Brevet FR2095243A1 — publié le 19720211

i. 2095243 La présente invention concerne les palmes de natation qu'on fixe aux pieds utilisées par les nageurs sportifs, les plongeurs sans scaphandre, les plongeurs professionnels et autres, de façon à augmenter la vitesse et l'efficacité de leur propulsion dans 5 l'eau. On a déjà proposé de disposer des orifices, des ouvertures ou des passages dans'l'aile d-'une palme pour obtenir des avantages tels - qu'une propulsion accrue, une turbulence réduite, et une traînée réduite. Des dispositifs de ce type sont décrits dans les 10 brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 3.032.787, n° 3.055.025 et n° 3.183.529. Cependant, autant qu'on puisse le savoir, on n'a jamais proposé de créer des jets d'eau évacués vers l'extérieur par la région du bout de l'aile, dans la; direction opposée à celle du lo-15 gement du pied. De façon plus particulière, autant qu'on le sache, on n'a pas proposé de faire passer l'eau depuis le haut de l'aile, au voisinage du logement du pied, à travers des passages vers des ouvertures de sortie d'eau ou d'évacuation de jets formées au bout de l'aile et dirigées en direction opposée à la direction du lo-20 gement du pied-.' Un tel emplacement pour les ouvertures d'évacuation des jets donne les avantages considérables décrits plus loin. La palme comprend une aile pouvant servir à propulser le nageur dans l'eau, des moyens pour fixer 1'aile au pied d'un nageur, et des passages et des orifices qui, lors du déplacement vers le 25 bas du pied d'un nageur faisant face vers le bas, font sortir des jets d'eau du bout de l'aile en direction opposée à celle du logement du pied. De façon plus particulière, il y a des ouvertures d'entrée ou des godets à eau de section relativement importante dans le haut de l'aile au voisinage de l'extrémité interne du lo-30 gement du pied, et des ouvertures d'évacuation d'eau ou de sortie de section relativement faible au bout de l'aile. Des passages ou buses traversent toute-l'aile depuis les ouvertures ou bouches d'entrées jusqu'aux ouvertures d'évacuation de jet ; leur section diminue vers les ouvertures d'évacuation d'eau de _façon à y former 35 une évacuation en jet à grande vitesse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre faite en relation avee les dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est une vue en élévation latérale en coupe par-40 tielle selon un plan longitudinal, montrant la palme montée sur le 70 28454 2. 2095243 pied se déplaçant vers le bas d'un nageur qui nage en regardant vers le fond. La figure 2 est une vue de dessus de la palme. La figure 3 est une coupe longitudinale centrale selon la 5 ligne 3-3 de la figure 2, et Les figures 4 et 5 sont respectivement des coupes transversales selon les lignes 4-4 et 5-5 de la figure 2. Dans le présent mémoire et dans les revendications, le "haut de l'aile" désigne la partie de l'aile de la palme qui est la plus 10 élevée lorsque le porteur est debout sur le sol. De façon analogue, "le dessous de l'aile" est la partie la plus basse lorsque le porteur est en position debout. On ne décrit ici qu'une seule palme, mais il faut comprendre que la palme pour l'autre pied est i-dentique ou sensiblement identique à celle décrite et représentée. 15 Toutes les figures, sauf la figure 1, montrent la palme dans sa position naturelle (sans tension ni fléchissement). En se reportant en premier lieu aux figureê 2 et 3, la palme représentée comprend une aile 10 qui peut être fixée par des moyens de montage 11 sur tin pied 12 (figure 1) du nàgéur. Lesmoyensde 20 montage 11 permettent à l'aile 10 d'être dé façon (générale dans un plan perpendiculaire à la jambe du porteur lorsque celui-ci est debout sur le sol ou sur une autre surface de support. L'aile s'éloigne de la cheville du porteur dans le prolongement et à l'exté-tieur. du cou-de-pied et des orteils. 