: force résultante hydrodynamique sur le plan porteur composée d'une portance et d'une traînée
θ: dans le plan de la trajectoireμangle local de celle-ci (par rapport à l'ordonnéex)
f: fréquence de battement
a: amplitude de battement
St: nombre de Strouhal (avecSt = a.f / u)
R: repère cartésien orthonormé (o;x,y,z) du bâti ou de l'engin sur lequel le dispositif est installé
o: axe de rotation de la roue entraîneuse, origine du repèreR
o': axe de rotation du satellite porte maneton
o'': axe de rotation d'un satelliton ou d'un galet
i: point d'emplanture (d'implantation) de la mèche dans le profil du plan porteur
Ξ: fonction de transformation cinématique liée à une configuration
Φ: fonction de définition du chemin hélicoïdal.

Les systèmes fondamentaux

Selon un premier mode de réalisation, le dispositif d’entraînement d’un arbre primaire en déplacement latéral et en pivotement autour de son axe longitudinal, comprend un premier système S1 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement d’un organe de commande selon une trajectoire en forme de courbe ferméeλ, présentant au moins une première composante axialeτet une seconde composante axialeσ,ledit organe de commande s’étendant en saillie dudit plan(σ, τ)de préférence sensiblement perpendiculaire au plan, c’est-à-dire avec un angle de 90° +/- ε°, ε étant petit devant 90°, pour de meilleurs ajustements avec les parties commandées ;
le deuxième système S2 comprenant des moyens d’entraînement en pivotement, d’angle de gîteφdudit arbre primaire autour de son axe longitudinal, montés sur un axe de rotation coaxial à l’axe longitudinal de l’arbre et pourvus de moyens de guidage configurés pour coopérer avec l’organe de commande selon une trajectoire de déplacement hélicoïdale dudit organe de commande autour de l’axe longitudinal de l’arbre primaire,
le troisième système S3 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement latéral de l’arbre primaire, comprenant un support sur lequel l’arbre primaire est monté libre en rotation autour de son axe longitudinal, le support comprenant des moyens de guidage configurés pour coopérer avec l’organe de commande et lui permettre un libre déplacement selon une trajectoire, de préférence linéaire et parallèle à l’axe longitudinal de l’arbre primaire et l’entraînant selon une trajectoire sensiblement orthogonale à l’axe longitudinal de l’arbre primaire, ainsi qu’un moyen de guidage tel qu’un élément allongé le long duquel le support est monté déplaçable, coulissant ou roulant, ledit moyen de guidage s’étendant sensiblement orthogonalement, à l’axe longitudinal de l’arbre primaire ou au moyen d’un dispositif équivalent dans cette fonction tels que les systèmes à barres ou à plaques articulées développant une trajectoire rectiligne ou quasi rectiligne tel que le mécanismes de Watt, de Tchebychev, de Peaucellier-Lipkin, de Sarrus ;
l’organe de commande étant configuré pour s’étendre en saillie depuis le premier système, en prise avec les moyens de guidage du système S2 et les moyens de guidage du système S3, de sorte que, lors de son déplacement selon la trajectoireλdéfinie par le système S1, ledit organe de commande est libre en déplacement dans les moyens de guidage de S3 uniquement selon la composante de la trajectoire parallèle à l’axe longitudinal de l’arbre primaire, l’autre composante de la trajectoire générant l’entraînement en déplacement dudit support le long de l’élément allongé du système S3 ou du dispositif équivalent, tandis que l’organe de commande est entraînable, simultanément, en déplacement le long de la trajectoire de guidage définie par le système S2, en entraînant en rotation les moyens d’entraînement en pivotement de l’arbre primaire, et donc ledit arbre primaire, monté libre en rotation sur le support.

Système S1

Le système fonctionnel S1 qui comprend des moyens d’entraînement en déplacement d’un organe de commande selon une trajectoire, ou la projection dans un plan de celle-ci, en boucle plane continue, permet à la fois l’entraînement en déplacement transversal de l’aile,Σet/ouψ, ainsi que le déplacement servant de base à son basculementϕpar coopération avec les deux systèmes S2 et S3.

Il est ainsi composé de moyens permettant la transformation d’une rotation continue de vitesseω, provenant d’un moteur par exemple, en une trajectoire plane ou de composante planeλfermée d'un élément ponctuel, l’organe de commande constitué le plus simplement d’un bout d’axe cylindrique, normal à ce plan, et nommé maneton. La trajectoire dudit maneton produite par le système S1 est une courbe fermée, de préférence présentant au moins une symétrie axiale, et de manière plus préférée une courbe fermée symétrique de centreoet continue, présentant préférentiellement ainsi un axe majeur et un axe mineur se coupant à angle droit au centreo. Dès lors, cette trajectoire, nomméeλ, peut se décomposer selon ces axes en deux mouvements de déplacement combinés, préférentiellement linéaires, désignésσetτ. Ces mouvements sont par nature périodiques, alternatifs sioest interne àλet déphasés d'un quart de tour siσetτsont perpendiculaires. Le déplacement principalσproduit le mouvement transversal du plan porteurΣet/ouψvia le système S3. De par sa fonction, il est orienté transversalement à la vitesse relativeudu fluide. Le déplacementτproduit quant à lui le basculement de tangageϕdu plan porteur via le système S2.

Dans les exemples du système S1 selon l’invention, les moyens d’entraînement du système S1 sont configurés pour définir la trajectoire λ en forme de courbe plane fermée qui présente un axe majeur définissant la composanteσet un axe mineur définissant la composanteτ, cette trajectoire étant en particulier un cercle, une éllipse ou une courbe oblongue.

Les moyens d’entraînement du premier système S1, notés S1c peuvent être constitués d’un organe de transmission souple tel qu’une bande, une courroie, une chaîne, entraîné en déplacement dans un plan par au moins deux organes d’entraînement tels que des poulies, des pignons, l’organe de transmission portant le maneton en tant qu’organe de commande en saillie au-dessus du plan de la trajectoire, ce maneton étant entraîné en déplacement et décrivant une trajectoire dans un plan parallèle.

Les moyens d’entraînement du système S1 peuvent être constitués en variante d'un train d'engrenages planétaires, situé préférentiellement dans un plan généralement parallèle au plan de la trajectoire λ de l’organe de commande tel qu’un maneton, implanté sur le flanc d’un satellite ou d’une allonge solidaire de celui-ci dont l’axe de rotationo’ est positionné sur le flanc d’une roue ou d’une manivelle nommée entraîneuse du train d’engrenages planétaires, et de type hypocycloïdal, hypotrochoïdal (satellite à l'intérieur d'une couronne) noté S1hypo ou du type épicycloïdal, épitrochoïdal ou antiépitrochoïdal noté S1épi selon la définition donnée ci-avant.

De manière avantageuse, ces moyens d’entraînement présentent de bons, voire même de très bons rendements de transmission et de plus, sont robustes et économiques.

Pour une trajectoire en ellipse et en cercle, les deux composantesσetτsont de nature sinusoïdale ; ces composantes étant en dent de scie symétrique à extrémités arrondies pour la forme sensiblement oblongue symétrique. Il va de soi cependant que l'homme du métier peut choisir une autre trajectoire du maneton avec ces mêmes moyens ou d'autres moyens d’entraînement sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention.

Dans le cas d’une trajectoireλsensiblement de forme oblongue, le maneton peut être monté solidaire d'un maillon d'une chaîne de transmission à rouleaux ou similaire, tendue entre deux pignons ou deux groupes de pignons coplanaires qui en assurent le maintien et dont au moins l'un des pignons est relié à un moyen d’entraînement en rotation tel qu’un moteur, générateur, pompe.... Ce mode de réalisation du système S1 est noté S1c.

Dans le cas d’une trajectoire circulaire, les moyens d’entraînement du système S1, sont une roue ou une manivelle, ou une série de roues et de manivelles parallèles, tournant à une vitesse sensiblement constanteωautour de leur pivot central et sur laquelle un organe de commande tel qu’un maneton est implanté. Ainsi, l’organe de commande ou maneton est solidaire de la roue ou de la manivelle, nommée entraîneuse, en rotation autour du centreo, et dont la rotation continue est en lien avec un moteur, un générateur ou une pompe. Ce mode de réalisation du système S1 est noté S1m.

Dans le cas d'une trajectoire elliptique, la trajectoire λ peut être générée par un train d'engrenage planétaire du type hypotrochoïdal dont le rapport du rayon du planétaire, de centreo, sur le rayon du satellite, de centreo', est égal à 2. Pour rappel, un train hypotrochoïdal est matérialisé par un planétaire tel qu’une couronne fixe en position et rotation et un satellite roulant à l'intérieur de la couronne qui porte le maneton sur l'un de ses flancs ou sur une allonge. Dans ce système, la rotation propre du satellite autour de son centre est le fait de l'engrenage couronne-satellite, la rotation propre du satellite étant par conséquent de sens inverse à celle de son centre autour du centre du planétaire. Quand la trajectoire elliptique devient un segment (τ= 0), cela conduit à la solution géométrique connue sous le nom de droite de la Hire caractérisée par un maneton sur la périphérie du satellite, soit pour des roues dentées, sur le rayon dit primitif. Ce mode de réalisation du système S1 est noté S1hypo.

Un autre mode de réalisation de train planétaire est possible pour produire une ellipse ; c'est le mode de réalisation nommé antiépitrochoïdal tel que défini ci-dessus et noté S1épi-c pour la version à chaîne ou courroie et S1épi-e pour la version à engrenage. Dans ces modes de réalisation du système S1, le rapport des rayons du planétaire sur celui du satellite est égal à 2 ; le planétaire central de centre o est fixe en position et normalement en rotation ; le satellite de centre o' et le ou les satellitons ou bien le ou les galets de tension de centreo'' tournent autour deo, via une roue, entraînant leur axe ; et le maneton est préférentiellement positionné sur une allonge solidaire du flanc du satellite de façon à produire une ellipse ayant un certain allongement, soit de rapportσ/τpréférentiellement supérieur à 2. Comme pour le système hypotrochoïdal, la solution de la Hire est possible quand la distance du maneton au centre du satellite est égale à la distance séparant les axesoeto'du planétaire et du satellite.

Quel que soit le type de train planétaire trochoïdal venant d'être cité - l'hypotrochoïdal ou le antiépitrochoïdal - le satellite est mis en rotation, autour de l'axeocommun avec celui du planétaire fixe, préférentiellement par l'intermédiaire d'une roue, nommée également entraîneuse, sur laquelle le pivot du satellite et le cas échéant du satelliton ou du galet sont fixés. Cette roue est donc dans un plan parallèle au train planétaire et opposée au plan de la trajectoireλdu maneton. La rotation de ladite roue entraîneuse par l’organe d’entraînement ou d'exploitation tel que moteur, générateur, pompe..., ou un système intermédiaire comme un réducteur, peut alors notamment se faire par engrenage ou par transmission souple type courroie ou chaîne.

Les modes de réalisation du système S1 ci-dessus décrits sont des ensembles minimum d'éléments pour assurer la fonction du système S1. L'ajout d'éléments complémentaires est bien évidemment possible pour équilibrer le système ou pour le renforcer, en particulier : 1) l'ajout d'une masse d'équilibrage à l'opposé du satellite sur la roue ou sur la manivelle entraîneuse ; 2) l'ajout de roues d'appui, avec rotation propre libre autour de ladite roue entraîneuse pour annuler la flexion de son pivot ; 3) l'ajout d'un second satelliton ou d'un second galet tendeur sur la roue entraîneuse ; 4) un satellite et un planétaire notamment à denture double, dans des plans parallèles solidaire des extrémités d'un même axe de pivot, avec une disposition des dentures de part et d'autre de la roue entraîneuse ; enfin 5) avec le système S1, sans ou avec l'un ou l'autre ou plusieurs de ces compléments, doublé en miroir avec un maneton commun, ou des manetons distincts en vis-à-vis, au centre.

Système S2

Le deuxième système S2 commande directement ou indirectement le basculement de tangageϕdu plan porteur à partir de la composante de mouvement secondaireτengendré par le système S1. Il est unique dans son principe mais infiniment adaptable à la conception. Le système S2 comprend des moyens permettant la transformation de la composante secondaire τ du mouvement du maneton selon la trajectoire λ en un mouvement alternatif de basculement, d'angle notéφ, dans un plan sensiblement orthogonal à la trajectoireλ. A cet effet, le deuxième système S2 comprend des moyens d’entraînement en pivotement de l’arbre primaire autour de son axe longitudinal, montés sur un axe de rotation coaxial à l’axe longitudinal de l’arbre primaire et pourvus de moyens de guidage configurés pour coopérer avec l’organe de commande selon un chemin de déplacement hélicoïdal autour de l’axe longitudinal de l’arbre primaire tel qu’un cylindre pourvu d’une rainure formant le chemin de came de l’organe de commande tel qu’un maneton, la fonctionΦ(τ)donnantφ, étant linéaire ou non. Ainsi, l’organe de commande ou maneton coopère avec ces moyens de guidage définissant un chemin de guidage de nature hélicoïdale, soit une spirale préférentiellement cylindrique, porté par un axe ou d'axe médian si celui-ci se balance, sensiblement parallèle àτet lié à l’arbre primaire.

Ainsi la composante τ de la trajectoire imprime un basculement de gîte d'angleφaux moyens de guidage comportant le chemin de déplacement hélicoïdal formant chemin de came et à l'arbre primaire qui lui est lié. Cet arbre primaire transmet à son tour directement ou indirectement, via un système de transmission S4, le basculement de gîteφà la mèche du plan porteur produisant alors son tangageϕ, sachant queφetϕsont généralement égaux ou sensiblement égaux selon les éléments introduits dans le système S4 pour les besoins de fonctionnement de la configuration.

Pour les modes de réalisation correspondant à des trajectoiresλcirculaires ou elliptiques du maneton, l'onde de gîteφproduite est du type sinusoïdal si une fonctionΦlinéaire est donnée à la conception au chemin de came (Φ(τ) : φ = φo + 2 π .τ/poùpcorrespond au pas etφoà un déphasage constant). Des transformations non-linéaires peuvent néanmoins être matérialisées. Ainsi le signal sinusoïdal deτpourra se transformer par exemple en fonctionφrelativement plus carrée correspondant à un renflement de la sinusoïde (exempleΦ(τ) :φ = φo + 2 π.|τ/p| ⁿ .signe(τ) avec 0 < n < 1) ou en signal non symétrique si un intérêt en est tiré.

Par ailleurs, selon que le dispositif d’entraînement du plan porteur est dédié à la propulsion ou qu'il est dédié à la production d'énergie, le tangage est configuré différemment correspondant dans un cas par rapport à l'autre, à un basculement opposé du plan porteur par rapport à la trajectoire de sa mèche. En effet dans le cas d'un dispositif dédié à la production d'énergie, la rotation de tangage doit être plus importante que dans le cas d'un appareil de propulsion. Signalons que l'un et l'autre cas sont in fine définis par l'orientation de la projection de la portance hydrodynamique du plan porteur sur l'axex: dans le cas productif, la projection de la portance et la vitesse relativeudu fluide sont dans le même sens avec captation d'énergie ; elles sont de sens opposé dans le cas propulsif avec la nécessité d'un apport d'énergie. L'accroissement de l'amplitude de l'angle de gîteφque cela entraîne dans le cas productif pourra matériellement être obtenu par un chemin hélicoïdal de pas plus court, ou avec un même pas, en accroissant la largeur de la plage de déplacement τ du maneton.

A contrario, si on cherche l'annulation du basculement de tangage durant le battement, pour l'arrêt d'une machine productive par exemple, le système S2 le permettra si, d'une part, la fonctionΦdu chemin de came hélicoïdal ne comporte pas de terme constant (φo=0), d'autre part, si le système S1 dans l'une de ses variantes admetτnul quel que soitσ, soit pour les systèmes trochoïdaux, la solution de la Hire.

Pour la matérialisation du chemin de came hélicoïdal caractérisant le système S2, les moyens d’entraînement en pivotement sont constitués d’un cylindre pourvu d’une rainure ou d'un rail en saillie formant le chemin de came, monté coaxial avec l’arbre primaire. Ainsi, le mode de réalisation le plus simple est une came à rainure dans lequel une rainure, éventuellement traversante, formant le chemin de came, est pratiquée sur le cylindre. Ce cylindre est monté coaxial avec l’arbre primaire, soit sur un bout d’axe issu dudit arbre primaire soit sur un cylindre creux engagé sur l’arbre primaire.

Des systèmes alternatifs sont possibles pour limiter le cas échéant les efforts et l’usure sur le maneton et le chemin de came, par exemple avec un système de cames conjuguées et/ou de galet de came.

Système S3

Le système S3 permet le guidage structurel des composantes fournies par les systèmes S1 et S2 ainsi, les mouvements fondamentaux du battement, à savoir le mouvement de déplacement transversal selon la composanteσet le mouvement de basculement de gîteφ, sont exploitables.

Le troisième système S3 comprend des moyens d’entraînement en déplacement latéral de l’arbre primaire, parallèlement ou non à son axe longitudinal, configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande selon la trajectoire définie par le système S1.

