DISPOSITIF ÉLÉVATEUR, NOTAMMENT POUR PERMETTRE L'ACCÈS DU PERSONNEL DE
MAINTENANCE AUX DIFFERENTES PARTIES D'UN AVION
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif élévateur. L'invention vise un tel dispositif, plus particulièrement destiné à permettre l'accès du personnel de maintenance aux différentes parties d'un avion, ce dernier étant bien évidemment au sol. Elle vise également un dispositif du type en question, pour permettre au personnel chargé de la construction, et de manière générale de toute tâche en relation avec l'entretien d'un avion d'accéder aux différents lieux extérieurs de l'avion, et plus particulièrement, au niveau de l'empennage et du dessus des ailes et du fuselage.
ETATANTÉRIEURDELATECHNIQUE
H est bien connu dans le domaine de la maintenance des avions, notamment des avions gros porteurs, de mettre en œuvre des nacelles télescopiques suspendues par un mât à des ponts roulants, eux-mêmes positionnés sous le toit des hangars de maintenance. On a par exemple décrit un tel dispositif dans le document FR- A-2 586240.
Ce type de dispositif présente les avantages suivants : accès confortable à toute partie de l'avion par le biais de nacelles de grandes dimensions, et très stables ; protection de l'avion vis à vis des chocs mécaniques au moyen de dispositifs de protection embarqués, du type tampon de détection, cellules infrarouges, etc. ; possibilité d'une évacuation rapide de l'avion hors du hangar de maintenance : il suffit pour ce faire de remonter la nacelle en position haute, afin de permettre la sortie de l'avion dudit hangar ; chaîne cinématique du type cartésien en direction, translation et levage et rotation de la nacelle autour de l'axe du mât, très confortable d'utilisation.
Si, sur le plan de la fonctionnalité des conditions de travail, un tel dispositif s'avère satisfaisant, en revanche, il s'avère d'un coût élevé, souvent incompatible avec la maintenance légère d'avions. En effet, un tel dispositif suppose la mise en œuvre de modifications de la structure du hangar et, de manière générale, du Génie Civil. Parallèlement, la mise en œuvre d'un tel dispositif nécessite une structure porteuse dimensionnée en conséquence, propre à pouvoir supporter une telle masse.
Enfin, une nacelle suspendue à un toit se trouve de fait captive, et peut difficilement passer d'un hangar à un autre, ce qui impose de multiplier le nombre d'équipements. En outre, ce type de nacelle ne peut être utilisée en dehors d'un hangar, sauf à construire une structure porteuse extérieure, mais subissant de fait toutes les intempéries.
On a donc proposé, pour remplir la même fonction, des nacelles élévatrices susceptibles d'être montées sur un chariot roulant sur le sol. Une telle nacelle a par exemple été décrite dans le document US-A-5 307 898. La nacelle proprement dite est située soit à l'extrémité de ciseaux, dépliables et repliables en hauteur, soit à l'extrémité d'un mât télescopique, éventuellement inclinable.
Si les nacelles à ciseaux sont aussi stables que les nacelles situées à l'extrémité d'un mât télescopique, et peuvent notamment présenter une plate-forme de grandes dimensions, en revanche, de par leur conception, elles ne peuvent permettre de travailler qu'en dessous de structures horizontales ou contre des structures verticales. En effet, leur configuration leur interdit l'accès au dessus de telles structures horizontales, telles que notamment l'empennage horizontal, les ailes et le dessus du fuselage d'un avion.
Les nacelles situées à l'extrémité d'un mât télescopique présentent un plus grand débattement en termes d'accessibilité, mais compte-tenu de la conception de leur chaîne cinématique, elles doivent nécessairement être de petites dimensions avec une charge utile faible.
En outre, l'ensemble mât + nacelle est relativement souple et manque de stabilité, susceptible ainsi de basculer, et à tout le moins, de présenter un ballant tel qu'il peut entrer en contact avec des zones de l'avion et les endommager.
