Brevet FR2135524A1 — publié le 19721222

Secteur de la Technique La présente invention a pour but la réalisation d'un hydroglisseur à flotteurs mobiles propulsé par un ou plusieurs moteurs aériens ou marins ; il est susceptible de se déplacer à grande vitesse sur un plan d'eau calme ou agitée. Elle vise à obtenir des possibilités de transport maritime ayant des caractéristiques de fonctionnement supérieures à celles des hydroglisseurs classiques et concerne également de ce fait tous les autres types de bateau à grande vitesse. Etat de la Technique L'idée d'engins à moteurs évoluant à grande vitesse à la surface de l'eau a fait l'objet de nombreux projets ou réalisations dont nous ne citerons que les principaux - L'hydroglisseur classique Cette formule déjà ancienne n'a pas donné de résultats valables sur plan d'eau agitée en raison de son manque de stabilité et d'amortissement aux grandes vitesses. - Le bateau à flotteurs escamotables liés élastiquement à la coque : Les conceptions imagines jusqu ici ne semblent pas avoir dépassé le stade du projet. A l'arret, les flotteurs n'étant pas capables de sustenter à eux seuls l'ensemble du bateau, sont nécessairement de petites dimensions et incapables de ce fait de fonctionner correctement en hydroglissage sur plan d'eau agitée. - Les vedettes rapides et catamarans Ces types de bateau atteignent des vitesses élevées sur plan d'eau calme allant jusqu'au déjaugeage partiel à partir duquel ils deviennent instables. Par ailleurs sur plan d'eau agitée, l'instabilité apparait pour des vitesses relativement faibles et le manque d'amortissement limite les possibilités d'utilisation. - Le bateau à coussin d'air Outre la complexité du système de sustentation occupant une part importante du volume de l'ensemble, il subsiste des problèmes de friabilité et de vulnérabilité des jupes souples ainsi que des problèmes de stabilité. A noter également un manque de contrôle de pilotage à faible vitesse et à l'arrêt lorsque le véhicule est en sustentation. - Bateau à surfaces sustentatrices immergées : Le fonctionnement à grande vitesse de certains de ceux-ci est assujetti à des systèmes d'asservissement électroniques dont d-pend la sécurité. Dans ce principe de bateau, les tirants d'eau sont obligatoirement impor- tants ; les éléments sustentateurs immergés et leurs supports sont des éléments vitaux et délicats exposés aux chocs dus à la rencontre des corps morts flottants ou immergés. But de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et vise ne tannent à obtenir les résultats suivants - Ne pas faire dépendre le fonctionnement et la sécurité de systèmes complexes, onéreux et vulnérables. - Assurer une bonze stabilité longitudinale et transversale dans toute la gamme de vitesse. - Aboutir à une conception semple et fiable. - Atteindre des vitesses élevées sur plan d'eau agitée sans provoquer d'accéléra- et verticale tion en tangage en roulis3,tprohibitives pour le confort des passagers ou du frit. Moyens mis en oeuvre A cet effet, les figures 1 - 2 et 3 représentent respectivement une vue de profil, une vue en plan et une vue de face de l'hydroglisseur. La figure 4 représente un moyen comu de moteurs auxiliaires à hélices marines situé s en arrière des rangées de flotteurs et en position de fonctionnement ils permettent à l'hydroglisseur de se déplacer et de manoeuvrer en tous sens à petite vitesse. En position de repos, ce ou ces moteurs sont escamotés comme illustré dans la figure 1. La figure 5 représente une vue de profil. d'un flotteur quelconque et la cinématique de liaison à la structure. Les figures 6, 7 et 8 représentent respectivement les coupes transversales partielles montrant lessystenes de leviers et articulations avant, central et arrière du flotteur. L'hydroglisseur objet de l'invention consiste en une coque 1 montée sur deux rangées parallèles et latérales de flotteurs 2 disposés en file l'une à droite et l'autre à gauche. La propulsion de l'ensemble est assurée par des hélices aériennes carénées 3 mues par des moteurs 4. L'orientation est assurée par des dérives ariennes avec plan fixe 6 et volet mobile 7. La propulsion peut également être assurée par tous autres moyens conrns aériens tels qu'hélices classiques, réacteurs, turbo-propulseurs, fusées etc... Dans c@ asque rangée 2, les flotteurs 5 sont mobiles et indépendants les uns des autres, mais leur disposition en file et emboîtes les uns dans les autres