Selon un mode de réalisation, ces moyens d’entraînement comprennent un support sur lequel l’arbre primaire est monté libre en rotation autour de son axe longitudinal, le support comprenant des moyens de guidage configurés pour coopérer avec l’organe de commande et lui permettre un libre déplacement selon une trajectoire de l’organe de commande généralement linéaire, parallèle à l’axe longitudinal de l’arbre primaire. Cette trajectoire généralement linéaire de l’organe de commande entraîne l’arbre primaire selon une trajectoire sensiblement orthogonale à l'axe longitudinal de l'arbre primaire du fait d’un moyen de guidage le guidant dans cette trajectoire orthogonale tel qu’un élément allongé le long duquel le support est monté déplaçable coulissant ou roulant, ledit moyen de guidage tel qu’une glissière par exemple s’étendant sensiblement orthogonalement à l’axe longitudinal de l’arbre primaire.

Le support est constitué de faces normalement planes orthogonales entre elles et solidaires, présentant au minimum une base et deux côtés opposés aux environs des extrémités de celle-ci. Ce support peut présenter outre la base et les deux côtés, une face opposée à la base, dite face de dessous et un troisième coté pour l'implantation d'éléments. La base et la face de dessous sont sensiblement parallèles au plan de la trajectoireλdu maneton et l'une ou l'autre ou l'une et l'autre liées à au moins un coulisseau de glissière, soit en lui étant solidaire, soit par un pivot d'axe avec, le cas échéant, un faible débattement de celui-ci possible ou l'équivalent.

Ce support porte au moins l'arbre primaire par l'intermédiaire de paliers ou l'équivalent montés sur ses côtés opposés. La base dudit support est positionnée entre les moyen d’entraînement du maneton dans le système S1 (maillon, roue, allonge) et les moyens d’entraînement en pivotement de l’arbre primaire du système S2. Cette base est pourvue de moyens de guidage tels qu’une ouverture oblongue nommée fente, ou l'équivalent, permettant à la fois l’engagement en prise de l’organe de commande et son débattement selon la composanteτde la trajectoireλuniquement le long de la fente, la tête de l’organe de commande traversant ladite fente pour venir en prise sur les moyens de guidage de S2, alors que la partie de l’organe de commande dans la fente du support entraîne le support, selon la composanteσperpendiculaire à la fente par butée sur ses bords, générant le déplacement de l’arbre primaire selon cette composanteσle long de l’élément allongé de S3.

Pour éviter l’usure du maneton sur les bords de la fente, un coussinet, un roulement ou tout autre dispositif d'utilité équivalente peut être ajouté, le maneton pouvant aussi être remplacé par un ensemble d'éléments dans cette fonction.

L’élément allongé en tant que moyen de guidage du système S3 est de préférence une glissière préférentiellement linéaire et qui s’étend sensiblement orthogonalement à l’arbre primaire, soit parallèlement à la composanteσdu déplacement du maneton et orthogonale à sa composanteτ. Le support est monté coulissant ou roulant sur cette glissière à l’aide d’un coulisseau sur lequel est monté le support soit fixe soit pivotant et pouvant se balancer d’un angleγ. De plus, de façon à guider l'arbre primaire dans un plan sensiblement parallèle à la trajectoireλdu maneton, cette glissière interdit la rotation selon l'axe de guidage du coulisseau sur la glissière, avec l'utilisation d'un couple glissière – coulisseau non cylindrique ou cannelé, à moins que, dans le système S4, une seconde glissière ou un pivot complémentaire ne soit présent pour guider le même arbre primaire afin de garantir cette condition.

On peut également envisager des dispositifs uniquement articulés, sans glissières ni rail pour réaliser ce guidage transversal, tel que le mécanisme plan connu sous le nom de cheval de Tchebychev ou encore le mécanisme tridimensionnel de Sarrus.

Pour les besoins de la configuration définie par S4, dans le cas où les axes longitudinaux de l'arbre primaire et de la glissière de S3 doivent être non toujours strictement orthogonal et permettre un angleγ, le support doit être monté pivotant sur le coulisseau. Le support peut ainsi pivoter d'un angleγsur le coulisseau pour suivre le balancementΨde la mèche ou d'un élément la portant, ce pivot étant préférentiellement monté orthogonalement sur la face du dessous du support et le point de sa projection dans le plan deλsensiblement surσen passant par l'axe du chemin hélicoïdal.

Ce système S3 sert également de base de transmission au système S4 qui transmet au plan porteur les mouvements sans modification ou sensiblement, les paramètres de mouvement du plan porteur étant in fine ∑ ou/etΨetϕcomme défini. Par ailleurs, le système S3 doit reprendre de fait la partie de l'effort hydrodynamique F non repris par les systèmes S1 et S2, à savoir essentiellement la composante de cavalement de cet effort (Fc), et les moments M en o de roulis, de lacet et de tangage (Mr/o, Ml/o et Mt/o) liés au déport de F par rapport au dispositif d’entraînement ; il doit aussi reprendre le cas échéant la composante d'embardée (Fe). En effet les systèmes S1 et S2 ne reprennent que la composante transversale de F, soit uniquement l'effort de pilonnement (Fp) et le moment de tangage en i (Mt/i). Des efforts liés aux frottements des pièces en mouvement dans le dispositif ensuite s'y ajoutent comme dans tout système mécanique.

Système configurationnel S4

Le système S4 est constitué d'élément de liaisons mécaniques simples permettant de transmettre les composantes fondamentales du battement (σ, φ) produites par la coopération des systèmes S1, S2 et S3, à la mèche du plan porteur dans la position correspondante à une configuration choisie, des variantes de conception pouvant par ailleurs exister pour une même configuration.

Le système S4 peut être d'une composition très simple en solidarisant simplement des éléments de même type, comme dans la configuration de base qui sera décrite par la suite mais il peut aussi être composé de moyens courants permettant la transmission des mouvements d'un arbre avec ici pour l'arbre primaire, un changement de direction deφ, un déport deφet un basculementγadditionnel ou se substituant au déplacement transversalσ. Dans un certain nombre de cas, les moyens de liaison de S4 sont configurés pour réaliser une transmission à l’axe du plan porteur sans modification des mouvements fondamentaux(φ = ϕ, σ = Σ et γ = Ψ = 0),mais dans le cas général il y a une modification de mouvements tel que :( Σ ,Ψ,ϕ) =Ξ(σ,φ)oùΞest la fonction de modification cinématique dépendante de la composition et de l'architecture du système S4.

Le système S4 peut comprendre ainsi au moins une glissière avec un coulisseau dédié, sur lequel le support ou un support complémentaire est monté.

Pour la transmission de l'angle de basculement de gîteφ, S4 peut notamment comporter : la solidarisation de deux arbres sensiblement alignés, avec ou sans moyen d'accouplement souple ; le déport d'arbre restant parallèle via des roues droites (engrenage, poulies-courroie, pignons-chaîne) ; le renvoi d'angle d'arbres en position fixe l'un par rapport à l'autre, au moyen de roues dentées coniques ; et le balancement d'un arbre par rapport à un autre, au moyen de joint de transmission d'arbre type Cardan ou ses équivalents homocinétiques.

Pour le déport de la mèche du plan porteur, ce qui revient au déport du plan porteur lui-même, le système S4 peut notamment comporter un moyen tel qu’un pilon, caractérisé par un mouvement de va et vient sur son axe principal ; ou un bras, caractérisé par un mouvement transversal de déplacement ou de basculement de ce même axe principal. Dans les deux cas, la mèche du plan porteur est portée sans déplacement par ledit pilon ou ledit bras, ces éléments étant généralement orthogonaux entre eux. Des variantes avec notamment deux pilons ou deux bras de part et d'autre d'un même plan porteur, plutôt qu'un seul positionné de façon centrale sont bien entendu possible sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention.

En ce qui concerne la transmission du déplacement latéral caractérisé par la composanteσdu déplacement du maneton, S4 peut notamment configurer un mouvement transversal du plan porteur se composant : d'un déplacement linéaire exclusivement, avec préférentiellement l'installation d'une seconde glissière pour compléter celle du système S3 ; d'un basculement exclusivement, avec la mise en place d'un pivot d'axe et d'une glissière d'arbre radiale pour suivre la trajectoire linéaireσdu maneton ; d'un basculement et un déplacement radial, avec l'installation d'un pivot-glissière ou d'un pivot sur glissière pour la même raison ; un basculement et un déplacement transversal, avec la mise en œuvre d'une ou deux glissières linéaires complémentaires et d'un système de coordination asynchrone des coulisseaux tel que caractérisé dans le système d'assistance au guidage présenté par la suite.

Systèmes d'assistance

Comme expliqué, les systèmes S1 à S4, assurent la cinématique nécessaire au parfait fonctionnement du plan porteur selon les configurations proposées. Néanmoins, dans le cas de la présence d'au moins deux glissières de guidage selon σ (dans S3 et S4), un entraînement visant notamment à limiter l'usure des coulisseaux des glissières guidant le mouvement transversal peut être ajouté à moindre frais. Un tel système, noté S5, est un système d'assistance additionnel pour glissières. En effet, les coulisseaux, s'ils sont libres de déplacement sur chaque glissière, devront reprendre à eux seul le moment transversal (Mr/o) que subit la mèche ou son support (pilon, bras) sous les pressions hydrodynamiques du plan porteur, ce qui se traduit par un couple au niveau de chaque coulisseau faisant apparaître de fortes pressions localisées sur les organes de glissement quels qu'ils soient (coussinets, patins, billes ou rouleaux), ce qui affecte leur durée de vie. Or, une annulation de ce couple consiste à créer, dans le cas d'un couple de glissière, un couple de forces colinéaires aux glissières, via un système de guidage synchrone du déplacement du coulisseau de chaque glissière, l'ensemble restant libre de se déplacer selon la positionσdu maneton.

Un mode de réalisation simple et robuste de ce système consiste à positionner de part et d'autre de chaque glissière, un pignon relié par un élément de transmission souple type chaîne ou courroie crantée embarquant le coulisseau de la glissière par au moins un point d'attache, tel un système de convoyage. Les pignons, sont ensuite reliés entre les glissières, au moins d'un côté, par un arbre, nommé arbre de liaison, solidaire de chaque pignon, de telle sorte que le déplacement d'un coulisseau sur une glissière, entraîne via ce système, un déplacement sur le coulisseau de l'autre glissière. Deux possibilités sont alors envisageables : dans le cas où l'arbre de liaison relie des pignons de même diamètre, le déplacement au niveau de chaque glissière est synchrone et l'élément porté par un coulisseau sur chaque glissière est, quel que soit le déplacement, orthogonal aux glissières, s'il l'était au départ (version notée S5syn) ; dans le cas contraire le déplacement des coulisseaux est asynchrone, ce qui produit un balancement de l'élément porté, celui-ci devant alors être obligatoirement articulé sur chaque coulisseau (version notée S5asyn). Dans ce dernier cas, l'angle de balancement est déterminé par le rapport des diamètres des pignons liés audit arbre de liaison et par l'amplitude de déplacement d'un des deux coulisseaux ou d'un élément intermédiaire.

Systèmes de réglage

Aux systèmes S1 à S3 associé à S4 composant le mécanisme de battement, peut être ajouté un système de réglage d'allure S6 comprenant des moyens de contrôle de la plage d'angle de gîteφse transmettant via le système S4 à la plage d’incidenceαde travail du plan porteur sur sa trajectoire μ en agissant en particulier sur son basculement de tangageϕ. Le système de réglage d'allure S6 comprend, à cet effet, des moyens de contrôle de la plage d'angleϕdu plan porteur durant son déplacementΣet/ouΨ, consistant en des moyens de modification paramétrique de S1 pour modifier la composanteτde la trajectoire λ de l’organe de commande agissant principalement sur S2, soit la composanteτ. La modification introduite consiste donc à modifier la plage d'évolutionτdu maneton, produite par le système S1.

Dans le cas du mode de réalisation du système S1c engendrant une trajectoire λ sensiblement oblongue avec une chaîne entraînée par quatre ou six pignons, la modification consiste à faire varier de façon coordonnée la position d'au moins quatre des pignons et préférentiellement des six, de façon à élargir ou rétrécir, symétriquement par rapport au centre o, la composante de largeur τ de la trajectoire λ de cheminement des maillons de la chaîne. Ceci peut notamment être obtenu par :
- un système structurel à barres articulées de type pantographique à une rangée de losanges dans lequel les six pignons occupent les positions terminales des articulations des losanges d'extrémités;
- un dispositif de commande de la position relative des pignons, donc de la largeur de la trajectoire des maillons de la chaîne, de type vérin à tige filetée liés à deux articulations opposées d'un des losanges du pantographe pour les éloigner ou les rapprocher ;
enfin, la modification du pantographe ne se faisant pas à longueur de pourtour circonscrit constante, un troisièmement dispositif de tension où préférentiellement deux barres d'extrémités des deux losanges d'extrémités sont munies d'un vérin automatique type à ressort pour à la fois assurer la tension de la chaîne et modifier automatiquement la longueur des barres. Par ailleurs pour sa tenue, ce système pantographique est monté sur une cloison solidaire du bâti ou de l'engin dont l'un de ses pivots, préférentiellement celui qui est central, est fixé sur la cloison alors que les pivots axiaux de part et d'autre de celui-ci, et au moins pour l'un d'entre eux, coulissent sur des ouvertures en permettant le débattement transversal ou l'équivalent avec des glissières.

Dans le cas de systèmes à maneton sur roue ou sur une allonge solidaire d'une roue, le système de régulation d'allure comporte deux ou trois mécanismes. Le premier est relatif aux éléments permettant le déplacement du maneton, le deuxième est relatif aux éléments permettant le réglage de sa position et le troisième est spécifique au système antiépitrochoïdal à engrenage pour corriger une rotation parasite.

Dans le cas du mode de réalisation du système S1m engendrant une trajectoire λ circulaire, version notée S6/S1m, la modification consiste à faire varier, d'une valeurΔajustable, la position radiale du maneton sur ladite roue entraîneuse le portant durant la rotation de celle-ci. Si on exclut l'utilisation d'un actionneur (vérin) à connexions tournantes, ceci est obtenu par trois sous-ensembles d'éléments complémentaires. Le premier sous-ensemble est composé notamment de la roue entraîneuse modifiée de telle sorte que le maneton ou un coulisseau le portant puisse se déplacer dans le plan de la roue sensiblement radialement et librement, dans une plage de positions correspondant au réglage deτaccepté par le système S2. Le second sous-ensemble comprend le maneton et un contre-maneton, préférentiellement opposés l'un de l'autre partageant le même axe ou sur des axes parallèles, liés solidairement ensemble directement ou par l'intermédiaire du coulisseau de positionnement radial cité dans le premier sous-ensemble. Le troisième sous-ensemble comprend une contre-roue, qui sera nommée déplaçante, juxtaposée à l'entraîneuse porte maneton comme ci-dessus modifiée, normalement de même diamètre que celle-ci et partageant le même axeo, dans laquelle une plage de chemin de came en spirale ou l'équivalent, que l'on nomme chemin spiral, est réalisé sur son flanc, en vis-à-vis des positions possibles du contre-maneton dans le but de mener celui-ci dans une partie de ce chemin spiral.

L'ensemble de ces trois sous-ensembles est dès lors fonctionnel de la sorte : si une rotation différentielle nomméeχapparaît entre la roue entraîneuse et la roue déplaçante, le contre-maneton guidé conjointement par le chemin radial de l'entraîneuse et le dit chemin spiral de la déplaçante, se déplace radialement sur la roue entraîneuse le portant, ce qui déplace de même le maneton, le tout étant fait pour que le maneton et le contre-maneton restent sur une normale aux roues par des moyens adéquats dans cette fonction.

Dans la description ci-dessus, il va de soi que l'ensemble maneton et contre-maneton peut être physiquement tenu par l'une ou par l'autre roue, voire par les deux sur des coulisseaux respectifs, voire par aucune des deux unilatéralement dans la mesure où l'ajustement des deux chemins dans des plans parallèles mais se croisant (le chemin radial et le chemin spiral) concourent suffisamment à la tenue du maneton perpendiculairement aux roues, dans sa trajectoire et pour sa fonction.

Dans le cas du mode de réalisation du système S1epi engendrant une trajectoireλelliptique, la version hypotrochoïdale ne permet pas le réglage en question avec des roues d'engrenage rigides au contraire de l'antiépitrochoïdale où deux sous-versions sont possibles : la version à chaîne ou courroie crantée, notée S6/S1épi-c, et celle à engrenage, notée S6/S1épi-e.

La modification consiste dans les deux cas à faire varier la position radiale de l'axe du satellite porte maneton sur ladite roue entraîneuse sur laquelle cet axe est implanté, durant la rotation de celle-ci, ce qui est obtenu de la même façon que pour le déplacement du maneton pour le mode de réalisation avec la trajectoire circulaire du paragraphe précédent. Par conséquent, le maneton et le contre-maneton sont remplacés dans les descriptions précédentes par le pivot du satellite et un contre-pivot, ce dernier ayant la même fonction et la même forme que le contre-maneton. De ce fait, dans la mesure où dans le système antiépitrochoïdal le pivot du satellite et le maneton sont solidaires d'un même élément, le déplacementΔdu pivot provoque le déplacement du maneton.