Enfin, la chaîne cinématique qui déplace la nacelle selon un système de coordonnées polaires, est relativement inconfortable pour l'utilisateur. En effet, avec un tel système, il s'avère relativement difficile d'effectuer des mouvements de faibles amplitudes avec la nacelle lorsque le mât télescopique est déplié. Ainsi, un angle de rotation réduit génère un débattement relativement grand de la nacelle, entraînant de fait des risques importants de chocs avec la structure à maintenir, et notamment avec l'avion, par contact entre la colonne, le mât ou la nacelle et l'avion.
Afin de minimiser les conséquences de tels chocs, il est envisageable de munir la nacelle de tampons amortisseurs périphériques. Mais malheureusement, ceux-ci grèvent de manière importante la charge utile de la nacelle.
Enfin, on a également proposé de munir l'ensemble de systèmes de détection optiques, ménagés le long du mât télescopique. Cependant, de tels systèmes s'avèrent inopérants en raison de la trop grande souplesse du mât télescopique, notamment pour des mâts de grande dimension, de sorte que le temps de réponse consécutif à la détection d'un obstacle, aussi court soit-il, n'empêche pas le choc entre le mât, voire la nacelle et l'avion.
En résumé, si de telles nacelles élévatrices, de par leur mobilité, confèrent une souplesse accrue à l'utilisateur, en revanche, elles s'avèrent limitées en termes d'applications de par la conception qu'elles mettent en œuvre.
DESCRIPTION SOMMAIRE DE L'INVENTION
L'objet de la présente invention vise un dispositif élévateur, notamment destiné à permettre de réaliser des opérations de maintenance, mettant en œuvre une nacelle élévatrice, depuis le sol, mieux adaptée aux différentes tâches, de maintenance notamment, d'avions, que les nacelles élévatrices de type classique.
Selon l'invention, ce dispositif élévateur, pour permettre notamment l'accès du personnel de maintenance aux différentes parties d'un avion, comprend une base mobile ou non, reposant sur le sol et pourvue d'un mât vertical muni à son extrémité supérieure d'une nacelle, ladite nacelle étant destinée à permettre le support d'une ou plusieurs personnes destinées à assurer notamment la maintenance.
Selon l'invention, la nacelle proprement dite est montée à l'extrémité d'un bras multiple, à débattement horizontal ou vertical, susceptible de se déplier et de se replier, le bras multiple étant articulé en rotation par rapport à l'extrémité supérieure du mât.
Par dépliage et repliage du bras multiple, on entend au sens de l'invention la faculté que présente ledit bras de se replier sur lui-même, en raison de l'articulation des éléments qui le constituent, à l'instar d'un compas, et son corollaire, l'écartement desdits éléments l'un de l'autre, toujours à l'instar d'un compas.
Ce faisant, outre les avantages inhérents au concept des nacelles dites élévatrices, mentionnées précédemment, on confère à celles-ci la possibilité d'un déplacement basé sur une cinématique à coordonnées cylindriques : levage vertical et rotation autour de l'axe vertical + déplacement radial voire rotation de la nacelle sur elle-même. Un tel déplacement s'avère beaucoup plus confortable pour l'utilisateur, notamment en termes de risques de collision entre la nacelle et/ou le mât qui la supporte et la structure à maintenir, telle qu'un avion.
Selon l'invention, le mouvement radial de la nacelle par rapport à l'axe sur lequel elle est montée, est obtenu au moyen d'un compas, c'est à dire au moyen d'au moins deux bras à débattement dans un plan horizontal ou vertical, articulés l'un par rapport à l'autre au niveau de leurs extrémités communes. Les autres extrémités desdits bras sont respectivement fixées au niveau du mât et à la nacelle proprement dite.
L'invention se décline selon différentes formes de réalisation.