constitue ure paroi pratiquement continue intéressant une longueur supérieure ou égale à la longueur le la cossue. Leurs dispositions relatives en incidence sont conçues - telle sorte nue pour un flotteur quelconque en position haute, sa partie basse arrière est touJours située au dessous a'e l'avant du flotteur qui le suit même si ce dernier est en position basse. Chaque flotteur est relié > la coque par des ensembles de leviers 8, 9 et 10 articulés aux points fixes de structure 11, 12 et 13 dont les articulations 14, 15 et 16 sont les liaison' au flotteur et les articulations 17, 18 et 19 celles des bielles de conjugaison 20 et 21. L'amortisseur oléopneumatique 22 est articulé en 23 à l'ensemble de leviers 8 et en z à l'ensemble de leviers 9. Les jupes structurales fixes continues 25 solidaires de la coque servent se supporta et d'enceintes de protection aux systèmes de liaison cinématiques des flotteurs. Pour chèque flotteur soumis aux poussees hydrodynamiques, l'ensemble de son dispositif de liaison aux jupes fixes 25 constitue un système de parallélogrammes déformables permettant une course d'enfoncement dans un même plan. La liaison cinématique de l'ensemble est conçue ae telle sorte qu'il est possible d'obtenir une incidence constante au variable en fonction de la course des flotteurs. Si la nécéssité l'exige il est possible de prévoir, en variante-, un système d'asservissement de l'angle d'incidence des flotteurs en fonction de la vitesse par rapport a l'eau. une réalisation faisant appel N des moyens classiques connus peut être donnée à titre d'exemple ; elle consiste à monter chaque flotteur en bascule autour de l'articulation 12 prise comme centre de rotation. la figure 9 représente un schéma de fonctionnement de ce système dans lequel l'articulation 11 et l'articulation 13 sont montées sur des paHers mobiles, 26 et 27 coulissant dans ries glissières fixes, 28 et 29 en forme d'arc de cercle uont l'articulation 12 es le centre de ce cercle. Les paliers mobiles 26 et 27 étant respectivement solidaires des vérins hydrauliques e double effet 30 et 31 relis respectivement à la structure fixe par des articulations 32 et 33. Le fonctionnement de l'asservissement est le suivant Une petite hélice marine 34 et son transmetteur d'indication de vitesse 35 sont tirés dans l'eau au moyen d'un fil conducteur 36 relié à un enrouleur d'escamotage 37 fixé à la structure de l'hydroglisseur. L'indication de la vitesse de cette hélice est transmise au dispositif électrique 38 lequel transmet au vérin électrique à double effet 39 un ordre de course corresponda@te ; cette course est transmise à son tour à un transmetteur hydraulique à double effet 40. Un snsemble de tubulures hydrauliques 41 aboutit à tous les vérins 30 et 31 de tous les flotteurs de l'hydroglisseur. Pour chacun des flotteurs le schéma montre que pour une course donnée du vérin transmetteur 40 dans un sens ou dans l'autre correspondent des courses aux vérins hydrsuliques 30 et 31 de telle sorte que pour une montée de l'articulation 11 correspond une descente de même valeur de l'articulation 13 et vice-versa. Le flotteur concerné se met systématiquement à l'incidence donnée à chaque instant par la vitesse de l'hélice immergée 34. Le mode de propulsion et de direction peut cotre marin au lieu d'être aérien, cette variante est illustrée par la Figure 10 représentant une vue de profil de l'hydroglisseur ainsi équipé ; la rangée de flotteurs gauches étant supposée enlevée et la-coque échancrée localement pour mieux montrer l'ensemble du dispositif de propulsion. Pans cette vue, les repères 42 - 43 - 44 et 45 représentent respectivement le moteur, l'arbre de transmission, l'hélice marine et le gouvernail, les autres composants de l'hydroglisseur restant les mêmes que ceni déjà décrits. En cas de voues énormes ou pour toutes autres raisons rendant impossible le fonctionnement en hydreglissage, l'hydroglisseur peut fonctionner corne un bateau ordinaire ; dans ce cas il utilise~le mode de propulsion à sa disposition et qui peut être soit le moyen normal de propulsion aérien ou le dispositif de propulsion auxiliaire marin lorsque l'hydroglisseur est équipé de ces dispositifs. il emploiera son dispositif normal de propulsion marin lorsque l'hydroglisseur ne sera équipé que de ce seul dispositif de propulsion. Pour fonctionner comte un bateau ordinaire, il y a lieu de mettre tous les flotteurs à l'incidence minimum ; à