Le déplacementΔrecherché requiert cependant de faire des ajustements sur les éléments de transmission intermédiaires (galet ou satelliton) pour assurer, d'une part, la continuité cinématique (tension de chaîne ou bon engrenage entre chaque roue) et, d'autre part, pour annuler ou corriger une rotation parasite du satellite, liée à son déplacement, dont le résultat serait de faire pivoter la trajectoireλde l'ellipse en faussant le calage de tangage du plan porteur. A cette fin, dans le cas de la version à chaine (S6/S1épi-c), il devient, d'une part, obligatoire d'introduire au moins un galet tendeur et, d'autre part pour annuler la rotation parasite, il faut que celui-ci ou ceux-ci soient, quel que soit leur positionnement, toujours en position symétrique par rapport à la droite joignant les axesodu planétaire eto' du satellite. Concernant le positionnement du ou des galets, la méthode est semblable à celle du satellite, soit le croisement de chemin respectivement sur les roues entraineuse et déplaçante pour guider leur pivot et contre-pivot. Enfin, on peut ajouter, pour un déplacement marginal, un débattement libre du pivot du ou des galets avec la poussée d'un ressort, des galets de renvoi de positions fixes pouvant également compléter le dispositif.

Dans le cas de la version à engrenage avec un satelliton (S6/S1épi-e), il faut obligatoirement :
- un seul satelliton sous peine de blocage des engrenages lors du déplacementΔ;
- que le chemin du pivot du satelliton sur l'entraîneuse soit nécessairement un segment d'arc centré sur o pour l'engrenage planétaire-satelliton ;
- que les axes du satellite et du satelliton soient liés par au moins une bielle ou l’équivalent pour assurer l’engrenage satellite-satelliton quel que soit leur déplacement respectif ; et
qu'un troisième dispositif décrit ci-après soit installé pour corriger la rotation parasite du satellite.

Pour permettre le réglage du système de réglage d'allure S6, un dispositif est nécessaire pour fixer la rotation différentielleχde ladite roue entraîneuse et de ladite roue déplaçante mais celles-ci tournant à la même fréquence pour produire le battement attendu, il s'agit plus exactement de fixer leur déphasage.

Le dispositif qui permet cette opération peut comporter avantageusement le système connu sous le nom de différentiel, soit un train planétaire épicycloïdal non plan, les planétaires étant dans des plans parallèles distincts et les satellites orthogonaux à ces plans sur un porte-satellites. L'un des modes de réalisation ici adapté de celui-ci est notamment le suivant : un des planétaires, nommé planétaire primaire, est solidaire par un arbre creux d'une roue, dite suiveuse primaire, engrenée sur l'une des deux roues entraîneuse ou déplaçante ; le second planétaire, dont l'axe de rotation passe dans l'arbre creux dudit planétaire primaire est solidaire par cet arbre d'une seconde roue suiveuse engrenée sur une roue nommée inverseuse elle-même engrenée sur l'autre roue à déphaser ; la rotation du porte satellites est directement lié à un levier de commande pouvant être manuel ; les deux roues suiveuses et la roue inverseuse sont de même diamètre ; les deux planétaires également ; et la roue inverseuse a une denture double ou une largeur de denture double de façon à ce qu'une moitié engrène sur la roue suiveuse, l'autre sur la roue entraineuse ou déplaçante ; le diamètre des satellites est indifférent.

Le fonctionnement est alors le suivant : la roue entraîneuse met en rotation la roue suiveuse primaire ; qui entraîne le planétaire primaire, ce qui met en rotation propre les satellites en sens inverse, qui entrainent à leur tour le planétaire secondaire en rotation mais en sens inverse du planétaire primaire, rotation alors transmise à la roue suiveuse secondaire qui la transmet à son tour à la roue inverseuse qui la transmet à la roue déplaçante, ayant alors une rotation égale à celle de la roue entraîneuse, sauf dans un intervalle de temps où le porte satellites subit une rotation de commande positive ou négative, accélérant ou décélérant le planétaire secondaire, créant alors un déphasageχconstant entre l'entraîneuse et la déplaçante après le moment où la commande a été exercée.

Dans le cas d’une version S6/S1épi-e, il convient de produire sur le satellite une rotation corrective égale et inverse à la rotation parasite subite, ce qui s'opère si on produit une rotation du planétaire de même valeur et de même sens que le déplacement angulaire de l'axe du satelliton, c'est-à-dire dans ce cas égale au déphasage χ. Matériellement une solution simple de ce dispositif consiste à solidariser sur l'arbre du levier de commande une roue, dite de commande actionnant un réducteur agissant sur l'arbre lié solidairement au planétaire du train antiépitrochoïdal. Dans ce dispositif, selon la description préférentielle décrite, le rapport de réduction des rotations de l'arbre de commande sur celui de l'arbre planétaire est égal à 2 fois le rapport des rayons des roues suiveuses sur déplaçante.

Pour les réalisations proposées ci-dessus, le système S6 ne modifie pas exclusivement le basculement de tangage mais modifie aussi la plage d'évolution du mouvement transversalσ, ce qui, à vitesse de rotationωconstante du pignon ou de ladite roue entraîneuse, conduit à un changement de la trajectoireμde la mèche du plan porteur. Ces deux effets peuvent se conjuguer en se neutralisant en partie si les modifications de trajectoiresλsont concentriques. Ainsi pour une diminution de tangageϕcommandée visant à augmenter l'incidenceα, l'angleθde la trajectoire diminuera, diminuant l'incidence qui aurait été acquise avec la seule diminution du tangage et inversement pour une augmentation de tangage commandée.

On choisit donc un paramétrage du système où cet effet de neutralisation est inexistant ou n'est pas trop prononcé pour rendre suffisamment effectif le réglage d'incidence. Il faut néanmoins souligner que le mode de réalisation du système fondamental créant une forme oblongue ou une ellipse de plus long allongement d'axe selonσsera beaucoup moins sensible à ce phénomène, un déplacementΔcommandé du maneton étant proportionnellement plus faible selon σ que celui selon τ, en effet :Δ/ max(|σ|) <Δ/ max(|τ|)

Systèmes d'orientation

A ces systèmes composant le dispositif de battement selon l'une ou l'autre des configurations génériques, peut être ajouté un système d'orientation S7 visant à diriger la direction de la portance globale produite par le ou les plans porteurs. Le système vise ainsi à orienter, dans un plan (x,y), la résultante hydrodynamique globale des efforts sur un cycle de battement.

Le système d'orientation S7 est applicable à toutes les configurations. Il introduit un angle additionnel paramétrable durant le fonctionnement, noté β, sur la fonctionΦdu basculement de gîteφde l'arbre primaire. Celui-ci se reporte alors par l'intermédiaire du système de transmission S4, sur le basculement de tangageϕdu plan porteur, avec un choix de β possible sur 360°. Il oriente donc la portance dans un plan (x,y). En conséquence, pour les configurations de type en T, le dispositif est équivalent à l'action d'un gouvernail sur commande d'un angle de barre. Pour la configuration de type en H avec un plan porteur sensiblement horizontal, le dispositif est équivalent à l'action d'une gouverne de profondeur contrôlée par un manche.

Le système d'orientation de type S7 comprend un arbre cylindrique creux porté sans déplacement sur le support, via les paliers de celui-ci, nommé arbre directeur. Ledit arbre directeur est solidaire du trajet de déplacement hélicoïdal et d'un diamètre intérieur permettant le passage dudit arbre primaire et, le cas échéant, des coussinets ou roulements annulaires intermédiaires minimisant les frottements et interdisant les déplacements relatifs des arbres. Cette version contient aussi un train d'engrenage épicycloïdal de type préférentiellement différentiel, c'est-à-dire ayant des satellites orthogonaux aux deux planétaires parallèles : le premier arbre, i.e l’arbre primaire étant solidaire d'un des deux planétaires, le second, i.e ledit arbre directeur, étant solidaire de l'autre planétaire, et le porte satellites étant affecté au troisième arbre, nommé arbre d'orientation, lié à une roue, nommée roue d'orientation, qui en commandera la rotation. Ces éléments coopèrent alors de la façon suivante : en l'absence de mouvement de rotation de commande sur l'arbre d'orientation, l'arbre primaire et l'arbre directeur sont synchrones mais inversés dans leur basculement de gîte (sens opposé, même vitesse) imprimé par le va et vientτdu maneton, via le trajet hélicoïdal sur l'arbre directeur ; à contrario, en présence d'une rotation sur l'arbre d'orientation, on assiste, selon le sens de la rotation de commande, à une accélération ou à une décélération de l'arbre primaire conduisant à un déphasage persistant à l'arrêt de la rotation de commande. Selon le mode de réalisation préférentiel décrit, la rotation de commande et le déphasage βz sont dans un rapport 1/2.

La fonction d'orientation n'est cependant à ce stade pas effectivement possible. En effet, quelle que soit la configuration, la roue d'orientation subit le déplacement transversalσ. Pour relier celle-ci à un axe fixe dans le repère R (o;x,y,z), un second dispositif est nécessaire.

Une solution simple et fiable répondant à la fonction de celui-ci consiste à :
d'une part créer un arbre cannelé fixe en position, nommé arbre de commande car il sera l'organe de commande, positionné parallèlement au déplacementσet donc au système de glissière du système S3 ou S4 ; et
d'autre part prévoir une vis sans fin et sa roue complémentaire, la vis sans fin coulissant selon son axe sur l'arbre de commande cannelé et la roue complémentaire étant la roue d'orientation.

Pour assurer maintenant le déplacementσde la vis sans fin, on ajoute sur l'arbre d'orientation un cavalier, lié au déplacement du support ou des arbres portés par celui-ci, dont les ailes passent de part et d'autre de la vis sans fin de façon à l'entraîner dans un sens ou dans l'autre. Pour définir la liaison roue d'orientation sur arbre d'orientation selon la configuration choisie, soit la liaison support sur coulisseau ne permet pas le balancement et une orthogonalité entre la glissière et l'arbre primaire existe à tout instant, dans ce cas la roue d'orientation peut être simplement solidaire de l'arbre d'orientation du fait que le montage vis sans fin et roue d'orientation ont aussi des axes orthogonaux, soit le balancement est possible via un pivot et il faut d'une part prévoir un guidage de la roue d'orientation sur l'arbre de commande cannelé de façon à conserver l’orthogonalité des axes des roues engrenées et la position en plan de la roue d'orientation, le cavalier coulissant sur l'arbre cannelé pouvant participer à ce système et, d'autre part, prévoir une liaison entre la roue d'orientation et l'arbre d'orientation avec un joint de transmission de type Cardan ou équivalent et une glissière d'arbre pour compenser la longueur de l'arbre d'orientation liée à son balancement entre deux points guidés par des glissières parallèles.

Le système présenté a l'avantage de ne produire qu'un très faible couple sur l'arbre de commande, celui-ci étant in fine la barre dans le cas d'un navire, ce qui permet de par exemple lâcher celle-ci durant le fonctionnement, sans affecter l'orientation.

La fonction du système d'orientation telle que précédemment définie est également opérationnelle sans mouvement de battement. Ainsi, dans le cas d'une configuration en T, le système de battement équipé du système S7 orientant la mèche du plan porteur dans un plan (x,y) se transforme directement en gouvernail passif, celui-ci étant de plus déplaçable latéralement, ce qui peut constituer un avantage, par exemple pour les bateaux gîtant comme un voilier.

Pour la configuration en H, l'homme de l'art pourra prévoir une orientation complémentaire dans le plan(x, z)en montant l'ensemble du dispositif sur un plateau tournant. Ainsi moyennant, soit l'adoption d'un pilon en partie profilé sur une certaine surface, soit une modification du plan porteur consistant à ajouter une partie de plan plus ou moins perpendiculaire, de type ailette plus connue sous le terme anglais « winglet » ou de type clôture à aileron connue sous le terme anglais « wingtip fence », le système peut remplir cette fonction d'orientation directionnelle dans le plan(x, z).

Configurations élémentaires

Le dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention permet un certain nombre de configurations élémentaires à partir des configurations génériques dites en T et en H présentées et des systèmes fonctionnels produisant, réglant et orientant le battement comme ci-dessus décrit, et ce, avec simplicité et compacité du dispositif.

Ainsi, on peut obtenir une configuration dite de base notée To avec un mouvement transversal de pilonnement pur, en partant de la configuration générique en T, c'est-à-dire dans le cas où le mouvement transversal de la mèche du plan porteur est linéaire, composé uniquement d'un déplacementΣet que celui-ci est orthogonal àu. L'intérêt de cette configuration To est sa simplicité.

A partir de la configuration de base To avec un plan porteur orthogonal au plan (o;x,y), on peut envisager une configuration déportant le plan porteur de la paroi selonxavec l'installation d'un bras tenant son axe de basculement. Cette configuration, notée Tb, est dite battante. L'intérêt de cette configuration réside dans ce déport permettant de mettre ce bras sur la partie arrière d'un engin.

Toujours à partir de la configuration de base To avec un plan porteur sensiblement orthogonal au plan(o;x,y),on peut aussi envisager une configuration faisant évoluer progressivement le pilonnement des sections du plan porteur en fonction de leur éloignement à la paroi. La plus évidente est celle produisant uniquement un balancement de roulis du plan porteur, d'angleΨ, à partir d'un point de pivotement faisant partie physiquement du système ou de l'engin. Cette configuration sera nommée ailaire et notée Ta. Dans le cas où le système est doublé en miroir, on a un dispositif ressemblant à des ailes battantes ou des nageoires pectorales. Outre le potentiel lié au biomimétisme, l'intérêt de cette configuration est la possibilité d'étanchéité efficace qu'elle offre entre la paroi de l'engin et le plan porteur ou sa mèche via l'installation d'un soufflet, la fente pouvant être très réduite ou remplacée par une rotule ou l'équivalent.

Une configuration aussi possible dans ce cadre est celle produisant un mouvement de pilonnement superposé à un balancement de roulis. Ce cas équivaut en fait à une configuration en roulis où le pivot est fictif et à l'extérieur du système, ce point de plus se déplaçant du fait que la mèche est portée sans déplacement par une glissière linéaire. Cette configuration, notée T_Ω, est nommée oscillante. L'intérêt de cette configuration est un déplacement transversal oscillant à pivot fictif éloigné.

Partant de la configuration générique en H, dans le cas où le mouvement transversal de la mèche est composé d'un déplacementΣorthogonal àu, la configuration est dénommée pistonnante et notée Ho. L'intérêt de cette configuration est multiple : l'orientation du mécanisme selon le déplacementσpeut se faire selon la direction longitudinale ou transversale ou pour n'importe quelle direction intermédiaire ; l'étanchéité entre les parties mécanique et hydrodynamique peut être réalisée efficacement à base d'ajustements fins des pièces et/ou de joints ; une double possibilité d'orientation du plan porteur est possible selon les axeszety.

Il est possible d’introduire dans ces configurations un mouvement transversal induisant un cavalement.

Ainsi, dans la configuration dite battante notée Tb, le bras portant le plan porteur se déplace en restant parallèle dans ses positions ; or pour produire le pilonnement du plan porteur, on peut envisager une transformation de cette configuration consistant à faire basculer le bras plutôt qu'il ne se déplace parallèlement pour le pilonnement. Le mouvement transversal n'est alors pas strictement pilonnant mais en arc de cercle apportant par conséquent une composante de cavalement. Cette configuration par analogie à celle de la nageoire caudale des poissons et des mammifères marins est nommée caudale et notée Tc. Les intérêts de cette configuration résident en la possibilité d'étanchéité efficace entre la partie mécanique et la partie hydrodynamique et dans son positionnement à l'instar d'une nageoire caudale.

Sur la configuration de base To, y compris ses déclinaisons avec un basculement de roulis (Ta et T_Ω), le mouvement transversal de pilonnementΣou de balancementΨest strictement orthogonal à la vitesse relative du fluide par rapport à l'engin, soit à la vitesseu. Néanmoins il est bien entendu possible d'organiser l'installation du dispositif dans l'engin ou sur son support pour que le mouvement transversal ne soit pas strictement orthogonal àu, soit qu'il soit incliné d'un angle que nous nommonsξ, différent de 90°. On note ces configurations To', Ta', T_Ω' pour celles dérivant respectivement de To, Ta, T_Ω.

De même la configuration dite pistonnante Ho peut être installée de telle sorte que le pilonnement ne soit pas strictement orthogonal àu, c'est-à-dire avec un biaisξ. La configuration Ho avec ce biais sera noté Ho'. Dans les faits, cette inclinaisonξdu mouvement transversalΣintroduit, une composante de cavalement, qui lui est proportionnelle. Si le mouvement transversal est composé d'un balancementΨ, c'est une composante de balancement de lacet qui est introduite, soit la composition d'un cavalement et d'une embardée.

Hydrodynamiquement une composante de cavalement va directement impacter la forme de la trajectoire μ de l'axe du plan porteur dans le fluide. Pour mesurer un tel effet de cavalement, sont présentées sur les figures 21-A, 21-B, 21-C et 21-D, pour différents nombres de Strouhal St (St = a.f / u avec a amplitude et f fréquence du battement, u vitesse relative du fluide) et pour un pilonnement de nature sinusoïdale, les trajectoires de différentes typologies possibles avec la présente invention. Ainsi, St = ∞ (ou u=0) sur figure 21-A, St = 1,00 sur figure 21-B, St= 0,50 sur figure 21-C, St = 0,25 sur figure 21-D ; type A linéaire sans biais (ξ =0) ; type B linaire avec un biais ξ de 30° ; type C avec un bras de 1,41m se balançant à +/-45°.

Pour comparaison sont également données des trajectoires issues de mouvements transversaux d'ailerons sur rotor, en rotation continue dans le plan pilonnement-cavalement comme pour les systèmes connus sous les noms de Von Schneider, Lipp ou les systèmes en dérivant. Ceci constitue le type D sur les figures précédentes avec un mouvement circulaire de rayon 1,00m. Dans tous les cas la fonction de pilonnement est purement sinusoïdale de fréquencef= 1,00 et d'amplitudea= 2,00m.