25 De façon souhaitable, les moyens de montage 11 comprennent des parois 13 définissant un logement ou une chambre 14 pour le pied, pouvant recevoir les orteils et le cou-de-pied du pied 12. Il faut considérer qu'on peut ajouter d'autres parois (non représentées) pour enfermer la cheville et/ou le talon. 30 Dans le mode de réalisation représenté, une courroie de ta lon 15 entoure le talon du porteur et se fixe à ses extrémités, par des attaches réglables, à des pattes ou oreilles 16 solidaires des qôtés des parois 13. Des nervures latérales 17 sont disposées le long des bords 35 latéraux de l'aile 10 et des parois 13. Les parties d'extrémité des nervures latérales 17, peuvent être parallèles l'une à l'autre, confine représenté sur la figure 2, mais leurs régions ceritrales divergent sensiblement dans la direction qui les éloignent de la cheville du porteur. Ainsi, l'aile 10 devient sensiblement plus 40 large que les moyens de montage 11. bad okiqihal 70 28454 3- 2095243 Montés à intervalles réguliers entre les parties avant des nervures latérales 17 se trouvent des nervures intermédiaires 18. Celles-ci sont parallèles entre elles et s'étendent en avant depuis les parois 13 qui définissent le logement du pied 14. De fa-5 çon plus particulière, les nervures intermédiaires 18 s'étendent en avant des parties qui logent les orteils des parois 13. Dans le mode de réalisation représenté, il y a deux nervures intermédiaires 18 et l'espace entre les nervures est à peu près égal à l'espace entre chacune des nervures et la nervure latérale voisine 10 17. L'aile 10 comprend, en plus des diverses nervures, une paroi inférieure 20 qui couvre la totalité du fond et de la partie avant de la palme. Cette paroi 20 se termine par une partie épaissie 21 (figure 3) dans la partie inférieure de la paroi 13. La paroi in-15 férieure 20 s'étend ainsi vers les parois 13 pour définir le logement du pied. Une paroi supérieure 22 est distante de la paroi inférieure 20 et couvre toute la partie de l'aile 10 située en avant des bords de la paroi supérieure 23 représentés sur les figures 2 et 3. 20 Ces bords 23 sont distants d'une distance notable en avant des parois 13. En se référant plus particulièrement aux figures 4 et 5, chacune des parois supérieure et inférieure 22 et 20 est solidaire de toutes les nervures 17 et 18, ces nervures servant à maintenir 25 les parois 20 et 22 distantes l'une de l'autre comme représenté. Les nervures 17 et.l8 s'étendent non seulement entre les parois mais s'étendent aussi au-dessus et au-dessous des parois de façon à augmenter la résistance des nervures et à former des moyens de déviation ou de déflexion pour guider l'eau qui s'écoule le long 30 des surfaces extérieures des parois 20 et 22. Comme représenté sur la figure 4, les nervures 17 et 18 sont relativement larges et épaisses dans les régions voisines des parois 13. Depuis ces parties épaisses, les nervures s'inclinent progressivement en.direction avant et deviennent plus petites com-35 me représente sur la figure 5. Ainsi les parois 20 et 22 deviennent progressivement plus proches l'une de l'autre et de plus les parties de l'aile éloignées du logement du pied sont plus souples que les parties qui en sont .voisines. Les parties 20 et 22 et les nervures 17 et 18 coopèrent en-40 semble pour former trois passages en forme de busës 24, 25 et 26 70 28454 4. 2095243 (figures 3 à 5)» Le passage 24 a une section de forme générale rectangulaire et est délimité par une nervure latérale 17 et la nervure intermédiaire voisine 18 et par des parties des parois supérieure et inférieure 22 et 20 qui s'étendent entre ces nervures. 