Brevet FR2029594A1 — publié le 19701023

La présente invention concerne les voiliers ou engins flottants à voile et plus particulièrement leurs voilures et leurs dérives immergées. . Le bateau selon l'invention peut être un engin à 5 yoile sans équipage, chargé de dispositifs détecteurs et qui doit rester dans une certaine région d'océan» line bouée amarrée, utilisée pour supporter des dispositifs de détection, doit non seulement être assez grande pour assurer une flottaison suffisante • à ce chargement qui comprend les dispositifs détecteurs_et émetteurs 10 de télécommunication mais également au dispositif d'amarrage reliant la bouée à une ancre ou corps mort reposant au fond de la mer. Si cette bouée doit être située au-dessus de fonds de grande profondeur, le dispositif d'ancrage est très lourd bien qu'il soit immèrgé dans l'eau».. Ce dispositif d'amarrage constitue une 15 charge importante sur la bouée qui, en conséquence, doit être de grandes dimensions et donc coûteuse pour pouvoir supporter le chargement et le dispositif d'amarrage. Par ailleurs, une plateforme flottant librement ou un voilier sans équipage et non télécommandé et qui n'est pas équipé pour être maintenu dans une 20 région donnée des mers, n'y restera pas longtemps, et,de ce fait, l'information transmise par ce bateau non commandé ne sera pas émise à partir d'une même région. Ce bateau doit être équipé d'un appareillage spécial afin de rester dans la même région déterminée d'océan. Si ce bateau n'a pas d'équipage, sa voilure néces-25 site.cependant un minimum de surveillance, et doit pouvoir assurer la propulsion ou poussée efficace dans toutes les conditions de navigation ; il est également nécessaire que les éléments de dérive immergés du bateau restent.efficaces sous toutes ces conditions. 30 Selon l'invention, ce nouveau voilier comporte une coque et une voilure rigide, et un dispositif pour faire tourner cette voilure sur la coque, cette voilure comprenant une aile de poussée ayant la forme d'au moins une partie d'un volume en courbe fermée. 35 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des cription qui va suivre d'exemples de réalisation, et des dessins annexés sur lesquels : 70 03038 2 2029594 - la figure 1 est une vue de face en élévation d'un engin à voile ou voilier réalisé selon l'invention \ - la figure 2 est une' vue en élévation latérale de l'engin de la figure 1 j 5 - la figure 3 est une section transversale du profil de voilure selon la ligne HI-III de la figure 2 } - la figure 4 est une vue en élévation de face d'une partie arrachée d'un bateau analogue à celui des figures 1 et 2, mais comportant des dérives et gouvernes modifiées j 10 - la figure 5 est une vue en élévation de face à échelle agrandie d'une partie du bateau des figures 1, 2 et 3, indiquant la liaison entre les voilure et dérive avec la coque s et - les figures 6 et 7 sont des courbes donnant les caractéristiques d'utilisation des engins décrits» 15 On voit, d'après les figures 1 et 2, que le flottera? ou coque 10 peut être de forme circulaire, en plan. Comme représenté sur la figure- 5, cette coque peut- comprendre une feuille annulaire supérieure 12, élastique et mince, d'un matériau tel que, par exemple, un métal, et line feuille annulaire inférieure 20 plus petite élastique et mince 14, qui .peut-également être en métal. Une feuille épaisse 16 de matériau de flottaison, telle qu'une mousse de matière plastique, peut être intercalée entre les deux feuilles 12 et 14. ;La feuille 16 peut être évidée afin de constituer un compartiment pour contenir un chargement, de manière 25 non représentée» Les trois feuilles 12, 14 et 16 peuvent comporter un passage les traversant afin de recevoir un support 20 de l'ensemble -voilure-dérive (dans lequel ce support est compris) comme on le verra en détail dans la suite. La-partie supérieure 22 de la coque 10 peut être cylindrique et la partie inférieure 24 30 en forme de tronc de cône, le fond de la coque 26 est plan et parallèle au sommet ou pont 28 de celle-ci, à l'exception de détails qui seront indiqués dans la suité» Une voilure 30 est montée au centre de la coque 10 sur le.support 20, comme décrit ci-après» Cette voilure 30 est de structure-.suffisamment rigide 35 pour que, dans l'utilisation normale du bateau décrit, sa forme ne soit pas modifiée» Cette voilure 30 comprend deux ailes identiques recourbées 32 et 34, qui s'étendent chacune sur un arc inférieur à 180°. Ces ailes 32 et 34 sont de forme et de position telles que 70 03038 3 2029594 leurs parties concaves se font face, sensiblement