Les cas des systèmes sur rotor se détachent nettement de par leur forte dissymétrie par rapport à l'axe des abscisses avec un effet de brassage manifeste au-dessus d'un nombre de Strouhal de 1/2.

Or, dans la mesure où l'incidence de travailαdes profils d'un plan porteur a une plage de valeur optimale restreinte autour de 10-20° et que cette incidenceαest l'angle entre le tangageϕproduit par le système et l'angle de la trajectoireθ, la forme de la trajectoire définit la fonction de tangage idéale pour atteindre l'efficacité optimale.

L'évolution de cet angle des trajectoires, sur une période, pour les différents systèmes, est montrée sur les figures 22 représentant la penteθde la trajectoireμde l'axe d'un plan porteur pour différents nombres de StrouhalStet différents types de mouvement transversal. Il ressort que, sauf pour le cas transversal strictement perpendiculaire, les fonctions idéales de tangage à générer sont rapidement complexes quand la composante de cavalement est importante, le cas du rotor étant particulièrement problématique, ce qui dans ses applications affecte les rendements.

Néanmoins, le cas de l'inclinaison du mouvement transversal (cas B ou C) n'est pas sans intérêt et de fait il se retrouve chez les animaux, ce qui n'est pas fortuit. En effet dans ce cas on constate que la trajectoire μ comporte nettement deux phases correspondant respectivement à l'équivalent de l'abattée et à la remontée du plan. Or dans le cadre d'une évolution soumise à un champ de gravité, la portance dans la direction opposée à ce champ doit être plus importante que dans l'autre sens en contrepartie de bénéficier du surcroît de puissance qu'apporte le poids ; alors que la phase de remontée peut être réduite à un planage. Par ailleurs, nous signalons que le rendement d'un système présentant cette dissymétrie peut être équivalent à celui des trajectoires symétriques selon par exemple S. C. Lich & Al. [S. C. Licht, M. S. Wibawa, F. S. Hover, M. S. Triantafyllou ; Journal of Experimental Biology ; In-line motion causes high thrust and efficiency in flapping foils that use power downstroke ; 2010 213: 63- 71; doi: 10.1242/jeb.031708]. Or cette possibilité demande une fonction de tangage adaptée sur chacune des demi-périodes que le mécanisme de l'invention permet en jouant sur la fonctionΦdu chemin hélicoïdal du système S2 ou/etλdu maneton produite par le système S1.

Configurations à plusieurs plans

Le dispositif d’entraînement en battement selon l’'invention, selon l'une ou l'autre des configurations élémentaires ci-dessus présentées, permet à l'homme du métier d'envisager des configurations à plusieurs plans porteurs dont les mouvements transversaux sont sensiblement synchronisés sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention, le dispositif produisant les composantes cinématiques fondamentales, l'assemblage des systèmes S1, S2 et S3, étant le même et le système de transmission S4 étant parfois à adapter. Il va de soi que cette multiplication des plans porteurs pour un même système de battement accroît encore l’intérêt de l'invention.

Dans le cas de configuration à double plan porteur, les configurations rassemblées sont les mêmes mais géométriquement positionnées de part et d'autre du système produisant le battement. Les éléments (mèche, bras ou pilon) portant chacun un plan porteur, traversent donc des parois opposées. Pour les mouvements transversaux sans composante de cavalement, nous nommerons ces configurations à double plans : To-To, Ta-Ta, Tb-Tb, T_Ω-T_Ωet Ho-Ho ; pour ceux avec une composante de cavalement : To'-To', Ta'-Ta', Tc-Tc, T_Ω'-T_Ω'et Ho'-Ho'.

La configuration Ta'-Ta' est typiquement proche des ailes d'insectes ou de celle d'un Colibri ou encore des nageoires pectorales des poissons. Elle est aussi proche des ailes des oiseaux si on fait abstraction des articulations dans l'aile. La configuration de type biplan Ho-Ho semble particulièrement intéressante pour la production d'énergie, le mécanisme pouvant se mettre dans le plan d'un drapeau servant son orientation.

Dans une configuration mixte à deux plans porteurs, les configurations rassemblées sont du type T et du type H. Géométriquement elles sont de plus positionnées orthogonalement par rapport au système produisant le battement. Les éléments portant chacun un plan porteur traversent donc des parois également orthogonales entre elles. Ces configurations mixtes seront nommées : To/Ho, Ta/Ho, Tb/Ho, Tc/Ho, T_Ω/Ho. Des configurations avec un biais ξ sur chacun des plans porteurs sont également potentiellement possibles : To'/Ho', Ta'/Ho', T_Ω'/Ho'.

Partant des configurations à double plans porteurs et mixtes, de nombreuses autres configurations sont également possibles. Ainsi, à trois plans : To-To/Ho, Ta-Ta/H, Tb-Tb/Ho, T_Ω-T_Ω/H, Tc-Tc/Ho, To'-To'/Ho', Ta'-Ta'/H', T_Ω'-T_Ω'/Ho', To/Ho-Ho, Ta/Ho-Ho, Tb/Ho-Ho, T_Ω/Ho-Ho, Tc/Ho-Ho, To'/Ho'-Ho', Ta'/Ho'-Ho', T_Ω'/Ho'-Ho'. Avec 4 plans : To-To/Ho-Ho, Ta-Ta/Ho-Ho, Tb-Tb/Ho-Ho, T_Ω-T_Ω/Ho-Ho, Tc-Tc/Ho-Ho, To'-To'/Ho'-Ho', Ta'- Ta'/Ho'-Ho', T_Ω'-T_Ω'/Ho'-Ho'.

Qualités remarquables de l'invention

Quelle que soit la déclinaison du battement choisi pour être adaptée à l'application visée et outre les diverses configurations possibles, l'invention se remarque par rapport aux systèmes de plan porteur battant existants ou décrits en ce qu'elle a les qualités et propriétés génériques suivantes :

Le système est peu perturbant pour le fluide. Il ne comporte en particulier aucun élément fixe dans le fluide pour guider le plan porteur et le minimum d'éléments mobiles pour le positionner, leurs dimensions étant par ailleurs normalement faibles au regard de la surface du plan porteur. Tout élément introduit dans le fluide en dehors du plan porteur vient en effet inévitablement affecter l'efficacité globale du système en perturbant les lignes de courant, ce qui se traduit par une traînée complémentaire et une baisse d'efficacité. Signalons que dans ce but pour les configurations avec un pilon ou un bras, ceux-ci seront préférentiellement profilés.

Pour les applications immergées ou en contact avec le milieu marin notamment, la moitié des configurations élémentaires (Ta, Tc, Ho) permettent de réaliser simplement une étanchéité entre la partie hydrodynamique et la partie mécanique, au moyen par exemple de joint ou soufflet, permettant ainsi d'isoler et protéger les mécanismes pour la durabilité de leur fonctionnement (protection anticorrosion, contre le biofouling et les éléments abrasifs). Cette étanchéité permettra aussi de protéger le milieu naturel des produits de graissage.

Le système produit un battement exclusivement ou essentiellement transversal par rapport à l'axe d'évolution de l'engin, c'est-à-dire en particulier sans mouvement de cavalement (ou de façon marginale) qui introduit une dissymétrie dans la trajectoire d'évolution du plan porteur et, par voie de conséquence, qui crée une dissymétrie de fonctionnement hydrodynamique nuisant aux performances, si elle ne peut pas être compensée. Les ailerons sur rotor en particulier entraînent une forte dissymétrie rendant une partie de la trajectoire non efficace voire contre-productive. Dans une moindre mesure, les ailerons sur bras basculant sont aussi concernés mais l'avantage du système est ici de permettre l'ajustement de la fonction de tangage à cette dissymétrie fonctionnelle ce qui peut en annuler les conséquences, voire présenter des avantages.

La chaîne cinématique produisant le battement alternatif du plan porteur aboutit, en utilisation inverse, à un mouvement rotatif continu permettant l'emploi ou l'exploitation des machines tournantes traditionnelles (moteur, dynamo, pompe, etc.) ; l'inversion du sens de rotation de la machine tournante équivaut par ailleurs à un déphasage d'une demi période des paramètres cinématiques ou hydrodynamiques et en particulier de la portance.

La cinématique du battement est du type sinusoïdal ou sensiblement, une partie linéaire étant possible entre sommets pour un mode de réalisation. Le tangage du plan porteur engendré pendant le battement peut néanmoins être, à la conception, modelé par rapport à son évolution sinusoïdale de base, en se rapprochant par exemple d'un signal plus renflé pour que les performances y gagnent comme rapporté par Boudis et Al. [A. Boudis, A. Benzaoui, H. Oualli, O. Guerri1, M. Mekadem ; 4ème Séminaire International sur les Energies Nouvelles et Renouvelables ; Investigation Numérique de L’Extraction de L’Energie par une Aile Oscillante ; Ghardaïa – Algerie - 24 - 25 Octobre 2016].

Le dispositif, y compris ses modules de pilotage, est entièrement mécanique et sans actionneur (sans vérin ni système électrique ou moteur complémentaire) ce qui le rend simple et fiable. Les réglages se font classiquement par rotation d'axes de commande et une même position angulaire conduit à un même réglage.

La source motrice tournante produisant ou exploitant le battement n'a pas une position au centre du système mais une position quelconque en périphérie ce qui facilite son entretien, sa protection ou son exploitation.

Le mécanisme est relativement compact et globalement plan, c'est à dire que le battement est engendré par un dispositif occupant une place limitée dans l'engin ou le carter le contenant. Cette compacité dans un carter en permettra l'isolement, le conditionnement, le transport... La profondeur du carter, dans le sens orthogonal au plan de λ, est réduite et l'orientation de celle-ci par rapport à l'engin varie en fonction des configurations, voire elle n'est pas figée pour l'une d'entre elle. De plus l'encombrement selon σ est axé sur la position médiane ou axiale du mouvement transversal du foil, ce qui rend simple le placement du système : position du mécanisme à la verticale du plan porteur ; disposition symétrique de deux mécanismes par rapport à un axe...

Une variante consistant à réaliser un jumelage miroir de deux mécanismes identiques de battement dans le sens de la profondeur est possible dans la majorité des cas (pour les modes de réalisation présentés, si le support ne bascule pas). Ceci apporte une possibilité de division des efforts, d'équilibrage et de réduction de la flexion des axes de pivot.

Un module de régulation d'allure peut être ajouté au mécanisme sans détériorer le fonctionnement ou l'hydrodynamique du foil. Ce module permettra de faire varier l'angle de tangage d'un profil du foil, proportionnellement à sa valeur nominale, y compris jusqu'à son annulation si nécessaire. Ceci permettra donc d'optimiser le fonctionnement à une vitesse donnée (recherche de l'optimum de rendement) mais permettra également d'accélérer ou de décélérer l'engin, voire de le freiner (inversion de poussée), alors que la vitesse de rotation de la source motrice peut rester inchangée.

Un module de pilotage directionnel peut être ajouté au mécanisme y compris en s'ajoutant au réglage d'allure, sans en détériorer le fonctionnement ou l'hydrodynamique. Ce module permettra alors de faire varier avec la barre du navire ou son équivalent la direction de la portance globale produite durant le battement (résultante de la portance sur un cycle) par rapport à la direction d'évolution. Dans le cas de configuration en H avec un pilon sensiblement vertical, ce module de pilotage directionnel permettra alors d'orienter l'engin selon la profondeur (gouverne de profondeur) ce qui complétera la manœuvrabilité des engins de type immergé. Ce module d'orientation est de plus opérant si le battement est à l'arrêt et ainsi le plan porteur pourra prendre la fonction de plan directionnel passif (gouvernail). Ceci participera également à la performance de l'engin du fait que l'appareil de propulsion et le gouvernail seront confondus, en annulant au passage les interactions hydrodynamiques néfastes possibles entre des appendices distincts. Cette orientation possible du plan y compris à l'arrêt pourra aussi permettre au foil battant de jouer le rôle de plan porteur sustentateur passif. Pour la configuration en H montée sur un plateau tournant le profilage du pilon ou des extensions d'extrémité de plan porteur de type winglet ou wingtip fence seront à prévoir pour jouer ce rôle de gouvernail passif.

Présentation des figures

On décrira maintenant l’invention plus en détails en référence aux figures lesquelles représentent :

une vue en perspective d’un plan porteur implanté sur un engin avec une configuration générique dite en T ;

une vue en perspective d’un plan porteur implanté sur un engin avec une configuration générique dite en H ;

une vue en perspective d’un plan porteur sur lequel sont représentés des mouvements tels qu'utilisés en marine ou en aviation pour la configuration générique dite en T ;

une vue en perspective d’un plan porteur sur lequel sont représentés des mouvements tels qu'utilisés en marine ou en aviation pour la configuration générique dite en H ;

une vue en perspective d’un plan porteur d’un premier mode de réalisation d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention, selon la configuration dite de base To, avec la représentation des mouvements produits ;

une vue en perspective d’un plan porteur d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention selon la configuration dite battante Tb, avec la représentation des mouvements produits ;

une vue en perspective d’un plan porteur d’un troisième mode de réalisation d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention selon une configuration dite ailaire Ta, avec la représentation des mouvements produits ;

une vue en perspective d’un plan porteur d’un quatrième mode de d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention selon une configuration dite oscillante T_Ω,réalisation avec la représentation des mouvements produits ;

une vue en perspective d’un plan porteur du premier mode de réalisation d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention, avec une composante de cavalement liée à l’introduction d‘un biaisξsurΣ, soit la configuration To', avec ses mouvements ;

une vue en perspective d’un plan porteur d’un cinquième mode de réalisation d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention, induisant une composante de cavalement, soit la configuration dite caudale Tc, avec la représentation des mouvements produits ;

une vue en perspective d’un plan porteur du troisième mode de réalisation d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention configuré avec une composante de cavalement liée à l’introduction d‘un biaisξsur l’axe de pivotement deΨ, soit la configuration Ta', avec ses mouvements ;

une vue en perspective d’un plan porteur du quatrième mode de réalisation d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention avec une composante de cavalement liée à l’introduction d‘un biaisξsurΣet sur l’axe de pivotement deΨ, soit la configuration T_Ω’,avec ses mouvements ;

une vue en perspective d’un plan porteur d’un sixième mode de réalisation d’un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur selon l’invention selon une configuration dite pistonnante Ho, avec la représentation des mouvements produits ;

une vue en perspective d’un plan porteur du sixième mode de réalisation configurés avec une composante de cavalement liée à l’introduction d‘un biaisξsurΣ, soit la configuration Ho', avec ses mouvements ;

une vue en perspective d’un premier mode de réalisation du dispositif d’entraînement fondamental (S1, S2, S3) selon l’invention ;

une vue en perspective d’un deuxième mode de réalisation du dispositif d’entraînement fondamental (S1, S2, S3) selon l’invention ;

une vue en perspective d’un premier exemple de réalisation du premier système S1 du dispositif de l’invention, soit S1c ;

une vue en perspective d’un deuxième exemple de réalisation du premier système S1 du dispositif de l’invention soit S1hypo ;

une vue en perspective d’un troisième exemple de réalisation du premier système S1 du dispositif de l’invention soit S1épi-c ;

une vue en perspective d’un quatrième exemple de réalisation du premier système S1 du dispositif de l’invention soit S1épi-e.

une vue en perspective d’un dispositif complet (S1, S2, S3 et S4) d’entraînement en battement d’un plan porteur avec une configuration de base To avec la version S1épi-c et équipé de l'option d'assistance S5syn ;

une vue en perspective d’un exemple des systèmes S2, S3 et S4 d'un dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur avec une configuration élémentaire standard ailaire Ta ;

une vue en perspective d’un autre exemple des systèmes S2, S3 et S4 avec l'option S5syn d'un dispositif d’entraînement avec une configuration élémentaire standard ailaire Ta ;

une vue en perspective d’un exemple des systèmes S2, S3, S4 et S5asyn d'un dispositif d’entraînement avec une configuration élémentaire standard oscillante TΩ ;

une vue en perspective d’un exemple des systèmes S2, S3 et S4 avec l'option S5syn d'un dispositif d’entraînement avec une configuration élémentaire standard dite battante, Tb;

une vue en perspective d’un exemple des systèmes S2, S3 et S4 d'un dispositif d’entraînement avec une configuration élémentaire standard dite caudale, Tc ;

une vue en perspective d’un exemple des systèmes S2, S3 et S4 avec l'option S5syn d'un dispositif d’entraînement avec une configuration élémentaire standard dite pistonnante, Ho ;

une vue en perspective d’un système de régulation d'allure S6 dans le cas où le système S1 est une chaîne ou une courroie avec des poulies ou des pignons, soit S6/S1c.

une vue en perspective d’un système de régulation d'allure S6 dans le cas où le système S1 est simplement une roue, soit S6/S1m,

une vue en plan de la figure 17A ;

une vue en perspective d’un système de régulation d'allure S6 dans le cas où le système S1 est un train planétaire soit S6/S1épi-c,

une vue en plan de la figure 18-A.

une vue en perspective d’un système de régulation d'allure S6 dans le cas où le système S1 est une autre variante de train planétaire S6/S1épi-e ;

une vue en plan de la figure 19-A ;

une vue en perspective d’un système d'orientation S7 permettant une orientation du tangage (un déphasage contrôlé) du battement du plan porteur ;

une vue en perspective d’un système d'orientation S7 permettant une orientation du tangage (un déphasage contrôlé) du battement du plan porteur, dans lequel l’arbre primaire se balance d'un angle γ ;

;

; différentes trajectoires μ de l'axe d'un plan porteur pour différents nombres de Strouhal St et différents types de mouvement transversal :

;

la pente θ de la trajectoire μ de l'axe d'un plan porteur pour différents nombres de Strouhal St et différents types de mouvement transversal :

Présentation générique

Selon un premier type de configuration possible d’un plan porteur sur un engin tel qu’illustré à la figure 1-A, le plan porteur profilé tel qu’une aile profilée 1 s’étend avec son axe longitudinal sensiblement orthogonal à la paroi 3 de l'engin ou du bâti sur lequel il est assemblé, le mouvement transversal dudit plan porteur 1 étant sensiblement tangentiel à cette paroi 3, sachant qu'on définit ici la paroi 3 comme une partie de l'enveloppe physique de l'engin ou du carter qui contient le dispositif d’entraînement selon l’invention. Cette configuration générique est dite en T. Dans le cas représenté, l’aile profilée 1 est rattachée au dispositif d’entraînement en battement par l’axe autour duquel elle peut basculer, désigné mèche 2 implantée sur le profil de l’aile profilée 1 et elle subit un déplacement transversal. La mèche 2 traverse une fente 4 ménagée dans la paroi 3 de l’engin.

