Brevet FR2276217A1 — publié le 19760123

La présente invention concerne un dispositif pour diriger ou pilpter automatiquement une embarcation, notamment un voilier Ce dispositif comprend un gouvernail dont le safran est équipé, sur son bord de fuite, d'un volet déflecteur (flettner) dont le déplacement angulaire par rapport au safran engendre, sous l'effet de la poussée de l'eau, un déplacement angulaire de celuici en sens opposé, des moyens commandés électriquement pour devier ledit volet par rapport audit safran et un générateur des signaux électriques pour mettre en mouvement lesdits moyens de déflexion. On sait que la manoeuvre du gouvernail des embarcations requiert une force non négligeable. Ainsi, en l'absence d' une servo-commande agissant directement sur le safran du gouvernail, il devient necessaire, dès que l'embarcation dépasse un certain tonnage, d'avoir recours à un volet déflecteur (flettner) monte dans le prolongement du safran et dont la déflexion assurera le déplacement angulaire de celui-ci. En effet, l'action de ce flettner sur le safran est, en fait, comparable à celle du safran sur le bateau lui-même, c'est-à-dire qu'à une déflexion duflettner correspond une déflexion du safran en sens opposé et, en conséquence, à une rotation du bateau accompagnant celle du safran. La déflexion du flettner s'opère en général grâce à un système de transmission composé de tringles et de câbles commandés directement par la barre, notamment sur les plus petites embarcations. Dans d'autres cas, la commande de direction peut se faire par l'intermédiaire d'un moteur électrique, logé dans l'em- barcation, agissant sur le flettner également par l'intermédiaire d'une transmission mécanique à câble ou autre. Le mouvement du flettner requerant relativement peu de force, il se prête bien à la réalisation d'un système de pilotage automatique. En effet, dans la navigation, celle à voile notamment, il est avantageux de disposer d'un appareil permettant de maintenir automatiquement le bateau, soit sur un cap donné, soit selon un angle donné par rapport au vent. Dans la pratique, ce but est réalisé en reliant la commande d'entrainement du flettner à un dispositif auto-compensé qui, agissant sur ledit flettner, tendra à corriger, dans un sens ou dans l'autre, les déviations de l'embarcation de la direction choisie.En particulier, lorsqu'il s'agit de maintenir le bateau suivant un angle déterminé par rapport au vent, on utilisera avantageusement, comme élément pilote, une girouette dont l'axe de pivotement pourra agir, par l'intermédiaire d'une transmission à câbles et leviers évoquée plus haut, directement sur la déflexion du flettner. Dans d'autres installations connues, cet axe est relié au curseur d'un potentiomètre alimenté par une source électrique. Le signal fourni par ce potentiomètre sera donc fonction de la position angulaire du volet de la girouette et, en conséquence, de la direction du vent par rapport à celle du bateau. Ce signal, convenablement amplifié selon les moyens habituels sera appliqué au moteur électrique d'entrainement du flettner, comme décrit plus haut. Dans les appareils de pilotage automatique connus, les moyens pour dévier le flettner par rapport au safran, c'est-àdire les moyens pour transmettre les mouvements du moteur du gouvernail audit flettner, sont purement mécaniques et comprennent, comme on l'a vu plus haut, un ensemble de tringles, de leviers et de câbles. Ces éléments, encombrants, délicats et susceptibles de se dérégler facilement sont, de toute évidence, indésirables. Le dispositif de la présente invention se propose de remedier à ces inconvénients. Le dispositif de l'invention est caractérisé par le fait que les moyens de déflexion du volet correcteur (flettner) agissant sur commande d'un générateur de signaux électriques, sont eux-mêmes électro-mécaniques et font partie intégrante de l'ensemble safran-flettner. Le présent dispositif permet donc d'éliminer l'encombrant système de transmission des appareils connus, celuici étant remplacé par un simple câble électrique acheminant les signaux de commande, amplifiés, à