Selon l'une d'elles, le mât est fixe et solidarisé au sol : les avions sont déplacés en conséquence en relation avec le positionnement dudit mât, afin de permettre l'accessibilité à la zone à maintenir, et notamment à l'empennage. Ce mât peut également être télescopique, afin de réduire l'encombrement du dispositif de maintenance.
Selon une autre forme de réalisation, le mât est monté sur une structure ou chariot mobile, de gabarit approprié, en vue de son déplacement au sein des différents hangars susceptibles de stocker lesdits avions, voire à l'extérieur, pour des interventions de maintenance réalisées directement sur le tarmac de l'aéroport.
Selon une forme de réalisation de l'invention, le mât embarqué est un mât télescopique, comportant une pluralité de fûts venant s'emboîter les uns dans les autres, lesdits fûts étant susceptibles d'être déployés ou au contraire escamotés au moyen d'au moins un veπn de type télescopique à doublé effet, c'est à dire susceptible' de fonctionner en compression et en traction.
Avantageusement, le déployage et l'escamotage des fûts sont réalisés au moyen de deux ou de plusieurs jeux de tels vérins double-effet. En effet, dans une telle configuration, le couple de renversement inhérent à la nacelle et au bras multiple est repris en traction compression par les vérins multiples. Ce faisant, le guidage du mât n'est pas sollicité, permettant de la sorte d'alléger structurellement le mât proprement dit et les moyens de guidage.
Dans une variante, le mât vertical est fixe et en permanence déployé. Le positionnement de la couronne d'articulation du bras multiple sur ledit mât selon la hauteur ou côte souhaitée est réalisé par guidage de ladite couronne sur le mât par Pintermédiaire de galets, et la progression de celle-ci le long dudit mât est assurée au moyen :
• d'un câble motorisé monté en boucle entre deux poulies, respectivement supérieure et inférieure ; • ou d'un vérin ;
• ou tout moyen de levage traditionnel.
Dans le même esprit, ladite couronne peut être munie d'un pignon denté motorisé, susceptible de venir engrener sur une crémaillère verticale solidarisée au mât.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique illustrant le principe de fonctionnement du dispositif conforme à une première forme de réalisation de l'invention.
Les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques en section d'un mode de réalisation de l'invention conforme au principe mis en œuvre en relation avec la figure
I5 respectivement en position déployée efen position repliée.
La figure 4 est une représentation schématique de détail illustrant une zone intermédiaire d'action de vérins double effets assurant le dépliement et le repliement du mât télescopique des figures 2 et 3. La figure 5 est une représentation schématique en section de la couronne d'orientation avec un mécanisme de rotation situé à l'extrémité supérieure du mât télescopique.
La figure 6 est une représentation schématique illustrant le mode de liaison entre la couronne d'orientation et le mât télescopique.
Les figures 7 à 10 sont des représentations schématiques illustrant différentes orientations possibles de la nacelle conforme à l'invention. La figure 11 est une représentation schématique illustrant le principe de fonctionnement du dispositif conforme à une seconde fornxe de réalisation de l'invention.
Les figures 12 et 13 sont des représentations schématiques en section d'un mode de réalisation de l'invention conforme au principe mis en œuvre en relation avec la figure 11, respectivement en position déployée et en position repliée.
La figure 14 illustre schématiquement différentes orientations possibles de la nacelle conforme à la seconde forme de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
La figure 1 illustre comme déjà dit le principe de fonctionneπnent du dispositif de nacelle élévatrice conforme à un premier mode de réalisation de l'invention.
Fondamentalement, et dans la forme de réalisation décrite mettant en œuvre un mât télescopique, celle-ci comporte un support (1), destiné à reposer sur le sol et à conférer la stabilité à l'ensemble.
Cette stabilité peut par exemple être obtenue par solidarisa.'tion par tout moyen mécanique du support au sol, ou encore par déploiement d'un cecrtain nombre de pieds amovibles (18), articulés sur le support (1) (voir figures 7-10 et 14) , et venant prendre appui selon un périmètre supérieur à celui du support, pour ainsi conférer à l'ensemble du dispositif la stabilité dans le plan (X-O-Y), c'est à dire dans le plan horizontal.