Dans un second type de configuration d’un plan porteur sur un engin tel que représenté à la figure 1-B, le plan porteur 1 présente son axe longitudinal sensiblement parallèle à la paroi 3 et le mouvement transversal est alors sensiblement normal à celle-ci. Cette configuration générique est dite en H et comporte deux plans porteurs 1, 1’. Dans ce cas, le plan porteur 1, 1’ est rattaché au dispositif d’entraînement en battement selon l’invention par, d'une part, son axe de basculement, à savoir la mèche 2, 2’ et d'autre part, par au moins un élément préférentiellement orthogonal à cet axe et le portant sans déplacement, nommé pilon 5. Ce dernier est alors sensiblement normal à la paroi de l’engin 3 et peut passer à travers celle-ci, par une ouverture munie d’un palier à coussinet et à joint ou équivalent, assurant le guidage et l'étanchéité entre les parties mécaniques, du dispositif d’entraînement, et hydrodynamique, du plan porteur.

Les systèmes fonctionnels S1, S2, S3 et S4 constituant le dispositif d’entraînement en battement selon l’invention produisent, règlent et orientent le battement avec une simplicité et une compacité permettant un certain nombre de configurations élémentaires, partant des configurations génériques dites en T et en H, dont diverses déclinaisons sont décrites plus en détails par la suite.

Ainsi, l’invention propose un dispositif d’entraînement en battement d'un plan porteur tel qu’une aile profilée 1 selon un mode de réalisation préférentiel pour différentes variantes et différentes configurations. A cet effet, sont distinguées conformément aux présentations précédentes les parties suivantes : le dispositif d’entraînement en battement dit fondamental qui permet de produire à la fois le déplacement transversal d'un arbreσet son basculement alternatif qu’on appelle gîteφqui, lorsqu’ils sont directement appliqués à la mèche 2 d'un plan porteur 1 sont susceptibles d'en produire respectivement le mouvement de pilonnementΣet le basculement de tangageϕ. Un tel dispositif d’entraînement dit fondamental comprend les systèmes S1, S2 et S3 avec différentes variantes notamment pour le système S1.

Le système S4 permet de transmettre au plan porteur au moins les mouvements essentiels de pilonnement et de basculement de tangage et est également décrit comme permettant à partir du dispositif d’entraînement en battement fondamental d'obtenir les différentes configurations élémentaires de battement d'une aile profilée 1. De même, est détaillé le système S5 d’assistance pour glissières qui peut équiper certaines configurations ainsi que les systèmes S6 et S7 permettant d'intégrer à ces configurations un pilotage pour le réglage d'allure et/ou un pilotage d'orientation directionnelle.

Le dispositif selon l’invention est donc constitué d’un dispositif d’entraînement en déplacement et en pivotement combiné d’un arbre primaire constituant ce qu’on appelle le dispositif fondamental.

Le dispositif fondamental est caractérisé, comme illustré aux figures 6-A et 6-B, en ce que le battement de l’aile profilée est essentiellement produit, directement ou indirectement, par la coopération de trois systèmes mécaniques : S1, S2 et S3, dont les compositions et l'assemblage comme nous le décrivons ci-dessous forment le dispositif d’entraînement en déplacement transversal et en pivotement alternatif d’un arbre primaire 200.

Système fondamental

Le système S1 est dédié au mouvement cyclique préférentiellement continu d'un élément ponctuel ou d’un ensemble d'éléments équivalent dans la fonction, constituant un organe de commande destiné à coopérer avec les deux autres systèmes S2 et S3, nommé maneton 100. Ce maneton 100 est le plus simplement constitué d’un pion ou bout d’axe cylindrique, dont la base inférieure, nommée le pied, est implantée de façon sensiblement orthogonale sur le flanc d'un élément mobile 101, 103, 104 ou 110 selon les variantes, l'entraînant selon une trajectoireλgénéralement plane, en forme de courbe fermée sur elle-même. Cette courbe est de préférence convexe avec une symétrique axiale voire centrale de centreo, sous forme d’un cercle, d’une ellipse ou d'une forme oblongue.

Une telle trajectoireλest donc constituée d’une courbe fermée présentant un axe majeur et un axe mineur se coupant à angle droit au centreo. Cette trajectoireλpeut dès lors se décomposer par projection dans le plan en deux composantes de déplacement périodiques combinées se coupant enoperpendiculairement, que nous nommeronsσselon l'axe majeur etτselon l’axe mineur, préférentiellement linéaires (dans le plan) et alternatives (dans le temps) autour d'une valeur moyenne nulle sioest le barycentre deλ, et déphasées d'un quart de tour. Plusieurs types de mécanisme et modes de réalisation de ce système S1 sont possibles comme décrit par la suite.

Le système S2 est quant à lui configuré pour utiliser le déplacement de l’organe de commande ou maneton 100 selon sa composanteτ, la tête du maneton 100 étant engagée de préférence sur un chemin hélicoïdal 201 normalement, d'axe sensiblement confondu avec celui de l'arbre primaire qu'il entraîne directement ou indirectement en rotation, la fonctionΦde transformation deτenφétant linéaire ou non. Cet axe s’étend par ailleurs dans un plan préférentiellement parallèle à celui de la trajectoireλet est, lui-même ou sa position médiane dans le cas où ledit arbre primaire affiche dans ce plan un mouvement additionnel de balancement alternatifγ, préférentiellement parallèle à la composanteτ.

Ainsi, le système S2 est constitué de moyens d’entraînement en pivotement d’un arbre primaire 200 autour de son axe longitudinal, produisant un basculement alternatif de gîteφdudit arbre primaire 200. Ces moyens d’entraînement en pivotement sont constitués de préférence d’une came tambour coaxiale avec l’arbre primaire, présentant une rainure formant un chemin hélicoïdal 201 dans laquelle la tête du maneton 100 est engagée. Cette came tambour est donc normalement constituée d’un cylindre ou manchon 202, présentant la rainure hélicoïdale 201, engagé sur l’arbre primaire 200.

Le système S3 est dédié au guidage structurel minimum des composantes de mouvement produites par les systèmes S1 et S2 afin de permettre la transmission desdits mouvements de déplacementσet de basculement de gîteφà l'arbre primaire 200, en un point de son axe, en présence ou non en ce point d’un balancementγadditionnel.

A cet effet, le système S3 comprend un support 300 sur lequel l’arbre primaire 200 est monté, libre en rotation sur lui-même. Le support 300 est constitué d’une base normalement plane et de deux côtés sensiblement aux extrémités de la base s’étendant plus ou moins perpendiculaire à celle-ci et pourvue de préférence de deux paliers 304, 304’ entre lesquels s’étend l’arbre primaire 200, entraînable en rotation sur lui-même, ledit arbre primaire 200 et la base plane s’étendant préférentiellement, mais non exclusivement donc dans des plans parallèles.

Le support 300 est en outre guidé par un moyen dans son déplacement transversal qui s’étend généralement parallèlement à l'axe majeur de la composanteσdans un plan parallèle au plan de la trajectoireλ. Le support 300 est ainsi monté coulissant le long d’un élément allongé tel qu’une glissière 301 qui constitue ce moyen de guidage préféré. Le support 300 présente alors un coulisseau 302 coopérant avec la glissière 301.

La base du support 300 comporte en outre des moyens de guidage de l’organe de commande du système S1, constitués d’une fente traversante 305 au travers de laquelle est engagé le maneton 100.

Ainsi, le maneton 100 traverse ladite base du support par la fente 305 en général oblongue, ou un dispositif équivalent, de direction et de longueur au moins équivalente à la composante τ maximale de la trajectoire λ du maneton 100 et ajustée dans le sens de la largeur normalement au diamètre du maneton 100.

Pour permettre la coopération des systèmes S1, S2 et S3 ceux-ci sont superposés dans des plans préférentiellement, pour la compacité du système, parallèles, de sorte que le maneton 100 est entraîné selon la trajectoireλdéfinie dans un plan P1, coopère avec le support 300 en traversant la fente 305 du support 300 dans un plan P2 puis est engagé dans le chemin hélicoïdal lié à l’arbre primaire 200 situé dans un plan P3.

Ainsi, lors de l’entraînement du maneton 100 en translation selon la trajectoireλ, la composanteτde cette trajectoire provoque l’entraînement en déplacement du maneton 100 dans le chemin hélicoïdal 201 et dans la fente 305 alors que la composanteσprovoque la mise en butée dudit maneton 100 contre les bords longitudinaux de la fente 305 ce qui engendre le déplacement du support 300 le long de la glissière 301.

La tête du maneton 100 après avoir traversé le fente 305 est engagée dans la rainure hélicoïdale 201, et bute contre le bord de la rainure selon la composanteτde déplacement du maneton 100 provoquant l’entraînement en rotation de l’arbre primaire 200 portant la rainure 201.

Les positions du support 300 sont soit toujours parallèles entre elles, d'où γ nul, comme on peut le voir à la figure 6-A, le coulisseau 302 et le support 300 étant fixes l’un par rapport à l’autre ; soit elles forment entre elles un angle γ variable comme sur la figure 6-B avec dans ce cas l'installation d'un pivot d'axe 303 pour la liaison du coulisseau 302 sur le support 300. Le pivot 303 est monté de préférence sur l'intersection de la projection orthogonale de σ et de l'axe du chemin hélicoïdal sur une face du support opposée à sa base alors que l'arbre primaire et le chemin hélicoïdal sont en position intermédiaire.

Ainsi les mouvementsσetφde l'arbre primaire 200 peuvent être transmis au plan porteur 1 lorsque l'arbre primaire 200 est lié à la mèche 2 par l'intermédiaire d'un système additionnel S4 dont la constitution est dépendante de la présence ou non des balancementsγetΨet de la position relative du plan porteur 1 et du dispositif d’entraînement fondamental. Le système S4 transforme donc en particulier le mouvement de déplacementσde l'arbre primaire 200 enΣouΨou bien enΣetΨet son basculement de gîteφdevient le basculement de tangageϕ.

Partant de cette définition, différentes variantes de réalisation du système S1 sont possibles pour obtenir une trajectoireλdu maneton 100 à partir d'une rotation originelle motrice, génératrice ou fonctionnelle comme un moteur, un générateur, ou encore une pompe, nommés par la suite machine tournante.

Comme illustré à la , les moyens d’entraînement sur lequel le maneton 100 est implanté pour réaliser la trajectoire λ sont constitués d’un élément souple de type chaîne à rouleaux 110 ou équivalent, ou une série de chaînes parallèles, se déplaçant à une vitesse sensiblement constante ϖ sur des tronçons rectilignes entre au moins deux pignons ou 2 ensembles de pignons 111a à 111f coplanaires par chaîne dont au moins l'un des pignons est, directement ou indirectement, actionné par un moteur ou transmet sa rotation à un générateur, la trajectoire λ ayant par conséquent des tronçons linéaires entres les pignons généralement circulaires.

Comme illustré , des moyens d’entraînement du maneton 100 comprennent, en tant qu’élément mobile sur lequel le maneton 100 est implanté pour réaliser sa dite trajectoire λ, un satellite 103 d'un train hypotrochoïdal ou bien une allonge 104 solidaire de cette dite roue satellite, celle-ci roulant sans glisser, via généralement un engrenage, à l'intérieur d'une couronne planétaire 102 fixe en position et générale ment en rotation, le diamètre du satellite étant la moitié du diamètre du planétaire et le satellite étant maintenu dans sa rotation par un pivot 105 en son centre implanté sur une roue entraîneuse 101 ou une manivelle de vitesse de rotation sensiblement constante ω, en lien directement ou indirectement avec la dite machine tournante, la trajectoire λ étant par conséquent ici une ellipse de centre o ou un segment dans le cas où la projection orthogonale de l'axe du maneton 100 est sur le périmètre du satellite, soit sur la projection orthogonale du rayon primitif dans le cas d'une roue dentée.

Comme illustré figures 9-A et 9-B, l'élément mobile sur lequel le maneton 100 est implanté pour réaliser sa dite trajectoireλest un satellite 103, ou une allonge 104 solidaire de celui-ci, qui appartient à un train antiépitrochoïdal à engrenages ou à poulies dentées et à pignons, défini d'une part, en ce que ledit satellite gravite (tourne à distance) généralement dans le même plan autour d'une roue planétaire 102 fixe en position et fixe ordinairement en rotation par solidarisation à un axe porteur 112, du fait de son maintien par un pivot 105 en son centre sur une roue entraîneuse 101 ou une manivelle de vitesse de rotationωsensiblement constante autour de l'axe porteur 112, située dans un plan parallèle, en lien directement ou indirectement avec la machine tournante ; alors que d'autre part, la rotation propre dudit satellite autour de son pivot 105 est obtenue soit par engrenage avec au moins un satelliton 106 , 106’, également tenu par un pivot (axe de pivotement) 107, 107’ en son centre implanté sur ladite roue entraîneuse 101, engrenant sur le planétaire et le satellite, ou bien par une courroie dentée 108 ou une chaîne tendue entre ces mêmes éléments, devenant alors des poulies ou des pignons, avec éventuellement un ou plusieurs galets 106 intermédiaires modifiant le trajet de la courroie ou de la chaîne ; et que par ailleurs, pour l'application visée, le diamètre du satellite est moitié moins grand que celui du planétaire, ce qui se traduit par une trajectoireλen forme d'ellipse de centreoou, dans un cas particulier de paramétrage, en forme de segment permettant normalement d'annuler in fine le tangageϕdu plan porteur en tous lieux de son mouvement transversal.

Dans un but structurel, un certain nombre d'éléments facultatifs peuvent ici aussi être introduits, comme une masse d'équilibrage sur la roue entraîneuse ou des roues d'appui autour de la roue entraîneuse. De même, une première variante du sous-système consiste à doubler notamment les dentures du satellite et du planétaire de part et d'autre de ladite roue entraîneuse ; une seconde, cumulable avec la première, consiste à doubler cet ensemble en miroir pour tenir le même maneton, ou deux manetons en vis-à-vis, au centre ; soit au minimum trois variantes possibles du sous-système.

Concernant le système de liaison/transmission S4, seul le système S4 dit standard est décrit, celui-ci étant défini en ce qu'il minimise le nombre des éléments nécessaires pour obtenir la configuration élémentaire, sachant que celle-ci pourra être inadéquate pour une configuration à plusieurs plans porteurs. Dans ce même esprit de simplicité, on ne décrit que le mode de réalisation des configurations élémentaires dont les déplacements de l'arbre primaire 200 et de la mèche 2 se font dans le même plan pour les configurations notées To, Ta et T_Ωou sensiblement pour la Ho et pour laquelle la mèche 2 est sensiblement normale au plan du déplacement de l'arbre primaire 200 pour les configurations Tb et Tc. D'autres éléments peuvent être ajoutés à ces configurations élémentaires standards par un homme du métier pour les adapter à une configuration à plusieurs plans ou changer la position de ces plans sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention.

Configuration standard de base To

Ainsi à la figure 3-A, on présente une configuration élémentaire (mode de réalisation du dispositif) avec un mouvement transversal de pilonnement pur, en partant de la configuration générique en T, c'est-à-dire dans le cas où le mouvement transversal de la mèche 2 est linéaire, composé uniquement d'un déplacement Σ et que celui-ci est orthogonal à u, cette configuration dite de base étant notée To. L'intérêt de cette configuration est sa simplicité. Le système de transmission S4 dans cette configuration assure une transmission directe des mouvements de l’arbre primaire 200 à la mèche 2, par une solidarisation, préférentiellement selon leur axe, de l'arbre primaire 200 avec la mèche 2, cette solidarisation pouvant se faire par des platines 407 sensiblement normales aux axes et entre lesquelles des cylindres en caoutchouc ou l'équivalent sont positionnés pour atténuer des vibrations, absorber des chocs ou avoir une élasticité dans le fonctionnement, comme visible à la .

