Brevet FR2029563A1 — publié le 19701023

i 2029563 Tous les engins flottants sont soumis à des couples d'inclinaison dus aux effets du vent et des vagues» Ces couples d'inclinaison sont particulièrement gênants, dams le cas des voiliers, puisque la voilure, qui est placée au-dessus de la sur-5 face de l'eau dans laquelle le bateau navigue, doit pouvoir prendre le vent pour assurer sa propulsion» Ce couple d'inclinaison peut s'exercer en toute direction par rapport à celle de navigation du bateau» La stabilité du bateau est améliorée de manière classique à l'aide d'un contrepoids qui est monté sous la 10 coque* et par le profilage de cette coque, de manière que le centre de poussée (centre de gravité du volume d'eau déplacé) soit transféré horizontalement très rapidement lorsque le bateau s'incline légèrement» Le centre de gravité du bateau etr le centre de poussée constituent un couple de redressement du bateau» 15 Dans la réalisation pratique des coques de bateau, la stabilité est limitée à un certain angle d'inclinaison faible» Au-dessus de cet angle, l'action de la pesanteur sur le centre de gravité du bateau incliné, et l'effort de poussée agissant sur. le centre du volume déplacé constituent un couple qui entraîne le chavire-20 ment effectif du bateau» Le bateau peut encore flotter bien qu'il soit retourné, s'il comprend des volumes d'air étanches intérieurs. Cependant, un engin sans équipage, tel qu'une plate-forme météoro^ logique, retourné est rendu sensiblement inutile bien qu'il puisse encore flotter» 25 La présente invention a donc pour objet un bateau ou engin flottant qui se redresse de lui-même quelle que soit l'inclinaison atteinte» Dans ce nouvel engin, un flotteur ou organe de flot-tabilité est monté sur le pont, tout en étant normalement hors de 30 l'eau, et de préférence un contrepoids est fixé sous le bateau» La flottabilité assurée par le flotteur et par la coque du bateau et l'effet de la pesanteur sur le bateau chargé, ainsi que le contrepoids, sont agencés et proportionnés de sorte que le bateau se redresse de lui-même, quelle que soit l'inclinaison atteinte» 55 Si cet engin est un bateau à voilea le flotteur et la voilure peuvent être avantageusement combinés. Pour quelques degrés d'inclinaison, atteints en navigation normale, le dispositif de stabilisation connu, tel qu'une coque, assurant un déplacement important 70 02849 2 2029563 du centre de gravité pour une faible inclinaison du bateau, peut être utilisé. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui- va suivre d'exemples de réalisation, et des dessins 5 annexés sur lesquels s - la figure 1 est une vue en élévation de face d'un engin flottant selon une réalisation de l'invention s - la figure 2 est une coupe transversale à échelle agrandie, selon la ligne 2-2 de la figure 1 j 10 - les figures 3 et 5 sont des vues schématiques en élévation de l'engin de la figure 1 en différentes positions i et - la figure 4 est un graphique dont les courbes indiquent le'fonctionnement de l'engin de la figure 1. L'engin de navigation ou bateau à voile représenté 15 de la figure 3 comprend un dispositif classique de stabilisation, ayant une coque 10 en forme de radeau à compartiment 20 comportant des volumes de flottaison étanche entre un pont 14 et un fond 18, et qui est muni d'un mât 12 érigé sur le pont 14 de la coque 10. Une voile classique 13 est attachée au mât 12, Un organe 16 de 20 dérive et de gouverne combinées fait saillie sous le fond de la coque 10. Un contrepoids 23 peut être fixé à l'extrémité inférieure de cet organe 16, La coque 10 peut comporter des parties évidées (non représentées) en plus d'un compartiment 20 contenant le chargement,, Ce compartiment peut (si le ^bateau est télécommandé) 25 contenir aussi l'équipement radio (non représenté) assurant le changement de position de voile et de gouvernail, afin de maintenir l'engin sur son trajet désiré. Lorsque le bateau de la figure 3 est en équilibre vertical, la poussée d'immersion exercée vers le haut au centre 30 correspondant et l'effort de la pesanteur agissant vers le bas sur le centre de gravité CG de l'engin sont sur une même ligne verticale et l'engin ne présente pas de tendance à s'incliner. Comme indiqué par la courbe 22 de la figure 4, à l'angle d'inclinaison nul, il n'y a pas de couple de redressement qui, du reste, 35 n'est pas nécessaire. Lorsque l'engin est incliné d'un angle faible vers la - droite, tel qu'indiqué par la figure 3 par exemple, du fait du 70 02849 3 2029563 profilage en radeau de la coque 10, l'a quantité d-' eau déplacée sur la droite par la coque 10 est supérieure à celle déplacée à sa gauche et le centre de poussée est déplacé sur une nouvelle position ClB?o L'effort exercé vers le haut sur ce nouveau centre de 5 poussée