dans un même plan. Cependant, les sections 32 et 34 d'ailes recourbées peuvent être disposées d'autres façons*" par exemple les cStés convoce s peuvent se faire face % ou encore* lorsque les côtés concaves 5 se font face, les sections 32 et 34 peuvent être raccordées directement l'une à l'autre au sommet ou à la partie inférieure ou à ces deux extrémités. La section transversale des ailes 32* 34 est fuselée, la partie avant ou bord d'attaque 36 (figure 3) étant arrondie et l'arrière ou bord de fuite 38 étant aiguë. Bien que 10 ces ailes soient représentées comme étant creuses, elles peuvent être également massives. Les sections transversales profilées des ailes 32 et 34, sont symétriques par rapport à un axe central qui passe par un bord 38. On voit» sur la figure 1, que les sommets des ailes 32 et 34 .sont life entre eux par une traverse 40 et 15 des étriers respectifs 42 et 44, qui sont fixés à leur extrémité supérieure. Les extrémités inférieures des ailes 32, 34 sont assemblées entre elles également par une traverse 46 et des étriers respectifs 48 et 5© qui leur sont fixés } le centre de la traverse 46 est calé sur un arbre 52 de rotation» Eventuellement, une aile 20. telle- que 32 peut s'étendre sur 36G0 et-être-substituée à la structure de voilure décrite. Cette voilure modifiée -est- calée sur l'extrémité supérieure de l'arbre 52 î cet arbre 52 traverse •la structure 20. Ûh dispositif moteur (non représenté) peut être •monté dans la structure 20 pour faire pivoter 1'arbre 52, et,en 25 conséquence, la voilure 30, par rapport à la structure 20* On voit sur les figures 1 et 2, que deux dérives recourbées 54 et 56 sont fixées à la structure 20, les côtés concaves de ces dérives se faisant face. La section transversale des dérives 54 et 56 peut être également profilée, comme celle des 30 ailes 32 et-34, cependant ces dérives peuvent être beaucoup plus • minces que ces dernières.- Deux gouvernails 58 et 60 peuvent être montés dans des échancrures respectives 62 et 64, ménagées dans v des bords de fuite des dérives 54, 56 et peuvent y pivoter éventuel-• - lement sur des axes 70 et 72 à l'aide de moteurs 6'6 et 68 par 35 l'intermédiaire d'engrenages 74 et 76. En variante, un gouvernail J8 peut être disposé en saillie vers lé bas de la partie arrière de la structure 20, comme 70 03038 2029594 représenté sur la figure 4, auquel cas les dérives 541 et 56' ne sont pas échancrées ni munies de moteurs ou drengrenages d'extrémités . La structure 20 est représentée plus en détaM sur là figu 5 re 5. Ç.ette: structure 20 sert de support-ds' 3a_ voilure 30 ëk àux: dérivés 54 et 56 (ou 54*et 56'), en assemblage mutuel fixe tout en permettant une liaison élastique de la structure 20 à la coque 10 et de plus la rotation de la voilure 30 sur celle-ci» On voit, sur la figure 5, que la structure 20 peut 10 être composée d'un manchon central 80, comportant des paires d'oreilles supérieures 82 et inférieures 84 en saillie radiale. Le sommet du manchon 20 est refermé par un plateau 88 auquel un® traverse 90* qui assemble les extrémités supérieures de dérives 54 et 56 (ou 54' et 56'}, peut être fixée par exemple à l'aide de 15 boulons. Des couronnes de verrouillage 92 sont fixées sur les sommet et sur le fond des oreilles 82 et 84 par des écrous 94» les couronnes 92 s'étendant radialement pour coiffer les feuilles 12 et 14. Des semelles élastiques annulaires respectives 96 sont insérées entre les couronnes 92 et les feuilles 12 et 14, de sorte 20 que la coque 10 peut se déplacer élastiquement à un degré limité par rapport à la structure 20; de plus du fait de la construction indiquée, la coque 10 est flexible en elle-même, et peut s'adapter de manière limitée au mouvement des vagues par la flexion des feuilles 12 et 14. 25 La voilure comprenant les ailes 32 et 34 est rigide, ou rigidifiée, et est orientable comme indiqué ci-dessus, de sorte qu'elle conserve sa forme avantageuse et peut pivoter pour assurer les déplacements du bateau suivant le cap nécessaire pour le maintènir dans la zone déterminée d'océan. Les poussées, ou effets 30 de propulsion selon l'angle d'attaque de la voilure 30 décrite, et d'autres voilures connues,sont comparés" à l'aide des courbes de, la figure J. Sur cette figure, la ligne pleine 160 montre^ que la poussée d'une aile plane droite croît linéairement avec l'angle d'attaque jusqu'à un maximum 162 pour ton angle critique. 