Une telle configuration ayant un mouvement transversal de déplacement Σ, est obtenue avec le dispositif d’entraînement fondamental représenté à la figure 6A dans lequel le système S3 est configuré pour que le support 300 s’étende orthogonal à la glissière 301. Un tel système peut également bénéficier d’un système d'assistance de glissières S5 dans sa version synchrone comme illustré à la . Pour la solidité du mécanisme, on a de plus intérêt à ce que le système de transmission S4 comporte également une glissière complémentaire 401, avec son coulisseau dédié 402, pour assurer le guidage du support 300 selon σ avec un coulisseau 402, 302 sur chaque glissière 401, 301, les deux glissières 301, 401 étant assez éloignées l'une de l'autre. Comme on peut le voir, le système S1 est lié à une machine rotative 8 qui lorsqu’elle est un moteur engendre le battement du plan porteur et lorsqu’elle est un générateur récupère l’énergie du battement du plan porteur 1.

Configuration standard ailaire Ta

A la figure 11-A est représenté le dispositif d’entraînement en battement selon l’invention constitué du dispositif fondamental S1, S2, S3 associé à un système S4 qui comporte une liaison à arbre secondaire 410 ou l'équivalent entre la mèche 2 et le bâti 3 sur lequel le dispositif est implanté, de façon à ce que le déplacement σ produise le balancement de roulis Ψ. On obtient ainsi, représentée à la figure 3-C, la configuration dite ailaire standard Ta, ayant un mouvement transversal avec un balancement de roulis d'angle Ψ.

La mise en œuvre du balancement de roulisΨse fait dans tous les cas avec le système S4 comprenant des moyens de liaison à rotule tels qu’un pivot basculant 408 ou équivalent et des moyens de liaison à glissière tels qu’une glissière d'arbre 405 entre ladite mèche 2 et l'arbre primaire 200 permettant leur liaison en rotation et leur déplacement relatif. En effet, au balancementΨdoit s'ajouter la libre rotation de la mèche 2 pour son basculement de tangageϕ. Il faut cependant aussi assurer un déplacement relatif par rapport au bâti 3 dans le repèreRd'un élément du fait de la linéarité du déplacementσdans ce repère et non de sa forme en arc de cercle par rapport au pivot de ladite rotule 408.

Plusieurs modes de réalisation sont alors possibles dont : un coulissement de l'axe du pivot par rapport au bâti ; un coulissement de l'arbre par rapport au pivot ou un coulissement permettant l'allongement de l'arbre. La configuration standard Ta privilégie cette dernière solution dans la mesure où c'est la seule qui n’entraîne pas de déplacement radial du plan porteur par rapport au repère R du bâti, ce déplacement radial étant potentiellement préjudiciable à la portance en augmentant la traînée induite.

La configuration standard Ta comporte donc préférentiellement une glissière d'arbre 405 selon l'axe de ladite mèche 2 permettant son allongement, soit un dispositif de type arbre cannelé et fourreau rainuré correspondant. Celle-ci pourra s'installer entre la mèche 2 et l'arbre primaire 200 comme sur la figure 11-A ou entre l'arbre primaire 200 et le cylindre du chemin hélicoïdal 201 si les paliers 304, 304bis sur le support 300 permettent un déplacement tout en figeant la position axiale de la came tambour 202.

Deux possibilités de réalisation concernent maintenant la direction du support 300 portant en particulier l'arbre primaire 200 dans le système S3. En effet, soit le support 300 suit le balancement transversal de roulis Ψ, d'où γ = Ψ, ce qui suppose alors que le choix de la liaison avec le coulisseau de guidage 302 sur la glissière 301 est le pivot d'axe 303, ou bien alors le support 300 reste orthogonal au système de guidage par glissière 301. Dans le premier cas avec un support 300 basculant (figure 11-A), la liaison entre l'arbre primaire 200 et la mèche 2 est une solidarisation simple d'arbres à l'instar de la configuration To de la ; dans le second cas avec un support 300 restant orthogonal à σ (figure 11-B), la liaison se fait avec un joint de transmission d'arbre 406 permettant la variation d'angle Ψ tout en transmettant la rotation de gîte φ, mais la glissière 301 du système S3 doit alors interdire à elle seule ou via une glissière complémentaire la rotation du coulisseau 302 autour de la glissière 301 comme indiqué dans la description.

Le choix de l'une ou l'autre de ces deux dernières possibilités change la fonction cinématiqueΞde transformation deφenϕ. Du fait de la position non parallèle entre l'axe du chemin hélicoïdal 201 et la composanteτdans le cas d'un support 300 suivant le basculementΨ, le concepteur prendra en compte que la fonctionΦde gîte définie sur ledit chemin de came hélicoïdal sera modulée avec une fonction d'onde dissymétrique entre l'abattée et la remontée du plan (ou son mouvement vers tribord et son mouvement vers bâbord). Cette dissymétrie sera par ailleurs d'autant plus forte que la composanteτa un grand débattement. Dans le cas maintenant d'un support 300 restant orthogonal àσ, on prend en compte que si on adopte un joint de transmission d'arbre 406 non homocinétique, la fonction de gîte définie sur le chemin de came hélicoïdal 201 est modulée avec une fonction d'onde dépendant directement de l'angle de roulisΨ.

Configuration standard oscillante T _Ω

Pour obtenir la configuration dite oscillante T_Ωstandard ayant un mouvement transversal avec un balancement de roulis d'angleΨsuperposé à un déplacement ∑, illustrée à la figure 3-D, le dispositif d’entraînement fondamental S1 à S3 est associé à un système S4 qui comporte au moins une glissière de guidage complémentaire 401, et préférentiellement une seconde 401’, parallèles et relativement espacées de celle de S3 (cf. ).

Le mode de réalisation le plus simple et le plus efficace pour obtenir la configuration est le suivant : le système S3 est constitué d’un support 300 pivotant sur le coulisseau 302, via le pivot d'axe 303, Quant au système de transmission S4, il comporte donc deux glissières 401, 401’, chacune de ces glissières complémentaires étant munie d'un coulisseau 402, 402’ pour entraîner par un pivot complémentaire 403, 403’ un support complémentaire 400, 400’ indépendant qui portera pour le premier la mèche 2 du plan porteur sans déplacement, via un palier 404 dédié et pour le second le cas échéant, l'arbre primaire 200, les supports 300, 400, 400’ étant alignés selon l'axe des arbres portés, ainsi qu’une glissière d'arbre 405 permettant une liaison avec un déplacement relatif entre l'arbre primaire 200 et la mèche 2, à savoir un dispositif de type arbre et mèche cannelés et fourreau rainuré correspondant ; et le cas échéant, un palier ou l'équivalent 404 permettra le déplacement de l'arbre primaire 200 par rapport au second support complémentaire 400’. Enfin le mécanisme sera complété par le système d'assistance de glissière S5 entraînant deux coulisseaux au minimum de façon asynchrone, cet asynchronisme assurant le balancement de roulisΨde la mèche 2 etγdu support, avecγ=Ψ.

Du fait du basculementγdu support, l'axe d'un chemin hélicoïdal 201 et la composanteτsont non parallèles. En conséquence on prendra en compte que, par construction, la fonctionΦde gîte définie sur le chemin hélicoïdal est modulée avec une fonction d'onde dissymétrique entre l'abattée et la remontée du plan (ou son mouvement vers tribord et son mouvement vers bâbord). Cette dissymétrie est par ailleurs d'autant plus forte que la composante τ a un grand débattement.

Configurations To', Ta', T Ω '

Il est possible d’introduite dans ces configurations To, Ta, T_Ωun mouvement transversal induisant un cavalement. Ainsi, alors que dans la configuration de base To, y compris ses déclinaisons avec un balancement de roulis Ta et T_Ω, le mouvement transversal de pilonnementΣou de basculementΨest strictement orthogonal à la vitesse relative du fluide par rapport à l'engin, soit à la vitesseu, il est possible d'organiser l'installation du dispositif dans l'engin ou sur son support pour que le mouvement transversal ne soit pas strictement orthogonal àu, soit qu'il soit incliné d'un angle que nous nommonsξ, différent de 90°.Ces configurations To', Ta', T_Ω' sont respectivement représentées aux figures 4-A, 4-C et 4-D pour celles dérivant respectivement de To, Ta, T_Ω.

Configuration standard battante Tb

Le dispositif d’entraînement en battement combiné permettant d’obtenir la configuration dite battante Tb standard, visible à la figure 3-B, ayant un mouvement de pilonnement Σ avec un plan porteur déporté selon l'axe x, comprend le dispositif d’entraînement fondamental des systèmes S1 à S3, et un système S4 comme illustré à la , pourvu de la glissière complémentaire 401 similaire à celui décrit ci-dessus qui comprend également un bras creux 6, cylindrique ou profilé, solidaire du support 300 et orthogonal aux glissières 301, 401, portant sans déplacement via des paliers, d'une part, préférentiellement à l'intérieur du bras 6, un arbre secondaire 410 coaxial et solidaire d'un coté à l'arbre primaire 200 et d'autre part de l'autre côté, la mèche 2 du plan porteur 1, celle-ci étant sensiblement orthogonale aux arbres 200, 410, avec deux roues dentées coniques collaborantes 411 ou l'équivalent solidaires, l'une dudit arbre secondaire 410 et l'autre de la mèche 2 ) pour assurer la transmission de l'angle de gîte φ à celle-ci, comme cela est visible à la . Par ailleurs, le déplacement du support 300 sur les glissières 301, 401 peut inclure le système de guidage de glissières S5 dans sa version synchrone.

Configuration standard caudale Tc

Dans la configuration dite battante notée Tb, le bras 6 portant le plan porteur se déplace en restant parallèle dans ses positions ; or pour produire le pilonnement du plan porteur, on peut envisager une transformation de cette configuration consistant à faire basculer le bras plutôt qu'il ne se déplace parallèlement au pilonnement. Le mouvement transversal n'est alors pas strictement pilonnant mais en arc de cercle apportant par conséquent une composante de cavalement. Cette configuration par analogie à celle de la nageoire caudale des poissons et des mammifères marins est nommée caudale et notée Tc comme visible à la figure 4-B. Ainsi, partant du dispositif fondamental des systèmes S1 à S3, on associe le système de transmission S4 qui comporte un bras creux 6, cylindrique ou profilé, solidaire du support 300 et pivotant sur le bâti ou l'engin 3 comme représenté dans la . La configuration dite caudale Tc standard a un mouvement transversal de basculement de tangage Ψ avec un plan porteur déporté, comme illustré dans la figure 4-B.

Le mode de réalisation le plus simple et le plus efficace de la configuration est le suivant : le système S3 est configuré avec un support 300 pivotant, via le pivot d'axe 303 conformément à la description du sous-système ; le système S4 comprend un bras 6, généralement creux, cylindrique ou profilé, solidaire dudit support 300, portant préférentiellement à l'intérieur du bras, un arbre secondaire 410 solidaire lié directement ou indirectement d'un côté de l'arbre primaire 200 pour former un même axe sensiblement parallèle audit bras 6 ; de l'autre côté le dit bras portant la mèche 2 du plan porteur 1 sensiblement orthogonale aux arbres 200, 410, deux roues dentées coniques collaborantes 411 solidaires pour l'une dudit arbre secondaire 410 et pour l'autre de la mèche 2 assurant leur liaison. Ainsi, le système de transmission S4 comporte un bras creux 6, cylindrique ou profilé, solidaire du support 300 et monté pivotant par rapport au bâti ou à l'engin 3 de façon à ce que le déplacementσproduise le basculement de tangageΨpar l'intermédiaire de deux pivots 409 opposés ne traversant pas ledit bras 6 ; l'arbre primaire 200 se prolongeant à l'intérieur du bras 6 et dans sa continuité un arbre secondaire 410 étant porté sans déplacement via des paliers à l'intérieur du bras 6 en lui étant parallèle. D'un côté, la liaison entre l'arbre primaire 200 et l'arbre secondaire 410 positionnés bout-à-bout selon le même axe se fait par l'intermédiaire par l'intermédiaire de moyens de coulissement permettant le déplacement relatif des arbres tels qu’une glissière d'arbre 405 permettant leur déplacement relatif, soit un dispositif de type arbres cannelés et fourreau rainuré correspondant ; de l'autre côté, à son extrémité, le bras 6 porte sans déplacement la mèche 2 du plan porteur 1, celle-ci étant sensiblement orthogonale à l'arbre secondaire 410 ; enfin, deux roues dentées coniques collaborantes 411 ou l'équivalent sont solidaires l'une de l'arbre secondaire 410 et l'autre de la mèche 2, pour contrôler le tangageϕde celle-ci.

Configuration standards pistonnantes Ho et Ho'

Le dispositif d’entraînement en battement selon l’invention permettant d’obtenir la configuration dite pistonnante Ho standard ayant un mouvement transversal de déplacementΣavec un plan porteur déporté selon l'axe y, comme illustré dans la figure 5-A, est celui représenté à la .

Le mode de réalisation le plus simple et le plus efficace est le suivant : le système S3 est configuré avec un support 300 orthogonal àσ; le système de transmission S4 comportant quant à lui, pour la solidité du mécanisme, préférentiellement, une glissière complémentaire 401 avec son coulisseau dédié 402 pour assurer le guidage du support 300 selonσavec un coulisseau 302, 402 sur chaque glissière 301, 401, les deux glissières étant relativement éloignées l'une de l'autre et comportant également un pilon creux 5, cylindrique ou profilé, positionné parallèlement au déplacementσ, solidaire du support 300, monté sur ledit support 300 orthogonalement à l’arbre primaire 200 et coulissant dans une chemise 413 solidaire du bâti ou de l'engin 3. Le système comporte en outre un arbre secondaire 410 porté sans déplacement à l'intérieur dudit pilon préférentiellement et lui étant parallèle. Le système S4 comporte aussi un arbre tertiaire 414, perpendiculaire à l'arbre primaire 200 et porté sans déplacement par le support 300, la rotation de gîteφde l'arbre primaire 200 étant transmis à l’arbre secondaire via l'arbre tertiaire par deux roues coniques collaborantes 415 pour les arbres ou équivalent perpendiculaires, comportant de plus, du côté du support 300, un couple de roues généralement droites 417, 417’, sur deux arbres parallèles distants, l'une solidaire de l'arbre secondaire 410, l'autre de l'arbre tertiaire 414, permettant via un engrenage ou un élément de transmission souple tel qu’une courroie ou encore une chaîne 416 la transmission de la rotation entre les arbres secondaire 410 et tertiaire 414. Enfin du côté opposé ou côté plan porteur, le pilon 5 porte sans déplacement la mèche 2 du plan porteur 1, celle-ci étant sensiblement orthogonale au pilon 5 avec deux roues dentées coniques collaborantes 411 ou équivalent solidaires l'une de l'arbre secondaire et l'autre de la mèche pour contrôler le tangageϕde celle-ci.

Il faut cependant noter qu'au détriment de la symétrie du dispositif, une variante du dispositif est possible en désaxant le pilon 5 par rapport au support 300, ce qui permet de supprimer l'arbre tertiaire 414 et le couple de roues droites 417, 417’ la collaboration entre les arbres primaire 200 et secondaire 410 pouvant alors directement se faire via un couple de roues coniques collaborantes.

Cette configuration dite pistonnante Ho peut être installée de telle sorte que le pilonnement ne soit pas strictement orthogonal à u, c'est-à-dire avec un biais ξ. Cette configuration notée Ho' est représentée à la figure 5-B. Dans les faits cette inclinaison ξ du mouvement transversal Σ introduit, une composante de cavalement, qui lui est proportionnelle.

Systèmes complémentaires

Comme on l’a déjà évoqué auparavant, le système S4 transforme à partir du dispositif fondamental S1, S2 S3 le mouvement de déplacementσde l'arbre primaire 200 enΣouΨou bien enΣetΨet son basculement de gîteφdevient le basculement de tangageϕ. Par ailleurs, des systèmes complémentaires peuvent étendre le domaine d'emploi ou l'efficacité de telle ou telle configuration comme présenté ci-dessous, tels que le système de régulation d'allure S6 ou le système d'orientation directionnelle S7, ou encore améliorer structurellement la configuration ou en complète la cinématique comme avec le système de guidage pour glissières S5.

Système d'assistance de glissières

Dans le cas de présence d'au moins deux glissières 301 et 401 orientées selon σ, guidant chacune un coulisseau 302, 402 pour porter l'arbre primaire 200 sur le support 300, un système d'assistance de glissières, nommé S5, comme illustré dans les figures 10, 11-B, 13, peut être ajouté. Il est obligatoire pour la configuration TΩ dans sa version asynchrone.

Le mode de réalisation robuste de ce système consiste à positionner de part et d'autre d'au moins deux glissières un pignon 500, 500’ relié par un élément de transmission souple 501, 501’ type chaîne ou courroie crantée embarquant le coulisseau de la glissière par au moins un point d'attache 502, 502’, tel un système de convoyage. Les pignons, sont ensuite reliés entre les glissières, au moins d'un côté, par un arbre de liaison 503, solidaire de chaque pignon, de telle sorte que le déplacement d'un élément quelconque lié à un coulisseau sur une glissière, entraîne via ce système, un déplacement sur le coulisseau de l'autre glissière ou des autres glissières.

Dans le cas où ledit arbre de liaison 503 relie des pignons 500, 500’ de même diamètre (figures 10, 11-B, 13), le déplacement au niveau de chaque glissière est synchrone et l'arbre primaire 200 se déplace dans des positions parallèles entre elles. Pour limiter les sollicitations parasites sur les coulisseaux 302, 402 et les glissières, ceux-ci seront alors préférentiellement liés au support 300, pour l'un avec un pivot 303 et pour l'autre avec un pivot-glissant 403, soit un pivot inséré dans un trou oblong en permettant un léger débattement ou un dispositif équivalent.