Audit support (1) est solidarisé un mât vertical (31), télescopique dans l'exemple décrit, susceptible de se déployer selon la côte g indiquée sur ladrte figure 1.
L'extrémité supérieure du mât comporte un axe d'articulation vertical (3), permettant le débattement d'un premier bras (16) selon l'angle θl dans un plan horizontal. L'autre extrémité de ce premier bras (16) est également munie d'un axe d'articulation vertical (7) permettant le débattement d'un second bras (17) selon l'aaigle Q2 dans un plan horizontal. En l'espèce, ces deux bras constituent l'entité dénommée dans la suite de la description et des revendications « compas ».
L'extrémité libre dudit compas reçoit une nacelle (6) par l'intermédiaire d'un troisième axe d'articulation vertical (5), conférant à la nacelle la possibilité d'irn débattement dans un plan horizontal, selon un angle Θ3.
On a symbolisé sur cette figure 1, les différents degrés de liberté conférés par le dispositif conforme à l'invention. Outre la côte z, on peut observer ainsi la possibilité d'un mouvement basé sur des coordonnées cylindriques, et notamment la possible rotation de l'ensemble compas + nacelle (6) par rapport au mât télescopique (31) (coordonnées Θ1. Θ2. Θ3).
Aussi, de par la mise en œuvre de ces différents éléments, la nacelle (6) est susceptible de présenter une infinité de déplacements, mais dont l'amplitude et le débattement sont beaucoup mieux maîtrisés, en raison de l'utilisation de coordonnées cylindriques, les longueurs de flèche étant beaucoup plus petites que dans le cadre d'une nacelle à déplacement polaire.
En outre, cette nacelle (6) s'avère très maniable de par la mise en oeuvre de trois mécanismes de rotation dans le plan horizontal, respectivement par rapport au mât télescopique (31), par rapport à l'axe vertical (7) à la jonction des devtx bras (16, 17) constitutifs du compas, et par rapport à l'axe vertical (5) situé en bout du bras.
Cette configuration particulière permet à l'opérateur de présenter la nacelle devant n'importe laquelle des zones de l'avion, y compris en zone supérieure de l'empennage, dont l'accès avec les nacelles télescopiques de l'art antérieur, était difficile et dangereux.
Ainsi que déjà mentionné, l'objectif du dispositif de l'invention est de conférer à une telle nacelle, outre une grande facilité d'accès aux différentes parties de l'avion, également une certaine stabilité.
Aussi, et dans une autre forme de réalisation de l' invention non représentée, celle-ci peut elle être positionnée à l'extrémité supérieure d'un mât vertical fixe, c'est à dire solidarisé au sol par exemple dans un hangar de maintenance d'avion.
Ce mât peut être rigide et monobloc ou télescopique et comprendre un certain nombre de fûts, emboîtables les uns dans les autres, et ce afin de réduire l'encombrement.
Cependant, on comprendra que dans un souci d'optimisation et de rationalisation des coûts, il pourra être préféré la mise en œuvre d'une structure mobile sur un chariot, le cas échéant motorisé, susceptible d'être déplacé au sein d'un même hangar ou d'un hangar de maintenance à un autre de ces hangars, voire à l'extérieur.
II va ainsi être décrit une telle forme de réalisation de l'invention. Selon celle-ci, on comprendra qu'il est judicieux de prévoir un mât télescopique et non un mât fixe pour permettre les différents déplacements de la structure en question.
On a ainsi représenté en relation avec les figures 2 et 3 une telle structure, respectivement en position dépliée et en position repliée.
Celle-ci comporte fondamentalement un chariot (1) monté sur au moins trois roues (8), dont une partie au moins est motorisée, afin de permettre le déplacement de ladite structure. On peut cependant parfaitement concevoir, sans se départir de l'esprit de l'invention, que ce chariot soit tracté.