cet t effet le pilote peut passer de la commande d' asservissement automatique déjà décrite à une commande manuelle ; pour ce faire il agit sur le sélecteur 46 mis à sa disposition lequel isole l'hélice 34 et le transmetteur de vitesse 35 et permet d'agir directement sur le dispositif électrique 38 pour mettre tous les flotteurs à l'incidence minimum. Le fonctionnement de l'ensemble de l'hydroglisseur suivant irinvention est le suivant : A l'arrêt la coque est maintenue au dessus de l'eau par la poussée hydro- statique des deux raites de flotteurs avec une grande stabilité longitudinale et transversale. Au ralenti ou à petite vitesse l'ensemble se cohorte comme un bateau ordinaire avec une propulsion et une direction soit aérienne soit marine. Pour les vitesses élevées, deux phases sont à considérer : celle de la rise en vitesse jusqu'au déjaugeage partiel des flotteurs où la trainée augmente fortement avec la vitesse, et la phase grande vitesse où les fonds de flotteurs travaillent en surface glissante et amortie sur la surface de l'eau et où la traînée Gimime avec la vitesse pour croître de nouveau ensuite aux très grandes vitesses. Ce phénomène peut etre représenté par le diagramme Figure 11 dans lequel la courbe 47 représente la trainée de l'hydroglisseur en fonction de la vitesse, la courbe 48 la puissane disponible, le point 49 le point de vitesse maximum en fonction de la puissance disponible en croisière. t grande vitesse, on notera donc les caractéristiques suivantes : - La disposition géncrale de ltensemble de l'hydroglisseur permet aux vagues de sillage de ne rencontrer aucun obstacle et notamment de ne pas entrer en contact avec le fond de coque, celui-ci étant suffisamment éloigné.de la surface de l'eau. - La masse d'air compri@e entre le fond de coque et les flancs internes des rangées de flotteurs joue un rôle d'amortissement venant compléter celui des liaisons élastiques à absorption d'énergie des flotteurs. - Les chocs dis à la rencontre des corps morts flottants sur les rangées de flotteurs peuvent être facilement absorbés sans dommage pour l'hydroglisseur ce risque n' existe pas pour les autres parties de l'hydroglisseur lorsque celui-ci est doté de moyens de pronulsion et de direction aériens. - Les fonds de flotteurs ont des sections transversales visibles dans les figures 6, 7 et 8 telles qu'aux grandes vitesses, l'air arrivant à l'avant pénètre en coin entre le fond de flotteur et la surface de l'eau et forme une pellicule favorisant le phénomène d'aéroglissement. - La sustentation est assurée par les flotteurs dont l'incidence appropriée des fonds offre des zônes de poussée hydrodynamiques réparties sur toute la longueur des rangées de flotteurs ctest a-dire sur une longueur pouvant aller jusqu'à être supérieure à, celle de la coque. Dans ces conditions, les fonds de flotteurs ne prennent appui que sur les sommets d'ondulation de vagues d'où des hauteurs de chute et des courses d'amortissement relativement faibles. Le franchissement des vagues importantes est réduit au franchissement de sonnets de v~ùes, celui-ci étant d'autant plus facile que la vitesse est plus grande. REVENDICATIONS 1- Hy Hydroglisseur à un ou plusieurs moteurs constitué par une coque montée sur 2 rangées latérales de flotteurs. l'une à gauche, l'autre à droite, chaque flotteur étant lié à la coque par un dispositif élastique a absorption d'énergie et de telle sorte que les flotteurs assurent la sustentation de l'ensemble en maintenant la coque à une certsine distance au dessus de l'eau tant à l'arrêt qu'en marche. A l'art la sustentation est assurée par la poussêe hydrostatique des flotteurs. En marche et à partir d'une vitesse suffisante, les flotteurs déjaugent progressivement jusqu'à fonctionner en hydroglissage, la sustentation étant alors assurée par la poussée hydrodynamique sur les fonds de flottes, ces derniers avant une forme et une incidence appropriées. Le nombre de rangées de flotteurs peut Qtre supérieur à deux. 2- Disposition selon la revendication 1 : Caractérisée par le fait que - Les rangées de flotteurs et leurs enceintes formées par les jupes fixes constituent des parois pratiquement continues. Bien qu' il y ait un intérét évident à ce que ces rangées soient les plus longues possible, donc de longueur supérieure à celle de la coque, il est possible aussi de les concevoir de longueur inférieure. - Les flotteurs au nombre de deux ou plus par rangée sont emboités les uns dans les autres avec des jeux minimum et suffisants pour permetttre leurs débatte- ments. - La disposition des fonds de flotteurs est telle que la partie basse arrière de chaque fond de flotteur se trouve toujours située au-dessous de la partie avant du fond de flotteur qui le suit et céci quelques soient les courses d'enfoncement des flotteurs. - Chaque flotteur est lié à la coque par un dispositif de liaison cinimatique indépendant, permettant des courses d'amortissement dans un même plan ; cette liaison est conçue de façon à obtenir une incidence constante, ou variable sn fo ction-*e la course des -flotteurs. 