un moteur électrique placé extérieurement à la coque et agissant directement sur le volet déflecteur, par exemple par un engrenage. I1 est entendu que, constructivement parlant, la réalisation du présent dispositif peut être effectuée de nombreuses manières différentes. Ainsi, par exemple, le moteur peut être logé directement dans le corps du flettner et agir, par sa prise de force, directement sur une couronne dentée solidaire du safran. La disposition inverse est évidemment aussi possible. On préférera cependant la première alternative car, si le dispositif moteur est inclu dans le flettner, celui-ci pourra être construit en atelier et, ensuite, adapté, en remplacement des flettners habituels, aux différents types de safrans équipant differents modèles de bateaux Le dessin en annexe represente, à titre d'Exemple, une forme de construction du dispositif de l'invention. La Fig. 1 représente schématiquement un voilier equipé d'un dispositif de pilotage automatique. La Fig. 2 est un schéma du dispositif de la Fig. 1. La Fig. 3 represente schématiquement le mode de fonctionnement d'un volet deflecteur monté sur le bord de fuite d'un safran de gouvernail. La Fig. 4 représente, à plus grande échelle, un détail du dispositif de la Fig. 1, La Fig. 5 représente en élévation et coupe partielle, également a plus grande échelle, un autre détail du dispositif de la Fig. 1. Le présent appareil comprend tout d'abord une girouet te 1 fixée par un bras 2 au mat 3 du voilier représenté à la Fig. L Le volet 4 de la girouette 1 (voir Fig 4) est solidaire d'un axe 5 pivotant dans un alésage du bras 2 et relié au curseur 6 d'un potentiomètre linéaire 7 connecté par un câble 8 multiconducteur, à un générateur 9 de signaux électriques commandant, par un câble 10 fixé à la coque, l'ensemble safran 11 - flettner 12 immergé sous la coque du voilier. On notera que la girouette 1 représentée à la Fig. 4 comprend encore, mue par la force du vent, une roue à aubes 13 entrainant une dynamo 14 dont la tension de sortie peut être utilisée pour mesurer la vitesse du vent.Dans le présent Exemple les éléments 13 et 14 ne jouent aucun role et il est entent du qu'on pourrait utiliser dans le présent appareil d'autres modèles connus de girouettes ne possédant pas ces éléments. Le générateur 9 comprend une source de tension 15 divisée en deux éléments 15a et 15b, sensiblement égaux, connectés en série, grâce à l'intermédiaire du câble 8, de part et d'autre de la résistance 16 du potentiomètre 7 de la girouette 1. Le génerateur 9 comprend encore, toujours en parallèle avec la résistance 16 du potentiomètre de la girouette, un autre potentiomètre 17 dont le rôle sera décrit ci-après. Un troisième potentiomètre 18, faisant cette fois partie du flettner 12 est également branché, par l'intermédiaire du câble 10, en parallèle avec la résistance 16.Le générateur 9 comprend encore un premier amplificateur différentiel 19 dont les entrées 19a et 19b sont respectivement con nectées aux curseurs des potentiomètres 7 et 17 et un second ampli différentiel 20 dont l'une des entrées, 20b, est reliée au curseur du potentiomètre 18 et l'autre, 20a, à la sortie de l'ampli 19. L'appareil comporte finalement les moyens de déflexion du flettner 12 par rapport au safran 11 qui comprennent (voir Fig. 5), un moteur électrique 21 agissant mécaniquement par l'intermédiaire d'un reducteur à engrenage 22 et d'un embrayage 23, sur un pignon 24 engrenant sur un secteur denté 25 solidaire du safran 11. Le moteur 21 est également couplé au potentiomètre 18 de manière qu'à une rotation du flettner corresponde une rotation déterminée du curseur du potentiomètre 18. Le fonctionnement du présent dispositif est le suivant : En agissant sur le potentiomètre 17 on fixe l'angle choisi entre la direction du vent et celle de l'embarcation. On notera d' ailleurs à ce sujet que le cadran (non représenté au dessin) du potentiomètre 17 pourrait être gradué directement en degrés d'arc, si désiré. En effet, par cette manoeuvre initiale on crée un deséquilibre entre les entrées 19a et 19b de l'ampli 19. La tension de sortie