5 De façon analogue, le passage 26 est délimité par l'autre nervure 17 et la nervure intermédiaire voisine 18 et entre des parties des parois supérieure et inférieure 22 et 20 qui s'étendent entre ces nervures. Le passage central 25 est formé par les deux nervures intermédiaires 18 et par des parties des parois supérieure et in-10 férieure 22 et 20 qui s'étendent entre ces nervures. Puisque les parois 20 et 22 sont distantes l'une de l'autre d'une valeur plus grande près des parois 13, les passages des buses 24, 25, 26 ont une section relativement grande près de ces parois. La section des passages 24 - 26 diminue progressivement dans 15 la direction opposée aux parois 13, en devenant minimum près des bouts de l'aile (c'est-à-dire près des parties les plus éloignées des chevilles du porteur). Ainsi, sur la figure 5, chacun des passages 24 - 26 est représenté relativement large mais fin (c'est-à-dire qu'il n'y a qu'une faible distance entre les parties opposées 20 des parois 20 et 22). Les extrémités des passages 24 - 26 éloignées des parois 13 constituent des ouvertures de sortie ou d'évacuation d'eau ou des orifices 27 (figure 3) dirigés vers l'avant en direction opposées des parois 13. En d'autres termes, ces ouvertures d'évacuation 25 d'eau ou orifices 27 dirigent l'eau de façon générale dans le plan de la partie formant le bout de l'aile 10 loin du pied et de la cheville du porteur. Les autres extrémités des passages 24 - 26, qui sont les plus proches des parois 13, constituent des entrées d'eau ou des bou-30 ches 28. Les orifices d'entrée d'eau ou bouches 28 sont de façon générale tournés vers le haut lorsque le porteur est debout sur u-ne surface de support, c1 est-à-dire que les orifices sont tournés vers le haut en faisant un angle d'environ 90° avec la direction face aux ouvertures d'évacuation d'eau 27 lorsque le porteur est 35 debout sur cette surface. Lorsque le porteur nage dans l'eau en regardant vers le bas, le mouvement vers le bas de la jambe et du pied fait entrer l'eau dans les bouches 28 ; elle suit une courbe douce (formée par les parties de parois 29 et 30 de la figure 3) vers le bout, de l'aile ets'évacue par les ouvertures 27. Non seule-40 ment l'eau passe le long de la courbe douce, mais elle accélère 70 28454 5. 2095243 aussi rapidement du fait de la section des passages 24 - 26 qui décroît progressivement, le résultat étant la création efficace de trois jets d'évacuation à grande vitesse loin de la cheville du porteur. 5 La palme entière, sauf le ruban de talon 15 et l'attache associée, est moulée en une seule pièce en matériau élastomère, par exemple en caoutchouc naturel ou synthétique. Le matériau élas tomère doit être suffisamment dur pour empêcher une déformation excessive. Par exemple, la dureté Shore peut être voisine de JO. 10 La palme de l'invention se caractérise par l'avantage que, malgré la présence des passages 24 - 26, on peut facilement en effectuer le moulage. On peut mieux comprendre le fonctionnement de la palme de l'invention en se référant à la figure 1 qui montre la palme mon-15 tée sur le pied 12 d'un porteur qui nage face au fond. La figure 1 montre la condition dans laquelle le porteur se déplace dans l'eau vers l'avant et donne simultanément un coup vers le bas avee le pied et la partie de jambe représentée sur le dessin, la direction du coup de pied étant représentée sur le dessin par la flèche "c". 20 Le déplacement vers le bas représenté crée une poussée et forme des parties de pression relativement élevées H.P.1 et H.P.2 le long de la surface tournée vers le bas" de l'aile 10, c'est-à-dire le long et au voisinage de la paroi supérieure 22. Le déplacement vers le bas entraîne aussi un certain fléchissement vers le 25 haut de l'aile surtout dans ses parties relativement voisines du bout (c'est-à-dire éloignées des parois 13). En même temps que le coup vers le bas, comme indiqué par la flèche C, le nageur se déplace dans l'eau vers l'avant et en conséquence,. l'eau s'écoule en arrière le long des parois de l'aile 30 22 et 20, comme indiqué par les flèches 31 et 32 respectivement. Un tel mouvement vers l'avant du nageur est le résultat de son coup de pied indiqué, qui crée deux effets importants décrits dans les paragraphes suivants. Le premier effet est une poussée directe de la paroi de l'ai 35 le 22 contre l'eau. Une telle poussée, lorsque la palme est dans la position de la figure 1, a des composantes verticales et horizontales e.t seule cette dernière est efficace pour assurer la propulsion vers l'avant du nageur dans l'eau. Il faut noter que la composante horizontale de la poussée directe est plus grande 40 près de la région de haute pression H.P.l car la partie de la pa- 70 28454 6. 