Le chariot (1) est en outre muni de bras stabilisateurs (18) propres à assurer la stabilité de l'ensemble en toute position de la nacelle.
Ce chariot comporte un mât télescopique, constitué d'un fût fixe et externe (10), et de quatre fûts mobiles (11, 12, 13, 14). La section transversale des chacun de ces fûts est triangulaire dans l'exemple décrit, et ses dimensions décroissent du fût fixe (10) au fût le plus extrême (14).
L'extrémité supérieure du fût (14) reçoit une couronne d'orientation circulaire formée d'une bague intérieure (22) et d'une bague extérieure (24). La bague extérieure fixe (24) est solidarisée audit fut (14) par l'intermédiaire d'un châssis support intermédiaire (15) et d'une liaison de type cardan (9). Corollairement, la bague intérieure (22) est solidarisée au premier bras (16) du compas. La bague intérieure (22) est mue en rotation au moyen d'un moto-réducteur actionnant un pignon denté (23), venant engrener dans la paroi latérale interne de ladite bague, pourvue également de dents. Ce principe de rotation est bien connu de l'homme de métier, de sorte qu'il n'y a pas lieu de le décrire ici plus en détail.
Le compas est constitué de deux bras, le premier bras (16), mentionné précédemment, est solidarisé à la bague intérieure (22), et un second bras (17). Ces deux bras sont situés dans un plan horizontal, et sont en outre articulés entre eux par rapport à un axe (7) vertical. De fait, cet axe (7) est constitué par une couronne d'orientation (non représentée), fonctionnant selon le même principe que celle décrite précédemment.
Enfin, rextrémité libre du bras (17) comporte également un axe vertical (5) auquel est solidarisée la nacelle (6), encore par le biais d'une couronne d'orientation.
On aboutit ainsi à la possibilité de mouvement de rotation respectif de la nacelle par rapport au compas, du compas lui-même par rapport au mât (10 à 14), et de la variation de l'écartement du compas dans un plan horizontal, susceptible d'offrir à l'utilisateur une grande variété de positionnements de la nacelle dans un même plan horizontal.
Selon l'invention, les différents fûts mobiles (11 - 14) sont susceptibles de se déployer sous l'action de deux jeux de trois vérins double effets, respectivement des vérins inférieurs (19) et des vérins supérieurs (20).
Les trois vérins inférieurs sont solidarisés au chariot mobile (1), tel qu'on peut bien l'observer sur la figure 2. Leur extrémité supérieure est solidarisée à une bride horizontale d'interfaçage (21), elle-même solidarisée au voisinage de l'extrémité supérieure du second fût mobile (12).
Le second jeu de trois vérins double-effets (20) est solidarisé à cette bride d'interfaçage (21), et corollairement au châssis intermédiaire (15) qui supporte la bague extérieure (24) de la couronne d'orientation, et donc au voisinage de rextrémité supérieure du fût mobile extrême (14).
La liaison mécanique entre le dernier fût mobile (14) et le châssis intermédiaire (15) est réalisée au moyen d'une bride articulée de type cardan" "(9), ainsi que cela Iψpàfàîf très distinctement sur la figure 6. De par ce mode de fixation, on libère deux degrés de liberté dans le sens du basculement, mais en revanche, toute rotation de ladite couronne par rapport aux fûts est rendue impossible.
Les vérins (19) et (20) étant à double effets, ils confèrent à l'ensemble et notamment à la partie supérieure de la structure constituée par le compas et la nacelle (6) la stabilité recherchée, nonobstant le porte à faux engendré par la nacelle. En effet, et ainsi que déjà mentionné, le couple de renversement inhérent à la nacelle et au compas est entièrement repris par des efforts de traction-compression dans lesdits vérins.
On a représenté en relation avec les figures 7 à 10 différentes orientations possibles de la nacelle dans le plan horizontal par rapport au mât. On peut ainsi observer la grande diversité de ces orientations, permettant notamment d'optimiser les zones d'accès de la nacelle, sans risque de choc avec des éléments du fuselage, des ailes, de la dérive ou de l'empennage de l'avion.