c'B' et l'effort vers le bas exercé sur le centre de gravité CG forment un couple de redressement tel que représenté par la. partie de la courbe 22 située au-dessus de l'axe horizontal de la figure 4» Lorsque l'inclinaison augmente, le couple de redressement est d'abord proportionnel à l'angle d'inclinaison» Ceci résulte 10 du fait qu'aux faibles angles d'inclinaison, le centre de poussée de l'eau déplacée est amené horizontalement au-delà du centre de poussée de la position verticale du bateau» Pour les faibles angles d'inclinaison, la ligne verticale passant par le centre instantané de poussée C'B' et la ligne inclinée passant par le centre de çra-15 vité et le centre du bateau se rencontrent en un point M, que l'on appellera le métacentre. Aussi longtemps que le centre de gravité du bateau est situé très en dessous du métacentre, le bateau est stable pour de faibles angles d'inclinaison, que la position du centre de poussée (centre de gravité de l'eau déplacée) soit quelque 20 peu supérieure ou inférieure au centre de gravité» Cependant, au fur et à mesure que l'inclinaison devient plus élevée, le couple de redressement passe par un maximum, puis décroît vers zéro, lorsque le centre de poussée de l'eau déplacée revient en direction horizontale» On atteint bientôt un point, généralement pour un 25 angle d'inclinaison sensiblement inférieur à 90°* lorsque l'effort agissant sur le centre instantané de poussée et l'action de la pesanteur sur le centre de gravité dit bateau créent un couple dont le sens tend à incliner le bateau davantage, comme représenté par la partie de la courbe 22 de la figure 4, qui est située 30 au-dessous de l'axe horizontal» On notera que la courbe 22, lorsqu'elle atteint à nouveau zéro, à environ l80°, ne revient jamais à des valeurs positives, ce qui signifie que, dès qu'un engin tel que celui représenté sur la figure 3, a chaviré, il ne peut se redresser de lui-même» Avec un contrepoids plus lourd, tel que 35 celui représenté en 23 sur la figure 3, le bateau peut se redresser lui-même pour des angles d'inclinaison quelque peu plus élevés, tel qu'indiqué par la ligne 26 en pointillés de la figure 4» Cependant, le bateau même ainsi lesté présente, pour des angles d'inclinaison suffisamment grands, un couple négatif ou de chavi 70 02849 4 2029563 rement, comme représenté par la partie, de la courbe 26 située en dessous de l'axe horizontal, et oe bateau est «lors dans l'impossibilité de se redresser par lui-même. La figure 1 représente un engin qui ne présente pas 5 de moment négatif ou de chavirement, quel que soit l'angle d'inclinaison. La coque 10 comprenant le compartiment 20, comporte le pont 14, le fond 18, l'élément combiné de dérive et de gouverne 16, et le contrepoids 23, ces éléments étant identiques à ceux des figures 1 et 3. Ce dispositif de la figure 1 comporte une 10 embase 28, pouvant tourner par rapport à la coque 10 et qui est en saillie sur le pont 14. Un organe de traverse 30 est fixé par son centre au sommet de l'embase 28. Les extrémités de cette traverse 30 sont recourbées pour se raccorder aux extrémités inférieures de flotteurs ou organes de flottaison 32, 33 qui sont de 15 construction rigide. Les extrémités supérieures de ces flotteurs 32, 33 sont liées entre elles par une seoonde traverse 34. Ces flotteurs 32 et 33 sont des élémehts courbes identiques, dont les côtés concaves sont en regard. Ces éléments 32, 33 constituent également des voiles, dans la réalisation décrite, tels que repré-20 sentés sur la figure 2* leurs sections transversales sont à profil aérodynamique, avec bord d'attaque arrondi- et bord de fuite aigu, tout en étant symétriques par rapport aux lignes de centre passant par les bords aigus. Ces flotteurs 32 et 33 constituent des voiles, la rotation de l'embase 28 entraine la rotation, par 25 rapport à la coque 10, de la voilure constituée par ces flotteurs, sans changer leur disposition réciproque. Cette rotation peut être obtenue à la main, ou par un moteur (non représenté) situé dans le compartiment 20 et relié à l'embase 28 par engrenage ou dispositif mécanique analogue (également non représenté). Lorsque le bateau de. 30 la figure 1 est incliné, son couple de redressement augmente et diminue comme représenté par la courbe 36 de la figure 4. Ce couple de redressement ne devient jamais négatif parce que la force ascendante de-poussée réalisée en combinaison par la coque 10 et les flotteurs 32, 33» lorsque ceux-ci sont immergés, associée à l'effort 35 descendant de la pesanteur exercée sur le centre de gravité du bateau, ne donne que des couples de redressement, quel que soit l'angle d'inclinaison. Comme indiqué, au point d'inclinaison 180P d€? la courbe 36 de la figure 4, le couple dç redressement est nul. 70 02849 5 2029563 