Enoncé du problème :

Une catapulte est un dispositif utilisé pour donner à un avion l'élan nécessaire à son décollage pour qu'il puisse l'atteindre par ses propres moyens.
Chaque catapulte peut lancer un appareil pesant jusqu'à 15 tonnes.

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    1. IA Installation Aviation
    2. Directeur chef
    3. Chien jaune









    Les porte-avions Foch et Clémenceau sont équipés chacun de deux catapultes à vapeur identiques. L’avion est relié au croc de lancement par l'intermédiaire d'une élingue (non récupérable sur Alizé et Crusader, récupérable sur Fouga , Etendard et Super-Etendard).

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    Description

    Avant chaque catapultage, la vapeur à haute pression (40 bars), provenant des chaudières principales est accumulée dans un double réservoir. Au moment du lancement, la vapeur est admise à l'arrière de deux cylindres moteurs d'une soixantaine de mètres de long, et propulse vers l'avant deux pistons jumeaux coulissants dans ces cylindres. Ces pistons sont reliés à un patin glissant dans un rail central placé entre les deux cylindres et solidaire d'un sabot coulissant dans une fente longitudinale du pont.

    Le sabot imprime une accélération pouvant atteindre 5g et une vitesse comprise entre 90 et 120 noeuds par rapport au pont. C'est-à-dire que le poids du pilote est multiplié par 5. L’avion met donc 1s pour atteindre la vitesse de 50 m/s.

    La génératrice supérieure de chacun des cylindres moteurs est fendue sur toute sa longueur pour laisser passer la pièce de jonction reliant rigidement le piston au patin. Mais, pour éviter toute déperdition de vapeur, un ruban métallique, analogue à une longue fermeture "Eclair", assure l'étanchéité de la fente sur toute sa longueur et n'est soulevé que par le passage de la pièce de liaison.

    La réalisation

    Il est évident que pour mettre en mouvement le sabot de la catapulte, j’ai été amené à prendre un autre système de propulsion. Et le plus simple : C’et le moteur électrique.

    Le sabot de la catapulte circule dans un tube fendu. Un câble est lové sur un tambour rainuré de grande largeur afin d’avoir toujours enroulé une longueur de câble de la longueur de la catapulte

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    Nota : la gaine en tresse enveloppe l’ensemble des 100 conducteurs de fibre optique.

    Détail tambour d’enroulement
    L’arrêt du moteur se fait grâce aux microswitchs disposés à chaque extrémité de la catapulte.

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    Rail de lancement

    Pour donner un peu plus de réalisme et simuler la vapeur, j’ai adjoint un générateur de fumé du même type que celui de la cheminée.

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    Organigramme de gestion de la vapeur

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    Lorsque l'appareil vient se mettre en place sur la catapulte le déflecteur est baissé et il fait alors partie intégrante du pont d'envol.
    Une fois l'appareil en place sur la catapulte, alors que le personnel de cette dernière met en place l'élingue et le hold-back, le déflecteur de jet est relevé et verrouillé.
    Le déflecteur de jet est refroidi à l'eau de mer, car on imagine les températures atteintes en cours d'opération.
    La fosse est illuminée en rouge (par deux diodes sur la maquette).
    Une fois l'appareil catapulté, il est de nouveau rebaissé pour laisser l'appareil suivant se mettre en place.

    Le déflecteur de jet

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    Signification des feux de pont

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    Schéma électrique Catapulte

    Principe de fonctionnement

    Mise en route : catapulte parée pour tensionnement.
    Le condensateur se charge. Relais m1 et m2 excités feux orange allumés
    Si les feux rasants sont activés, le relais m5 est alimenté, le relais m4 se trouve excité par le contact de fin de course.
    La chaudière est en chauffe après 2 minutes environ.
    La température est atteinte le projecteur de catapultage s'allume.

    Retour à 0 : paré partout catapulte verrouillée.
    Le condensateur se décharge. Relais m1 reste excité m2 passe au repos feux orange et rouge allumés
    Au bout de 8 s le relais m1 n'est plus excité et la catapulte revient au repos et charge le condensateur. Le fin de course déclenche l'envol du crusader par la décharge du condensateur via les relais m5 et m3 le relais m7 temporisé via le relais m5 coupe le moteur propulsion du fumigène.

    Envol

    L’élingue accrochée aux crocs de catapultage de l’avion, câble d'acier qui propulse l'appareil par les ailes et tombe à l'eau au décollage. Après tension de l’élingue, du fait de sa grande longueur et de la présence des diabolos, l'élingue à tendance à vibrer. Pour peu que le délai de "mise à feu " de la catapulte soit un peu plus long que " la normale ", pour différentes raisons, celle-ci risque de rentrer en "résonance" ce qui peut entraîner le décrochage.
    L’arrière de l’avion est retenu par une pièce métallique fixée au pont. Cette pièce, nommée Hold Back, est étudiée pour casser à partir d’une certaine tension.





    Schéma de principe Envol

    L’envol est réalisé grâce au sabot de catapultage tant que l’avion est sur le pont (1) et ensuite par un dispositif mécanique assez complexe qui fait que l’avion va descendre en dessous du niveau du pont (2) puis l’avion va monter à 45°(3).
    L’avion est maintenu par deux fils de suspension traversant un chariot mobile meut par un moteur électrique. Ces fils par un jeu de poulies de renvoi sont reliés à un ressort de traction.
    Le câble de traction est enroulé sur un tambour à gorge de telle sorte qu’il soit impossible d’avoir un glissement (principe des tables traçantes) une longueur égale au déplacement est toujours enroulé sur le tambour .Voir photo ci-dessous.

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    Comment cela fonctionne

    Les deux fils de suspension sont reliés à l’avion, le ressort sur le dispositif de catapultage est étiré au maxi. Au fur et a mesure que l’avion est propulsé grâce au sabot de la catapulte le ressort se détend progressivement jusqu’au moment où l’avion quitte le pont, à la suite de quoi le ressort est étiré de nouveau et maintenant le déplacement du chariot est effectif, ce qui a pour conséquence une montée de l’avion à 45°.

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    Schéma électrique Envol

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    Dispositif retenu pour réaliser mes catapultages

    Pour réaliser les catapultages, j’ai été obligé d’innover un système qui soit adaptable à tous les cas de configuration en exposition (hauteur et largeur de table et également épaisseur de la table)

    Vidéo catapultage