Dans le cas où l'arbre de liaison relie des pignons de diamètres différents ( ), le déplacement des coulisseaux sera asynchrone, ce qui produit un balancement de l'arbre primaire 200 qui n’est possible qu'avec la présence d'au moins un support complémentaire 400 indépendant (ou deux sur la avec 400 et 400'), l'autorisation d'un balancement entre les coulisseaux 302, 402, 402' et les supports, soit via le pivot 303 et un pivot complémentaire 403, 403' par support complémentaire et enfin, avec un débattement pour absorber la différence de distance liée au balancement Ψ entre les deux coulisseaux, soit en liant les arbres portés sur chaque support positionné bout-à-bout selon le même axe, en l'occurrence l'arbre primaire 200 et la mèche 2, par l'intermédiaire d'une glissière d'arbre 405 permettant leur déplacement relatif, soit un dispositif de type arbres cannelés et fourreau rainuré correspondant. Ainsi, l'angle de balancement Ψ est déterminé par le rapport des diamètres des pignons liés au dit arbre de liaison 503 et par l'amplitude de déplacement d'un point quelconque des éléments portés via les coulisseaux.

Système de régulation d’allure S6 version S1c

Dans le cas du mode de réalisation du système S1 engendrant une trajectoireλsensiblement oblongue avec une chaîne à rouleaux 110, 110’ ou l'équivalent, un système de régulation d’allure S6 comprend des moyens configurés pour modifier de façon coordonnée la position de pignons, au moins 4 pignons et préférentiellement de 6, 111a à 111f, de façon à élargir ou rétrécir, préférentiellement symétriquement par rapport à la directionσ, la composanteτde la trajectoire λ du maneton 100 sur la chaîne 110, ce qui peut notamment être obtenu, comme illustré dans la , par :
1) un ensemble de barres articulées de type pantographe 620 reliant les pignons, à une rangée de losanges dans lequel les six dits pignons 111a à 111f coplanaires d'au moins une chaîne, et préférentiellement de deux, sont dans le prolongement des articulations terminales des losanges d'extrémités ;
2) par un dispositif de commande de la position relative desdits pignons, de type vérin 621 à tige filetée ou équivalent, pour rapprocher ou éloigner deux articulations opposées d'un des losanges dudit pantographe ; enfin
3) un dispositif de tension où au moins une barre d'extrémité, et préférentiellement deux, des losanges d'extrémités peut s'ajuster en longueur via un vérin automatique 622a à 622d à ressort ou l'équivalent.

Par ailleurs, ce système pantographique est monté sur une cloison 623, parallèle au plan des pignons, solidaire du bâti ou de l'engin 3 avec l'un de ses pivots 624 d’articulation, préférentiellement celui central, fixé sur la cloison 623 alors que les pivots axiaux latéraux 625a à 625d, et au moins pour l'un d'entre eux, coulisseront sur des ouvertures 626a à 626d ou l'équivalent en permettant le débattement selon la directionσ.

Système de régulation d’allure S6 version S1m

Dans le cas du mode de réalisation du système S1m engendrant une trajectoireλcirculaire avec une roue ou une manivelle, le système de régulation d‘allure S6, comme illustré dans les figures 17-A et 17-B, comprend des moyens de décalage de la position radiale du maneton 100 sur le flanc de la roue entraîneuse 101 et d’une roue déplaçante 604 sur lesquelles il est directement ou indirectement guidé le long d’un chemin sur chaque roue, durant la rotation de celle-ci au moyen d’un dispositif de déphasage commandé entre les rotations de la roue entraîneuse 101 et de la roue déplaçante 604 en installant notamment préférentiellement un différentiel 800. Il consiste à : d'une part permettre le déplacement, d'une valeur Δ ajustable, de la position radiale du maneton 100 sur le flanc de la roue entraîneuse 101 sur laquelle il est implanté durant la rotation de celle-ci, ce qui est normalement obtenu par trois ensembles d'éléments complémentaires, le premier ensemble étant composé notamment de ladite roue entraîneuse 101 dans le flanc de laquelle un chemin 601 ou une glissière est ouvert sensiblement radialement de telle sorte que le maneton 100, d'axe sensiblement orthogonal au flanc de la roue entraîneuse 101, ou un coulisseau 602 sur lequel il est implanté, puisse se déplacer librement dans le plan de la roue, dans une plage de positions correspondant au réglage de τ accepté par le sous-système S2 ; le deuxième ensemble comprenant le maneton 100 et un maneton équivalent, nommé contre-maneton 600, d'axe parallèle, opposés l'un à l'autre, préférentiellement sur le même axe, liés solidairement ensemble directement ou bien par l'intermédiaire du coulisseau 602 de positionnement radial situé dans le premier ensemble ; le troisième ensemble comprenant une roue déplaçante 604, juxtaposée à ladite roue entraîneuse porte maneton comme ci-dessus équipée et partageant le même axe géométriqueoou physique 112, sur le flanc de laquelle une plage de chemin ou une glissière en spirale 605 de centreoou l'équivalent est fait, en vis-à-vis des positions possibles du contre-maneton 600 dans le but de mener l'extrémité de celui-ci, ou un coulisseau dans lequel cette extrémité est implantée, dans une partie de ce chemin en spirale.

Le système S6 consiste d'autre part à introduire un système de déphasageχcommandé entre les rotations des roues entraîneuse 101 et déplaçante 604 en installant préférentiellement un organe connu sous le nom de différentiel 800, dans lequel : un des planétaires, nommé planétaire primaire 803, est solidaire par un arbre 610 d'une roue, dite suiveuse 611, engrenée sur l'une des deux roues entraîneuse 101 ou déplaçante 604 à déphaser ; le planétaire secondaire 804 est monté solidaire d’une seconde roue suiveuse 613 engrenée pour une demi largeur de sa denture sur une roue dite inverseuse 615, elle-même engrenée pour l'autre demi largeur sur l'autre roue à déphaser ; et enfin dans lequel le porte satellite 801 solidaire d'un arbre 614 opposé aux deux précédents est directement lié à un levier de commande pouvant être manuel. Les caractéristiques des roues dans ces ensembles sont normalement les suivantes : la roue entraîneuse 101 et la roue déplaçante 604 sont de même diamètre ; les deux roues suiveuses 611, 613 et la roue inverseuse 615 sont de même diamètre ; les deux planétaires 803, 804 du différentiel sont également de même diamètre ; et le ou les satellites 802 sur le porte-satellite 801 sont d'un diamètre quelconque.

Système de régulation d’allure S6 version S1épi

Dans le cas du mode de réalisation du système S1 engendrant une trajectoireλelliptique selon le mode de réalisation avec un train planétaire dit antiépitrochoïdal avec une chaîne ou une courroie S1épi-c (108, figures 18-A ou B) ou encore à engrenage avec un satelliton (106, figures 19-A ou B) S1épi-e, le système de régulation d’allure S6 qui est commun aux deux versions comprend des moyens de décalage de la position radiale de l'axeo' du satellite porte maneton 103 implantée et guidé conjointement, directement ou indirectement, sur le flanc de la roue entraîneuse 101 et d‘une roue déplaçante 604, via un chemin sur chaque roue, durant la rotation de celle-ci, au moyen d’un dispositif de déphasage commandé entre les rotations de la roue entraîneuse 101 et de la roue déplaçante 604 en installant notamment préférentiellement un différentiel 800 et consiste en :
premièrement, permettre le déplacement, d'une valeurΔajustable, de la position radiale de l'axeo'du satellite porte maneton 103 implanté sur le flanc de la roue entraîneuse 101, durant la rotation de celle-ci, ce qui est normalement obtenu par trois ensembles d'éléments complémentaires :
le premier ensemble étant composé notamment de ladite roue entraîneuse sur le flanc de laquelle un chemin 601 ou une glissière est ouvert sensiblement radialement de telle sorte que le pivot 105 du satellite 103, sensiblement orthogonal au flanc de la roue entraîneuse, ou un coulisseau 602 sur lequel il est implanté, puisse se déplacer librement dans le plan de la roue et dans une plage de positions correspondant au réglage deτaccepté par le système S2 ;
le deuxième ensemble comprenant le pivot 105 du satellite et un autre pivot 603 parallèle, en position opposée, nommé contre-pivot, liés solidairement ensemble directement ou bien par l'intermédiaire du coulisseau 602 de positionnement radial cité dans le premier ensemble ;
le troisième ensemble comprenant une contre-roue, dénommée déplaçante 604, juxtaposée à ladite roue entraîneuse porte satellite comme ci-dessus équipée et partageant le même axeoou 112, sur le flanc de laquelle une plage de chemin ou une glissière en spirale 605 de centreoou l'équivalent est réalisé, en vis-à-vis des positions possibles dudit contre-pivot 603 du satellite dans le but de mener généralement l'extrémité de celui-ci ou un coulisseau dans lequel cette extrémité est implantée dans une partie de ce chemin en spirale.

L'équipement consiste deuxièmement, comme pour la version S6/S1m présentée ci-dessus, à introduire un système de déphasageχcommandé entre les rotations de la roue entraîneuse 101 et de la roue déplaçante 604, via l'installation d'un différentiel 800 commandant les roues suiveuses 611 et 613 et inverseuse 615.

Pour s'ajuster à la position de réglageΔdu satellite 103, un moyen de déplacement adéquat de la position du pivot 107, soit des galets pour la version S6/S1épi-c, soit du satelliton pour la version S6/S1épi-e, est nécessaire, ce qui caractérise le troisième dispositif.

Pour la version S6/S1épi-c ce troisième dispositif est représenté aux figures18-A et 18-B. Ces moyens sont caractérisés par le positionnement du pivot 107 d'un ou plusieurs galets 106, 106’ de façon symétrique par rapport à la droite (oo') sur le flanc de la roue entraîneuse 101 sur laquelle ces axes sont implantés, ce qui est normalement obtenu par trois ensembles d'éléments complémentaires :
le premier ensemble est composé notamment de ladite roue entraîneuse sur le flanc de laquelle un chemin ou une glissière principale 606, 606’ par galet est ouvert de telle sorte que le pivot 107, 107’ de chaque dit galet, sensiblement orthogonal au flanc de ladite roue entraîneuse, ou un coulisseau 607, 607’ dédié sur lequel il est implanté, puisse se déplacer dans le plan de la roue librement, dans une plage de positions permettant la tension de la courroie ou de la chaîne quelle que soit la position de réglage du satellite ;
le deuxième ensemble comprend, pour chaque galet, le pivot 107, 107’ dudit galet et un autre pivot parallèle, en position opposée, nommé contre-pivot de galet 608, 608’, liés solidairement ensemble directement ou bien par l'intermédiaire dudit coulisseau 607, 607’ de positionnement lui étant dédié ; et
le troisième ensemble consiste à faire sur le flanc de la roue déplaçante 604, pour chaque galet complémentaire, un chemin ou une glissière 609, 609’ complémentaire qui croise le chemin principal en vis-à-vis des positions possibles de chaque contre-pivot de galet 608, 608’ dans le but de mener généralement l'extrémité de celui-ci, ou un coulisseau dans lequel cette extrémité est implantée, dans une partie du chemin complémentaire 609, 609’ ; l'interposition par ailleurs d'un ressort dans une plage de libre déplacement supplémentaire d'un pivot pouvant également participer à la tension de la courroie ou de la chaîne 108.

Les figures 19-A et 19-B montrent ce troisième dispositif complémentaire pour la version S6/S1épi-e. Ce dispositif est caractérisé, par le positionnement du pivot 107 du satelliton 106 de telle façon qu'il reste toujours engrené avec le planétaire 102 et le satellite 103, ce qui est normalement obtenu par les quatre ensembles d'éléments complémentaires suivants : le premier ensemble est composé notamment de ladite roue entraîneuse sur le flanc de laquelle pour ledit pivot du satelliton un chemin ou une glissière principale 606 est ouvert de telle sorte que le pivot du satelliton, sensiblement orthogonal au flanc de ladite roue entraîneuse, ou un coulisseau dédié 607 sur lequel il est implanté, puisse se déplacer dans le plan de la roue librement, dans une plage de position normalement en arc de cercle centré en o ; le deuxième ensemble comprend, le pivot 107 dudit satelliton et un autre pivot parallèle, en position opposée, nommé contre-pivot de satelliton 608, lié solidairement ensemble directement ou bien par l'intermédiaire dudit coulisseau de positionnement leur étant dédié 607 ; le troisième ensemble consiste à lier ensemble par au moins une bielle 627, dans un plan parallèle à celui de la roue entraîneuse, ledit contre-pivot de satelliton 608 et ledit contre-pivot de satellite 603 ; enfin le quatrième ensemble dédié à la correction de position angulaire du satellite en fonction de son positionnement radialΔ, comprend une roue dite de commande 628, solidaire dudit arbre du levier de commande 614, actionnant par engrenage ou élément souple une roue correctrice 629 solidaire de l'arbre 112 lié solidairement au planétaire 102 du train antiépitrochoïdal, en notant que le rapport des rayons de la roue de commande 628 sur celui de la roue correctrice 629 sera égal à 2 fois le rapport des rayons de la roue suiveuse 611 sur celui de la roue déplaçante 604.

Le dispositif S6 accepte aussi, les variantes suivantes pouvant conduire à un fonctionnement plus sûr : la première consiste à juxtaposer deux roues entraîneuses de part et d'autre de la roue déplaçante ; la seconde, à juxtaposer deux roues déplaçantes de part et d'autre de la roue entraîneuse ; avec dans les deux cas une troisième roue suiveuse liée en rotation à la suiveuse de la roue doublée pour entraîner la roue entraîneuse ou déplaçante secondaire.

Système d'orientation S7

Le dispositif d’entraînement en battement selon l’invention peut en outre comporter un système d’orientation S7, par déphasage du basculement de tangage.

Le système d'orientation applicable sur toutes les configurations, vise à introduire un angle additionnel, noté β, réglable de 0 à 360° durant le fonctionnement, au basculement de gîte φ de l'arbre primaire 200. Comme illustré dans les figures 20-A et 20-B, trois ou quatre ensembles d'éléments participent pour rendre effective le pilotage.

Le premier ensemble est notamment constitué, d'une part d'un arbre cylindre creux allongé jusqu'aux paliers 304, 304’ le portant sans déplacement sur le support 300 du système S3, nommé arbre directeur 700, généralement lié solidairement au chemin de came hélicoïdal 201 selon son axe, de diamètre intérieur permettant le passage de l'arbre primaire 200 et le cas échéant d'éléments annulaires minimisant les frottements et interdisant les déplacements relatifs de ces arbres (coussinets ou roulements) portés avec les paliers 304, 304’ du support 300.

Le deuxième ensemble d'éléments comprend préférentiellement un ensemble connu sous le nom de différentiel 900, c'est-à-dire un train planétaire ayant un porte-satellite 901 avec des satellites 902 de même diamètre, orthogonaux aux deux planétaires 903, 904 parallèles de même diamètre, l'arbre primaire 200 étant solidaire d'un des deux planétaire 903, l'arbre directeur 700 étant solidaire du deuxième planétaire 904, le porte satellite 901 étant solidaire du troisième arbre, nommé arbre d'orientation 701, porté sans déplacement par le support 300 via préférentiellement deux paliers 702, 702’, lui-même lié en rotation à une roue, nommée roue d'orientation 703 qui en commande la rotation.

Le troisième ensemble d'éléments consiste à permettre la manœuvre de ladite roue d'orientation dans son mouvement de déplacementσet pour se faire, une solution simple se matérialise : premièrement, avec un arbre de commande cannelé ou l'équivalent de position fixe, nommé arbre de commande 704 positionné parallèlement au déplacementσet pouvant se substituer à une glissière 301, 401 du système S3 ou S4 ; deuxièmement, avec un ensemble comprenant une vis sans fin 705 s'engrenant sur ladite roue d'orientation de façon à ce que leurs axes soient orthogonaux, ladite vis sans fin coulissant sur ledit arbre de commande cannelé permettant l’entraînement en rotation de celle-ci et ; troisièmement, pour assurer le déplacementσde la vis sans fin, avec un élément en forme sensiblement de U, dénommé cavalier 706, ayant les ailes du U passant de part et d'autre de la vis sans fin 705 en étant éventuellement traversées par ledit arbre de commande cannelé, alors que sa base ou une quelconque autre partie lui étant attachée est entraînée par le déplacement du support.

Le quatrième ensemble définit la liaison de la roue d'orientation 703 avec l'arbre d'orientation 701 selon que le support 300 du sous-système S3 se balance de l'angleγou qu'il soit orthogonal au déplacement selonσ. Dans le cas où l'orthogonalité est conservée (figure 20-A), ladite roue d'orientation est simplement solidaire dudit arbre d'orientation et ledit cavalier est solidaire du support. Dans le cas contraire (figure 20-B), il faudra, premièrement, prévoir un guidage de la roue d'orientation 703 sur l'arbre de commande cannelé 704 de façon à conserver l’orthogonalité des axes des roues engrenées 703, 705 ainsi que l'invariance de position du plan contenant le déplacement de l'axe de la roue d'orientation, ce qui sera obtenu par l'utilisation de la glissière 401 et du coulisseau 402 du système S4 solidaire du cavalier pour soutenir au moins un palier 702’’ portant la roue d'orientation en bonne position et, secondement, prévoir une liaison entre deux parties de l'arbre d'orientation pour permettre le balancement γ de la partie de l'arbre liée au support, ce qui demande d'une part une glissière d'arbre 707 permettant le déplacement relatif des parties d'arbre ainsi liées et, d'autre part, un joint de transmission d'arbres 708.