C'est-à-dire que le bateau incliné exactement à 180° ne pourra, en atmosphère et en eau absolument calmes, que rester dans cette position et ne se redressera pas de .lui-même. Cependant, la flot-tabilité des flotteurs 32, 33 est plus que "suffisante pour suppor-5 ter la totalité du bateau, en conséquence, la plus légère variation d'inclinaison l'écartant de la position 180° entraînera le redressement du bateau de lui-mêmeLa courbe 38 correspond à un contrepoids 23 légèrement plus faible. On voit que lorsque ce contrepoids plus faible 23 est utilisé, le bateau peut encore se 10 redresser de lui-même. Cependant, si ce contrepoids 23 est trop petit, le mouvement de redressement peut devenir nul ou même négatif pour des angles d'inclinaison voisins de 90°, Le contrepoids doit donc être convenablement déterminé. Il est également possible qu'un bateau à contrepoids 1 15 insuffisant soit stable en position de repos sur l'eau, pour un angle d'inclinaison un peu supérieur à 90°, le flotteur 32 étant au contact de l'eau et le contrepoids 23 étant soulevé hors de l'eau, comme représenté sur la figure 5, Ceci résulte de la 1 flottabilité trop élevée de la ooque 10 relativement à la masse 20 du bateau. La flottabilité de la coque doit donc être telle que lorsque l'un ou les deux flotteurs 32 sont au contact de l'eau, le centre de gravité CG du bateau soit situé au-delà du centre instantané de poussée CB en direction l'écartant du flotteur 32, pour éviter cette position stable inacceptable du bateau. Si la 25 flottabilité de la ooque 10 est plus faible, celle-ci s'enfoncera davantage dans l'eau (figure 5) et le centre instantané de flottaison se déplacera vers la droite de la figure 5* de sorte que le centre de gravité sera à gauche (au lieu d'être à droite) du centre Instantané de poussée, et les efforts du poids agissant 30 sur le centre de gravité, et de la poussée sur le centre de flottaison redresseront le bateau. On a constaté que le poids total du bateau en charge doit être voisin mais non inférieur à deux fois la flottabilité totale, lorsqu'il est immergé au ras du pont. Le balest doit être augmenté pour assurer ce poids. 35 Un bateau autoredressable tel que représenté sur la figure 1 peut avoir les dimensions suivantes s 70 02849 6 2029563 - diamètre de coque circulaire 2,75 m - chargement nominal 455 kg - déplacement normal 815 kg _ flottabilité totale de la coque 1630 kg - hauteur de voilure au-dessus du pont 60 cm - hauteur de voilure au-dessus de la ligne de flottaison 12 cm - profondeur de la dérive au-dessous du pont 1,65 m ■» profondeur du centre de gravité 37 cm hauteur de la voilure au-dessus du mat- 2,60 m - envergure totale des deux éléments de voilure 5,76 m - rayon de courbure de l'élément de voilure 1,85 m - corde.de l'élément de voilure 92 cm - épaisseur du profil de voilure 27» 5 cm -- déplacement calculé de voilure 1020 kg 15 Pour éviter qu'il ne puisse rester de façon stable dans la position indiquée sur la figure 5, le bateau ayant ces dimensions doit avoir un poids nominal approximatif de 815 kg. Si ce bateau n'atteint pas en charge ces 815 kg» il doit être lesté à ce poids. Un poids plus élevé nécessiterait un bateau 20 plus grand et d'autres dimensions. L'invention n'est évidemment pas limitée aux réalisations décrites et peut recevoir de nombreuses modifications et variantes. 70 02849 7 2029563 REVENDICATIONS 1 - Engin flottant autoredressable comprenant# une coque ayant un pont et un fond, un contrepoids fixé à ce fond, cet engin étant caractérisé par un flotteur fixé en surélévation 5 sur le pont, la flottabilité de la coque et de ce flotteur et la masse du contrepoids étant proportionnées de sorte que ce bateau est autoredressable sensiblement pour toutes ses positions dans l'eau. 2 - Engin selon la revendication 1, dans lequel 10 ledit flotteur est rigide et de forme telle qu'il constitue une voilure. 3 - Engin selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ledit flotteur comprend un organe allongé à section transversale aérodynamique. 15 ^ - Engin selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit flotteur comprend au moins deux éléments allongés et incurvés, ayant chacun des sections transversales aérodynamiques, les côtés concaves de ces éléments se faisant face. 20 5 Engin selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant, une ooque analogue à celle d'un radeau, ayant un pont et un fond, une embase fixée à ladite coque, un flotteur fixé sur ledit piédestal, un organe combiné de dérive et de gouverne, fixé audit fond, un contrepoids fixé sur cet 25 organe, la flottabilité de la coque et du flotteur et le poids dudit contrepoids étant proprotionnés de sorte que cet engin est autoredressable, pour sensiblement toutes ses positions dans l'eau.