On a représenté en relation avec la figure 11, un autre mode de réalisation de l'invention. Celui-ci est identique dans son principe que celui décrit en relation avec les figures 1 à 10, seul diffèrent la direction de débattement du compas.
On peut ainsi d'ores et déjà observer que les variations angulaires dans le plan horizontal, respectivement du compas par rapport au mât (coordonnées θl), et de la nacelle par rapport à l'extrémité dudit compas (coordonnées Θ3) sont conservées.
En revanche, ledit compas, toujours constitué de deux bras, présente un débattement non plus dans un plan horizontal, mais dans un plan vertical. Ainsi, le bras (16) est susceptible d'être articulé, en plus de l'articulation décrite ci-dessus, par rapport à un axe horizontal (4), de telle sorte à lui permettre de présenter un débattement angulaire αl.
Les bras (16) et (17) sont en outre articulés l'un par rapport à l'autre au niveau d'un axe d'articulation (7), également horizontal, leur conférant la faculté d'un débattement angulaire α2.
Et enfin, la nacelle, positionnée à l'extrémité libre du bras (17), toujours articulée autour d'un axe vertical (5) lui conférant la faculté d'un débattement angulaire Θ3 est munie d'une seconde articulation autour d'un axe horizontal (27) ménagé au niveau de ladite extrémité dudit bras (17), lui conférant la faculté d'un débattement angulaire £(3.
On a ainsi représenté, en relation avec les figures 12 et 13, une telle variante, respectivement en position dépliée et en position repliée.
Les débattements angulaires dans un plan horizontal sont identiques à ceux décrits dans la variante de base. En revanche, les débattements intervenant dans un plan vertical, propres à cette variante, sont réalisés au moyen de vérins, respectivement (28) entre le support (2) du compas et le bras (16), (29) entre le bras (16) et le bras (17), et (30) entre le bras (17) et la nacelle (6). Le principe de fonctionnement du dispositif de l'invention demeure identique à celui précédemment décrit.
Avantageusement, les trois mouvements de rotation possibles, à savoir de la nacelle autour de l'axe (5), du compas autour de l'axe (3), et de l'écartement dudit compas, que cet écartement intervienne dans un plan horizontal ou vertical, sont asservis et gérés par une logique programmée, permettant ainsi de conférer à la nacelle un mouvement linéaire, plus intuitif pour l'utilisateur. Cette gestion par logique et micro- ordinateur permet ainsi de régler :
- la position de la nacelle ; - le type de mouvement (translation, rotation.) ; la vitesse de progression de la nacelle ;
- la direction ;
- l'accélération de la nacelle dans le plan (X - O - Y).
La nacelle et le compas sont en outre avantageusement munis de moyens d'absorption des chocs, eux-mêmes munis de détecteurs, engendrant l' arrêt immédiat du mouvement en cas de détection d'un choc.
Enfin et avantageusement, ladite nacelle peut être elle-même munie d'un moyen de levage, constitué d'une potence embarquée, pour permettre de déposer au sol et de reprendre des éléments de l'avion pour en assurer la maintenance, tel que par exemple des composants de la dérive, de l'empennage, du fuselage, des moteurs, etc..
Ce faisant, le dispositif conforme à l'invention présente un certain nombre d'avantages, parmi lesquels on peut citer ;
- une accessibilité aisée à toutes les zones de l'empennage, des ailes, et du fuselage de l'avion, y compris celles non directement accessibles traditionnellement par une nacelle du type élévatrice ;
- la diminution importante des risques de chocs avec toute partie de l'avion, de par la mise en œuvre du système de compas à écartement asservi ;
- l'absence de toute charge supplémentaire sur la charpente du bâtiment ou des hangars, compte tenu du mode retenu de déplacement de ladite nacelle.