Ainsi, le quatrième ensemble d’éléments, selon que le support 300 présente un mouvement de balancement γ ou pas, fixe les conditions de couplage entre arbre d'orientation 701 et roue d'orientation 703 d'une part et entre cavalier 706 et support 300 d'autre part, à savoir : dans le cas sans balancement par une solidarisation de ces éléments, l'arbre d'orientation étant porté dans ce cas en totalité sans déplacement par le support 300, et dans le cas avec un balancementγdu support, le dispositif premièrement comporte un arbre d'orientation en deux parties avec une première partie portée fixe par le support 300, alors que la seconde partie est liée à la première avec une glissière d'arbre 707 permettant un déplacement axial relatif des arbres liés et, d'autre part, un joint de transmission d'arbre 708 pour permettre le libre balancementγde chaque partie dudit arbre d'orientation ; et le dispositif secondement solidarise ledit cavalier sur un coulisseau 402 d'une glissière 401 du sous-système S4 pour porter, orthogonalement au déplacement σ et sans rotation propre, la seconde partie de l'arbre d'orientation 701, via un autre palier 702ter, du fait de son guidage conjugué avec l'arbre de commande.

APPLICATIONS VISÉES

L’ensemble des configurations du dispositif d’entraînement en battement d’un plan porteur décrits ci-dessus sont adaptés à des applications dans le déplacement ou la propulsion des engins de surface, immergés ou volant de toutes tailles, dans la production énergétique hydrolienne ou éolienne ou encore pour l'équipement des robots ou des drones ; par conséquent de nombreuses applications peuvent en être faites. Par ailleurs, du fait de la claire différentiation fonctionnelle des différents systèmes présentés et du fait de leur simplicité respective, il apparaît évident qu'un certain nombre de variations, de compléments et de modifications des mécanismes pourront être apportées par une personne du métier sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention.

Claims

Dispositif d’entraînement en battement combiné d’un plan porteur (1) tel qu’une aile, immergé dans un fluide, pourvu d’un axe d’entraînement appelé mèche (2), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif d’entrainement d’un arbre primaire (200) en déplacement et en pivotement autour de son axe longitudinal, comprenant ledit arbre primaire (200) et trois systèmes fonctionnant en coopération,
le premier système S1 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement d’un organe de commande (100) selon une trajectoire λ en forme de courbe fermée, présentant au moins une première composante axialeτet une seconde composante axialeσ,
le deuxième système S2 comprenant des moyens d’entraînement en pivotement, d’angle de gîteφdudit arbre primaire (200) autour de son axe longitudinal, configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande (100) selon principalement la composante axialeτde la trajectoireλdéfinie par le système S1, selon une fonctionΦ(τ)principale fixantφ;
le troisième système S3 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement de l’arbre primaire (200), configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande (100) selon principalement la seconde composante axiale σ de la trajectoireλdéfinie par le système S1,
ledit organe de commande (100) étant configuré pour s’étendre en saillie du plan de sa trajectoire λ ou d’une projection dans ce plan de celle-ci et être en prise à la fois avec les moyens d’entraînement en pivotement de l’arbre primaire (200) et les moyens d‘entraînement en déplacement dudit arbre primaire (200), le déplacement de l’organe de commande (100) le long de la courbe fermée générant à la fois une commande en pivotementφdans un sens puis dans le sens opposé de l’arbre primaire (200) autour de son axe longitudinal et le déplacement de l’arbre primaire (200) dans une direction et dans la direction opposée,
le dispositif comprenant en outre un système S4 de liaison prévu entre ledit dispositif d’entraînement de l’arbre primaire (200) et la mèche (2) du plan porteur (1) pour transmettre les mouvements combinés de déplacement et pivotement de l’arbre primaire (200) à cette mèche (2).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d’entraînement du système S1, noté S1c, sont constitués d’un organe de transmission souple tel qu’une bande, une courroie, une chaîne, entraîné en déplacement dans un plan par au moins deux organes d’entraînement tels que des poulies, des pignons (111), l’organe de transmission portant l’organe de commande tel qu’un maneton (100) en saillie au-dessus du plan de la trajectoire.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d’entraînement du système S1, noté S1m, sont une roue ou une manivelle (101), ou une série de roues et de manivelles parallèles, tournant à une vitesse sensiblement constanteωautour de leur pivot central et sur laquelle un organe de commande tel qu’un maneton (100) est implanté.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d’entraînement du système S1 sont constitués d'un train d’engrenages planétaires de type train épicycloïdal, épitrochoïdal ou antiépitrochoïdal noté S1épi ou hypocycloïdal ou hypotrochoïdal noté S1hypo, situé dans un plan généralement parallèle au plan de la trajectoire de l’organe de commande, tel qu’un maneton (100), implanté sur le flanc d’un satellite (103) ou d’une allonge (104) solidaire de celui-ci, dont l’axe de rotation (o’) est positionné sur le flanc d’une roue ou d’une manivelle nommée entraîneuse (101).
Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d’entraînement du système S1 sont configurés pour définir la trajectoire λ en forme de courbe plane continue qui présente un axe majeur définissant la composanteσet un axe mineur définissant la composanteτ, cette trajectoire étant en particulier un cercle, une ellipse ou une courbe oblongue.
Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le deuxième système S2 comprend des moyens d’entraînement en pivotement de l’arbre primaire (200) autour de son axe longitudinal, montés sur un axe de rotation coaxial à l’axe longitudinal de l’arbre primaire (200) et pourvus de moyens de guidage configurés pour coopérer avec l’organe de commande (100) selon un chemin de déplacement hélicoïdal (201) autour de l’axe longitudinal de l’arbre primaire (200), tel qu’un cylindre (202) pourvu d’une rainure formant le chemin de came (201) de l’organe de commande tel qu’un maneton (100), la fonctionΦ(τ)donnantφ, étant linéaire ou non.
Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d’entraînement en déplacement de l’arbre primaire du système S3 comprennent un support (300) sur lequel l’arbre primaire (200) est monté libre en rotation autour de son axe longitudinal, le support (300) comprenant des moyens de guidage (305) configurés pour coopérer avec l’organe de commande (100) et lui permettre un libre déplacement selon une trajectoire de l'organe de commande linéaire et parallèle à l’axe longitudinal de l’arbre primaire (200) et l’entraînant selon une trajectoire sensiblement orthogonale à l’axe longitudinal de l’arbre primaire du fait d'un moyen de guidage tel qu’un élément allongé (301) le long duquel le support (300) est monté coulissant ou roulant.
Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le support (300) est constitué au moins d’une base et de deux côtés opposés plus ou moins aux extrémités de celle-ci qui portent l'arbre primaire, cette base étant pourvue de moyens de guidage tels qu’une fente (305), permettant à la fois l’engagement en prise de l’organe de commande et son débattement selon la composanteτde la trajectoireλuniquement le long de la fente (305).
Dispositif selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l’élément allongé du système S3 est une glissière (301) préférentiellement linéaire et qui s’étend sensiblement orthogonalement à l’arbre primaire (200), le support (300) étant monté coulissant ou roulant sur cette glissière (301) à l’aide d’un coulisseau (302), le support (300) étant monté sur le coulisseau (302), soit fixe soit pivotant et pouvant se balancer d'un angleγ.
Dispositif selon l’une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le système S4 comprend au moins une glissière (401) avec un coulisseau dédié (402), sur lequel le support (300) ou un support complémentaire (400) est monté.
Dispositif selon l’une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le système S4 comprend un système d’assistance pour glissières S5, consistant en un pignon (500, 500’) positionné de part et d'autre de chacune d’au moins deux glissières de S3 et/ou S4 (301, 401 ; 401, 401’), relié par un élément de transmission souple tel qu’une chaîne, une courroie crantée (501, 501’) embarquant le coulisseau de la glissière par au moins un point d'attache (502, 502’), les pignons, étant reliés entre les glissières, au moins d'un côté, par un arbre de liaison (503), solidaire de chaque pignon (500, 500’).
Dispositif selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le système de liaison de S4 est configuré pour relier directement l’arbre primaire (200) à l’axe (2) du plan porteur (1).
Dispositif selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le système S4 comprend des moyens de liaison à rotule tels qu’un pivot basculant (408) et des moyens de liaison à glissière tels qu’une glissière d'arbre (405) entre ladite mèche (2) et l'arbre primaire (200) permettant leur liaison en rotation et leur déplacement relatif.
Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le système S4 comprend deux glissières (401, 401’), chacune de ces glissières complémentaires étant munie d'un coulisseau (402, 402’) pour entraîner par un pivot complémentaire (403, 403’) un support complémentaire (400, 400’) indépendant qui porte pour le premier la mèche (2) du plan porteur sans déplacement, via un palier (404) dédié, et pour le second, l'arbre primaire (200), les supports (300, 400, 400’) étant alignés selon l'axe des arbres portés, ainsi qu’une glissière d'arbre (405) permettant une liaison avec un déplacement relatif entre l'arbre primaire (200) et la mèche (2).
Dispositif selon l’une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le système S4 comprend un bras (6), généralement creux, cylindrique ou profilé, solidaire dudit support (300), portant préférentiellement à l'intérieur du bras, un arbre secondaire (410) solidaire lié directement ou indirectement d'un côté de l'arbre primaire (200) pour former un même axe sensiblement parallèle audit bras (6) ; de l'autre côté le dit bras portant la mèche (2) du plan porteur (1) sensiblement orthogonale aux arbres (200, 410), deux roues dentées coniques collaborantes (411) solidaires pour l'une dudit arbre secondaire (410) et pour l'autre de la mèche (2) assurant leur liaison.
Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le bras (6) est monté pivotant par rapport au bâti ou l'engin (3) par l'intermédiaire de deux pivots (409) opposés, l'arbre secondaire (410) étant lié à l'arbre primaire (200), positionné selon le même axe, par l'intermédiaire de moyens de coulissement permettant le déplacement relatif des arbres (200, 410).
Dispositif selon l’une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le système S4 comprend : un pilon (5), de préférence creux, cylindrique ou profilé, monté sur le support (300) orthogonalement à l’arbre primaire (200) ; un arbre secondaire (410) étant généralement porté à l'intérieur dudit pilon (5) ; un arbre tertiaire (414), perpendiculaire à l’arbre primaire (200) et porté par le support (300) ;
la rotation de gîteφde l'arbre primaire (200) étant transmis audit arbre secondaire, via l’arbre tertiaire (414), par deux roues coniques collaborantes (415) pour les arbres perpendiculaires et un couple de roues généralement droites (417, 417’), sur deux arbres parallèles distants, l'une solidaire de l'arbre secondaire (410), l'autre de l'arbre tertiaire (414), permettant via un engrenage ou un élément de transmission souple tel qu’une courroie ou encore une chaîne (416) la transmission de la rotation entre les arbres secondaire (410) et tertiaire (414) entre ces roues et, côté plan porteur (1, 1'), le pilon (5) portant sans déplacement la mèche (2) du plan porteur, celle-ci lui étant sensiblement orthogonale avec deux roues dentées coniques collaborantes (411), liant leur rotation, l'une solidaire de l'arbre secondaire (410) et l'autre de la mèche (2).
Dispositif selon l’une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu’il comprend un système de réglage d'allure S6 comprenant des moyens de contrôle de la plage d'angle de gîteφse transmettant via le système S4 à la plage d’incidence α de travail du plan porteur (1) sur sa trajectoireμ, lesdits moyens de contrôle consistant en des moyens de modification paramétrique de S1 pour modifier la composanteτde la trajectoireλde l’organe de commande (100) agissant principalement sur S2.
Dispositif selon la combinaison des revendications 2 et 18, caractérisé en ce le système de régulation d'allure S6 comprend des moyens configurés pour modifier de façon coordonnée la position des pignons (111a à 111f) pour élargir ou rétrécir, symétriquement la composante τ de la trajectoire λ à l’aide notamment d’un ensemble de barres articulées de type pantographe (615) reliant les pignons.
Dispositif selon la combinaison des revendications 3 et 18, caractérisé en ce que le système de régulation d'allure S6 comprend des moyens de décalage de la position radiale du maneton (100) sur le flanc de la roue entraîneuse (101) et d’une roue déplaçante (604) sur lesquelles il est directement ou indirectement guidé le long d’un chemin sur chaque roue, durant la rotation de celle-ci au moyen d’un dispositif de déphasage commandé entre les rotations de la roue entraîneuse (101) et de la roue déplaçante (604) en installant notamment préférentiellement un différentiel (800).
Dispositif selon la combinaison des revendications 4 et 18, caractérisé en ce que le système de régulation d'allure S6 comprend des moyens de décalage de la position radiale de l'axeo' du satellite porte maneton (103) implantée et guidé conjointement, directement ou indirectement, sur le flanc de la roue entraîneuse (101) et d‘une roue déplaçante (604), via un chemin sur chaque roue, durant la rotation de celle-ci, au moyen d’un dispositif de déphasage commandé entre les rotations de la roue entraîneuse (101) et de la roue déplaçante (604) en installant notamment préférentiellement un différentiel (800).
Dispositif selon l’une des revendications 7 à 21, caractérisé en ce qu’il comprend un système d'orientation, noté S7 comprenant :
un premier ensemble d’éléments constitué d'un arbre cylindre creux allongé sur ledit support (300), nommé arbre directeur (700), lié solidairement au chemin de came hélicoïdal (201) selon son axe, de diamètre intérieur permettant le passage de l'arbre primaire (200),
un deuxième ensemble d’éléments comprenant un différentiel (900), constitué d’un train planétaire ayant un porte-satellite (901) avec des satellites (902) orthogonaux aux deux planétaires (903, 904) parallèles d'un même diamètre, l'arbre primaire (200) étant solidaire d'un des deux planétaires (903), l'arbre directeur (700) étant solidaire de l'autre planétaire (904), le porte satellite (901) étant solidaire du troisième arbre, nommé arbre d'orientation (701) lié en rotation à une roue, nommée roue d'orientation (703), qui en commande la rotation,
un troisième ensemble d’éléments avec un arbre de commande (704) cannelé, de position fixe, comprenant également une vis sans fin (705) s'engrenant sur la roue d'orientation de façon à ce que leurs axes soient orthogonaux, ladite vis sans fin coulissant par son axe sur ledit arbre de commande cannelé permettant l’entraînement en rotation de celle-ci et ; avec un élément en forme sensiblement de U, dénommé cavalier (706), ayant les ailes du U passant de part et d'autre de la vis sans fin (705) en étant préférentiellement traversées par ledit arbre de commande cannelé, alors que son déplacement est dépendant des mouvements du support (300);
et le quatrième ensemble d’éléments, selon que le support (300) présente un mouvement de balancement γ ou pas, fixe les conditions de couplage entre arbre d'orientation (701) et roue d'orientation (703) d'une part et entre cavalier (706) et support (300) d'autre part, à savoir : dans le cas sans balancement par une solidarisation de ces éléments, l'arbre d'orientation étant porté dans ce cas en totalité sans déplacement par le support (300), et dans le cas avec un balancementγdu support, le dispositif premièrement comporte un arbre d'orientation en deux parties avec une première partie portée fixe par le support (300), alors que la seconde partie est liée à la première avec une glissière d'arbre (707) permettant un déplacement axial relatif des arbres liés et, d'autre part, un joint de transmission d'arbre (708) pour permettre le libre balancementγde chaque partie dudit arbre d'orientation ; et le dispositif secondement solidarise ledit cavalier sur un coulisseau (402) d'une glissière (401) du sous-système S4 pour porter, orthogonalement au déplacement σ et sans rotation propre, la seconde partie de l'arbre d'orientation (701), via un autre palier (702ter), du fait de son guidage conjugué avec l'arbre de commande.
Dispositif d’entraînement d’un arbre primaire (200) en déplacement et en pivotement autour de son axe longitudinal, caractérisé en ce que le dispositif comprend un arbre primaire (200) et trois systèmes fonctionnant en coopération,
le premier système S1 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement d’un organe de commande (100) selon une trajectoireλen forme de courbe fermée, présentant au moins une première composante axialeτet une seconde composante axialeσ,
le deuxième système S2 comprenant des moyens d’entraînement en pivotement, d’angle de gîteφdudit arbre primaire (200) autour de son axe longitudinal, configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande (100) selon au moins une composante de la trajectoire définie par le système S1;
le troisième système S3 comprenant des moyens d’entraînement en déplacement de l’arbre primaire (200), configurés pour être actionnés par le déplacement dudit organe de commande (100) selon l'autre composante au moins de la trajectoire définie par le système S1,
ledit organe de commande (100) étant configuré pour s’étendre en saillie du plan des dites composantes axiales de sa trajectoireλou d'une projection dans ce plan de celles-ci et être en prise à la fois avec les moyens d’entraînement en pivotement de l’arbre primaire (200) et les moyens d‘entraînement en déplacement dudit arbre primaire (200), le déplacement de l’organe de commande (100) le long de la courbe fermée générant à la fois une commande en pivotementφdans un sens puis dans le sens opposé de l’arbre primaire (200) autour de son axe longitudinal et le déplacement de l’arbre primaire (200) dans une direction et dans la direction opposée.