2095243 roi 22 voisine de cette région est fortement inclinée vers le haut. Au contraire, il n'y a qu'une faible composante horizontale de poussée directe au voisinage de la région de haute pression H.P.2, puisque la palme est, dans la position de la figure 1, seulement 5 très peu inclinée au voisinage de cette région. Une fois que la palme s'est déplacée vers le bas, (depuis la position de la figure 1) et lorsque toutes ses parties sont de façon générale horizontales, il n'y a qu'une composante horizontale faible ou nulle pour la poussée directe. 10 Le second effet est différent de l'effet de poussée directe décrit plus haut et est plutôt une poussée par réaction. L'effet de poussée par réaction résulte de la conversion dé la région qui ne travaille sensiblement pas voisine de la région H.P.2 en électeur utile. Cet "éjecteur" entraîne l'écoulement de l'eau dans les 15 passages 24 - 26, comme représenté par les flèches 33, avec une action de.poussée par réaction qui s'exerce au bout de l'aile. De plus, cet "électeur" augmente l'écoulement le long des surfaces de l'aile comme indiqué par les flèches 31 et 32. Les godets d'eau (bouches ou entrées) formés par les ouver-20 tures 28 aux extrémités avant des passages 24 - 26 sont tournés dans la direction générale du mouvement de l'aile en réponse au déplacement de l'aile vers le bas indiqué par la flèche C. Ceci est dû à ce que les ouvertures 28 sont dirigées transversalement au plan de l'aile 10 (figure 3). En conséquence, la haute pression 25 de la région H.P.2 est très efficace pour assurer l'écoulement (flèches 33) dans et à travers les passages 24 - 26. L'eau entrant dans ces passages passe sur un coin arrondi (surfaces 29 et 30) et accélère alors efficacement (le long de trajets qui sont de façon générale dans le "plan" de l'aile 10), jusqu'à ce qu'elle s'évacue 30 sous forme de jets à grande vitesse à travers les orifices 27. Cette accélération résulte de la section progressivement décroissante des passages 24 - 26 lorsque les ouvertures d'évacuation ou les orifices 27 sont approchés. La direction d'évacuation du jet est opposée au pied et à la cheville du porteur, c'est-à-dire op-35 posée aux moyens de montage 11. L'eau qui gicle par les ouvertures 27 crée une poussée substantielle ayant une composante principale horizontale qui en conséquence augmente la propulsion du nageur vers l'avant. Il faut noter que cette poussée par réaction existe toujours lorsque la 40 palme est horizontale alors qu'il n'existe que peu ou pas de pous- BAS ORIGINAL 70 28454 T. 20952.43 sée directe, comme établi plus haut. Comme les ouvertures d'évacuation se trouvent au bout de l'aile, il se crée un effet d'entraînement ou de traînée du fait de l'augmentation de la surface d'écoulement sur l'aile (représen-5 té par les flèches 31 et 32). L'eau sortant des orifices 27 (flèche supérieure 33 sur la figure l) entraîne ou "frotte" sur l'eau qui passe en arrière sur les parois de l'aile 20 et 22, comme représenté par les flèches supérieures 31 et 32. Cet entraînement ou cette traînée crée une zone de pression relativement faible 10 près du bout de l'aile et cette zone de basse pression facilite l'écoulement de l'eau vers l'arrière des parois de l'aile. Il en découle qu'il y a trois couches de jets sortant à l'extérieur des parois de l'aile, comme représenté par les flèches supérieures 31-33, et ces trois couches augmentent l'action propulsive qui dépla-15 ce le nageur. En plus de ce qui précède, les jets du bout sortant des passages 24 - 26 servent à réduire la turbulence et les tourbillons présents au bout de l'aile de façon inhérente du fait de l'impulsion donnée. Ceci augmente encore le rendement de propulsion. 