qui en résulte va engendrer, appliquée à l'entrée de l'ampli 20, un signal de sortie agissant sur le moteur 18 qui, en conséquence, fera tourner le flettner (et solidairement le curseur du potentiomètre 18) jusqu'à ce que les signaux des entrées 20a et 20b soient sensiblement égaux ; ce qui aura pour effet d'annuler la tension de sortie de l'ampli 20. Sous l'influence de la déflexion du flettner, le safran (voir Fig. 3), se mettra à tourner ce qui modifiera ia direction du bateau et provoquera une rotation correspondante du volet 4 de la girouette (et, solidairement, du curseur du potentiomètre 7). Ce mouvement tendra à équilibrer les entrées 19a et 19b et à annuler le signal de sortie de l'ampli 19. Le déséquilibre occasionné alors sur les entrées 20a et 20b provoquera un signal de sortie de l'ampli 20 tendant, par l'intermédiai- re du moteur 21, à rappeler le flettner dans sa position médiane c'est-à-dire à maintenir le bateau selon la nouvelle direction acquise. Dans la pratique, il est clair que le navigateur peut préférer fixer au préalable, manuellement, son cap et, ensuite, agit sur le bouton du potentiomètre 17 jusqu'à ce que la tension de sortie de l'ampli 20 soit au minimum, voisin de zéro, ce qui peut être contrôle par un indicateur, par exemple le voltmètre 26. L'embrayage 23, facultatif en principe, présente l'avantage de pouvoir désolidariser, en cas de besoin, le mouvement du flettner de celui du moteur ; cette faculté permet de gouverner manuellement en cas de panne eventuelle du present dispositif. On remarquera, d'après le schéma de la Fig. 3, que les potentiomètres 7 et 18 ne permettent pas une rotation de leur curseur sur 3600. Du fait que la position médiane des résistances de ces potentiomètres correspond à la direction "vent arrière" du bateau, on voit que le secteur inutilisé des potentiomètres corses pond à environ 5-10 de part et d'autre de la position "vent debout", une direction inutilisee lors de la marche normale du voilier. Il est encore à noter que le présent dispositif de pilotage automatique pourrait aussi bien être gouverné par un compas electronique fournissant des signaux comparables à ceux dia ponibles sur le curseur 6 du potentiomètre 7, auquel cas le cap suivi serait un cap géographique plutôt qu'un angle donné par rapport à la direction du vent. I1 est aussi entendu que le fonctionnement du flettner pourrait être commandé manuellement en ramplaçant la-girouette et son potentiomètre 7 par une commande manuelle correspondante. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour diriger une embarcation comprenant un gouvernail dont le safran est équipé, sur son bord de fuite, d'un volet déflecteur dont le déplacement angulaire par rapport au safran engendre, sous l'effet de réaction de la poussée de l'eau, un déplacement angulaire opposé de celui-ci, des moyens commandés électriquement pour dévier ledit volet par rapport audit safran, et un générateur de signaux électriques pour mettre en mouvement lesdits moyens de déflexion, caractérisé par le fait que ceux-ci sont électromécaniques et font partie intégrante de l'ensemble safran-volet déflecteur. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le générateur de signaux comprend un amplificateur relié à un dispositif de pilotage actionné, soit manuellement, soit par l'intermédiaire d'une girouette, soit par celui d'un compas électronique. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de déflexion comportent un moteur électrique alimenté par ledit générateur de manière que sa rotation engendre la déflexion du volet réflecteur. 1 une quelconque 4. Dispositif suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'amplificateur du générateur est un ampli différentiel dont la sortie est reliée audit moteur des moyens de déflexion et les entrées sont reliées, d'une part au dia positif de pilotage et, d'autre-part, à un élément des moyens de déflexions fournissant un signal proportionnel à l'angle de déflexion du volet, le tout agencé de manière que, par rotation du moteur, une éventuelle différence entre les deux entrées de l'ampli soit annulée.