35 Sous un angle d'attaque plus grand, la poussée tombe très rapidement. L'angle d'attaque est défini comme l'angle compris entre le vecteur vitesse du vent et la ligne de portance nulle de l'aile 70 03038 5 2029594 Pour'une voilure 30 constituée par les deux ailes 32 et 34, de forme courbe, telles que décrites, le maximum de poussée est inférieur, comme indiqué par la courbe 164, à celui d'une aile plane droite, mais la chute de poussée est plus faible, passé l'angle 5 critique, de sorte qu'un bateau comportant une telle voilure peut naviguer efficacement dans une plus grande gamme de directions de vent, avec une voile simple qu'un bateau ayant une aile droite, La voile classique de toile assure une poussée indiquée par la courbe 166. Il apparaît que la voile rigide décrite ci-dessus a 10 des caractéristiques de poussées plus voisines de la voile en toile que la voilure rigide droite» La courbe 168 représente l'utilisation d'une voilure rigide à éléments 32 et 34 qui sont elliptiques au lieu d'être circulaires» Les courbes de la figure 6 comparent de même les 15 poussées et traînées des dérives immergées 54 et 56, avec celles d'une dérive plane» Il apparaît que, lorsque l'angle d'attaque de la dérive plane, représenté par la courbe 170, croît au/ou jusqu'au voisinage de l'angle de décollage, la poussée ou résistance au mouvement latéral du bateau s'abaisse soudainement» Avec les . 20 dérives 54 et 56 (54' ou 56') des figures 1, 2 et 4, la poussée indiquée par la courbe 172 n'est pas supérieure à celle de la dérive plane, mais cette poussée rëste élevée dans une plus large gamme d'angles d'attaque, de sorte que le bateau équipé des dérives 54 et 56 s'écarte moins rapidement d'une position de 25 repos, du fait de ces deux dérives 54 et 56 (54', 56') traversent la région statique plus rapidement qu'une dérive plane, lorsque la vitesse du bateau augmente et par ailleurs, conservent une poussée plus uniforme dans de grandes limites d'angle d'attaque, de sorte qu'un bateau équipé de dérives telles que 54, 56 (54', 56') 30 est plus stable en navigation qu'un bateau ayant des dérives planes » Les courbes 174 et 176 qui représentent la traînée d'une dérive plane et des dérives décrites, montrent que la trainée n'augmente pas de manière importante avec les dérives décrites, et que cette trainée peut même s'abaisser pour des angles élevés 35 d'attaque, du fait de la trainée induite plus faible des dérives décrites» Un avantage de l'adoption de la coque sensiblement 70 03038 6 2029594 circulaire; conjuguée avec une voilure rigide du genre décrit ci-dessus, est que le bateau réalisé ne présente pas de cap préféré sous le vent, de sorte qu'il peut pivoter en travers du vent sans décollage, et naviguer automatiquement sous cap déterminé par simple orientation de la voilure et du gouvernail à des angles fixés, déterminés par rapport au vent„ 70 03038 7 2029594 r_E_V_E_H_D_I_C_A_T_Ï_9_!Î_® 1. Voilier ayant une coque, une voilure rigide et un dispositif pour supporter celle-ci en rotation sur la coque, 5 caractérisé en ce que cette voilure comprend une aile de poussée ayant la forme d'au moins une partie d'un volume en courbe fermée» 2» Voilier selon la revendication 1, caractérisé de plus en ce que la voilure est réalisée en deux parties ayant chacune la forme d'au moinB une partie d'un volume en courbe fermée, les 10 côtés concaves de ces parties se faisant face» 3» .Voilier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé de plus par une dérive immergée ayant la forme d'au moins une partie d'un volume en courbe fermée, cette dérive étant fixée sur le fond de la coque et s'en écartant» 15 4. Voilier selon la revendication 3* caractérisé de plus en ce qu'une échancrure est ménagée dans un bord de ladite dérive, et un gouvernail est articulé dans cette échancrure» 5* Voilier selon lrune des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que deux dérives immergées sont fixées au fond 20 de la coque et s'en écartent, ces dérives étant de même forme, ayant chacune une échancrure ménagée dans un de leurs bords, et un gouvernail articulé dans chaque échancrure» 6. Voilier selon l'une quelconque des revendications 3, .4 et 5» caractérisé de plus par une structure de support reliée 25 de manière continue à la voilure et à la dérive,- cette structure permettant la rotation de la voilure par rapport à la dérive et étant reliée élastiquement à ladite coque. 7- Voilure selon la,revendication 6 caractérisé déplus •eh ce que ladite liaison élastique comprend uns semëLle élastique insérée 30 entre une partie de ladite coque et un élément qui est fixé à la structure. 8. Vaisseau selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite coque est un volume de révolution.