20 Comme les jets passent par les orifices 27 des bouts, et non à travers la paroi du fond 20, il y a une poussée relativement plus grande en direction horizontale (utile). Par exemple, sur la figure 1, la flèche supérieure 33 est beaucoup plus près de l'horizontale qu'aucune des flèches correspondantes représentant l'é-25 coulement à travers la paroi 20. D'autre part, l'évacuation en jets représentée par la flèche supérieure 33 de la figure 1 n'est pas dirigée vers une région de haute pression comme ce serait le cas si l'évacuation avait lieu par la paroi supérieure 22 voisine de la zone de haute pression H.P.l. Cependant cela n'implique pas 30 que les orifices 27 du bout ne puissent être inclinés hors du "plan" du bout de l'aile 10. Par exemple, ils peuvent être inclinés dans le sens anti-horaire sur la figure 1 en réduisant l'angle entre la flèche supérieure 33 et l'horizontale. Il faut noter que les jets des orifices 27 sont dirigés con-35 tre l'eau elle-même et non contre une quelconque partie de la palme ou à son voisinage. D'autre part, dans la technique antérieure, les jets sont dirigés sensiblement vers l'avant du bout de la palme ce qui diminue l'action propulsive créée par les jets. Lors du déplacement vers le haut du pied du nageur (non re-40 présenté), il ne se crée qu'une force propulsive relativement fai- 70 28454 8. 2095243 - - ' - ■*. ble et il ne s'effectue presque aucun travail efficace. Il faut noter cependant que la surface, supérieure entière de l'aile (comme représentée sur la figure l), c'est-à-dire la paroi inférieure 20, est lisse et ne comporte pas d'orifices qui auraient tendance à 5 créer une traînée. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 70 28454 9. 2095243 REVENDICATIONS 1 - Palme de natation, caractérisée en ce qu'elle comprend une aile pouvant servir à propulser un nageur dans l'eau, des moyens disposés à une extrémité de l'aile pour monter l'aile sur le 5 pied d'un nageur, un dispositif de prise d'eau placé sur le dessus de l'aile, et dirigé de façon à recevoir l'eau du fait du déplacement vers le bas du pied du nageur lorsque celui-ci est tourné vers le fond, le dispositif de prise d'eau étant disposé assez près des moyens de montage, des moyens d'évacuation d'eau placés 10 à l'autre extrémité de l'aile loin des moyens de montage, les moyens d'évacuation d'eau étant dirigés de façon à évacuer l'eau en direction opposée aux moyens de montage, et des passages pour conduire l'eau du dispositif de prise d'eau vers les moyens d'évacuation d'eau pour l'évacuer à travers ces derniers. 15 2 - Palme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'évacuation d'eau comprennent des orifices placés au bout extrême de l'autre extrémité de l'aile, le bout étant la partie de l'aile la plus éloignée des moyens de montage. 3 - Palme selon la revendication 1, caractérisée en ce que 20 les passages comprennent au moins un passage en forme de buse à travers l'aile, les parois de ce passage ayant une forme leur permettant d'accélérer l'eau passant du dispositif de prise d'eau aux moyens d'évacuation d'eau. 4 - Palme selon la revendication 3> caractérisée en ce que 25 le passage en forme de buse possède une section qui décroît progressivement dans la direction des moyens d'évacuation, et sur sensiblement toute la distance comprise entre le dispositif de prise d'eau et les moyens d'évacuation. 