3 Disposition selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait, - qu'aux grandes vitesses les rangées de flotteurs sont sustentées sisultansent sur rlusieurs crêtes de vagues d'où il résulte que le franchissement des vagues importantes est réduit au franchissement de sommets de vagues. Dans ces conditipns chaque flotteur peut avoir une longueur propre très inférieure à la longueur d'ondulation de vague et une course d'amortissement très inférieure à la hauteur de vague. - que la disposition générale donne une grande stabilité longitudinale et transversale dans toute la gamme de vitesse. - que la masse d'air comprise entre le fond de coque et les parois internes des rangées de flotteurs joue un rôle d'amortissement venant compléter celui des liaisons cinématiques à absorption d'énergie des flotteurs. 4- Disposition selon les revendications I à 3, caractérisée par le fait que - Le dispositif de propulsion est un moyen connu quelconque aérien à hélices carénées ou hélices classiques ou réacteurs ou turbo propulseurs ou fusée etc... - - i, dispositif d'orientation en direction est également un dispositif aérion connu quelconque par exemple des dérives avec plans fixes et plans mobiles. Trn dispositif de direction immergé peut également être envisagé avec escamotage en cas de choc. 5- Disposition selon les revenlications I à 4, coractérisée par le fait - qu'un dispositif auxiliaire orientable et escamotable marin peut être immergé dans le but d'effectuer, à faible vitesse, de la marche avant1 de la marche arrière et permettre l'orientation en direction. - qu'aux grandes vitesses ce dispositif est escamoté. 6 - Disposition selon les revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les sections transversales des fonds de flotteurs sont telles qu'aux grandes vitesses l'air arrivant par l'avant pénètre entre le fond de flotteur et la surface de l'eau et que la pellicule d'air prise en sandwich diminue notablement le coefficient de frottement, phénomène connu sous le nom d'aéroglissement. 7- Disposition selon les revendications 1 à 3 et revendication 6, caractérisée par le fait que la propulsion et l'orientation en direction peuvent être réalisées à l'aide de moyens marins pour toute la gamme de vitesse. 8- Dispoaition selon les revendications 1 à 7, catactérisée par le fait que l'incidence des flotteurs peut être, si nécessaire, variable et asservie en fonction de la vitesse par rapport 9 l'eau. - Disposition selon les revendications 1 à 6 et la revendication 8, caractérisée par le fait que ou immergés - Les chocs dis le rencontre des corps morts flottants#peuvent etre facilement absorbés sans dommage pour les flotteurs et par le ou les gouvernails esca motables immergés s'ils sont utilisés. Par ailleurs aucun autre organe ne peut être sujet à la rencontre de corps morts flottants. - les vagues de sillage ne rencontrent aucun obstacle et en particulier n'entrent pas en contact avec le fond de coque. 10 - Disposition selon les revendication 1 à 9, caractérisée par le fait qu'en cas de vagues énormes ou toutes autres raisons rendant impossible le fonctionnement en hydroglissage, l'hydroglisseur peut fonct onner comme un bateau ordinaire. Pour s7 propulsion il utilisera, suivant le cas, soit ars moyens normaux de propulsion aériens ou éventuellement ses moyens auxiliaires marins lorsque l'hydroglisseur est doté de ces disoo sitifs ; propulsion, soit ses moyens normaux de propulsion marins lorsque l'hydroglisseur est doté de ce seul dispositif @e propulsion. Lorsque l'hydroglisseur est doté d'un dispositif permettant de faire varier l'incidence des flotteurs et qu'il y a lieu aie fonctIonner comme un bateau ordiraire, le pilote a la possibilité de mettre les flotteurs à l'incidence minimum pour réduire la trainée hydrodynamique.