5 - Palme selon la revendication 1, caractérisée en ce que 30 l'orifice du dispositif de prise d'eau est dirigé perpendiculairement au plan de l'aile. 6 - Palme selon la revendication 5* caractérisée en ce que les parois du passage comprennent des parties qui s'incurvent progressivement adaptées à modifier la direction d'écoulement de 35 l'eau de la direction transversale au plan de l'aile à une direction sensiblement comprise dans ce plan. 7 - Palme de natation, caractérisée en ce qu'elle comprend : des parois définissant un logement pour un pied ; des première et seconde nervures latérales s'étendant vers l'avant depuis les pa- 40 rois du logement de pied, une partie des nervures au moins diver- 70 28454 10. 2095243 géant l'une de l'autre en direction opposée aux parois du logement de pied ; une nervure intermédiaire placée entre les première et seconde nervures et s'étendant vers l'avant depuis les parois du logement de pied ; une paroi supérieure associée aux nervures la-5 térales et à la nervure intermédiaire, la paroi supérieure formant la surface supérieure de l'aile de la palme, la paroi supérieure se terminant à sa partie interne relativement près des parois de logement de pied par des bords internes qui sont distants vers l'avant des parois du logeaient de pied ; et une paroi inférieure 10 associée aux nervures latérales et intermédiaire, la paroi inférieure formant la surface inférieure de l'aile de la palme, la paroi inférieure étant distante de la paroi supérieure, des parties au moins de la paroi inférieure s'étendant vers les parois du logement de pied, les parois supérieure et inférieure coopérant avec 15 les nervures latérales et intermédiaires en définissant une pluralité de passages d'eau, chacun des passages d'eau se terminant à son extrémité interne par un orifice dè prise d'eau défini en partie par les bords internes de la paroi supérieure, chacun des passages d'eau se terminant à son extrémité externe par un orifice 20 d'évacuation d'eau défini au bout extrême de l'aile entre les bords externes extrêmes des parois supérieure et inférieure, l'orifice étant dirigé à l'opposé des parois du logeaient de pied, 8 - Palme selon la revendication 7» caractérisée en ce que les parois supérieure et inférieure convergent l'une vers l'autre 25 dans la direction opposée aux parois du logement de pied, de façon à effectuer une accélération progressive de l'eau qui passe à travers depuis l'ouverture de prise d'eau jusqu'à l'ouverture d'évacuation d'eau. 9 - Palme selon la revendication 8, caractérisée en ce que ^0 les première et seconde nervures et la nervure intermédiaire diminuent de hauteur en convergeant progressivement en direction opposée aux parois du logement de pied. 10 - Palme selon la revendication 8, caractérisée en ce que la partie de la paroi inférieure qui est plus près des parois du 55 logement de pied que les bords internes de la paroi supérieure s'incurve de façon concave de façon à dévier l'eau autour d'un coin depuis les ouvertures de prise d'eau vers les orifices d'évacuation. 11 - Palme selon la revendication J, caractérisée en ce que 40 les parois du logement de pied, les nervures latérales et intermé- ÉA& ORIGINAL 1 70 28454 ii. 2095243 dlaire et les parois supérieure et inférieure sont formées en matériau élastomère en une seule pièce. 12 - Palme selon la revendication 7, caractérisée en ce que les première et seconde nervures et la nervure intermédiaire com- 5 prennent des parties qui s'étendent respectivement au-dessus et au-dessous des parois supérieure et inférieure, ces parties prolongées servant à diriger l'eau le long des surfaces externes des parois supérieure et inférieure. 13 - Palme selon la revendication 7» caractérisée en ce 10 qu'elle comprend deux nervures intermédiaires distantes l'une de 1'autre. 14 - Palme selon la revendication 7* caractérisée en ce que la section de chacun des passages d'eau a une forme rectangulaire. 15 - Palme selon la revendication 14, caractérisée en ce que 15 la configuration de la section, dans les régions de l'aile éloignées des parois du logement de pied, est plus large entre les nervures et plus fine entre les parois supérieure et inférieure.