Brevet FR2250664A1 — publié le 19750606

flans l'étude des yachts à voiles ou des navires similaires, une attention peu importante a eté donnée jusqu'ici à leetude du mat pour réduire la traSnée et la résistance à l'écoulement de l'air autour du mbt et pour augmenter l'efficacité de la voile. Un essai connu dans-ce sens a été de créer le mat- avec une forme profilée, cependant Itamélioration qui en résulte en ce qui concerne 1 t écoulement de l'air a été limitée0 De plus, cette solution ne donne pas satisfaction quand le mat est prévu pivotant. La présente invention est relative à un mazot amélioré pour on yacht à voiles ou des véhicules similaires mus par le vent et a; procédé nouveau pour fabriquer un tel mat. Un des premiers buts de la présente invention est de réduire la tratnée et la résistance à l'écoulement d'air produites par un mat et aussi d'améliorer l'efficacité des voiles d'un yacht à voiles ou d'un bateau mu par le vent. On munit ainsi un yacht à voiles d'un mat nouveau et amélioré qui offre notablement moins de régis tance à l'écoulement de l'air et qui de plus aide à augmenter l'efficacité de la voile qui lui est associée. Un autre but plus spécifique de la présente invention est de donner à un bateau à voiles un mat possédant une nouvelle configuration en section qui aide à remplir les buts exprimés ci-dessus. Un autre objet de la présente invention est de donner à un bateau à voiles un tel mat qui possède des moyens nouveaux pour établir une voile sur ce mât tout en permettant à la partie de la voile proche de sa ralingue de subir des mouvements plus larges de chaque cAté du mat suivant la direction du vent de façon à permettre à l'éeoulement d'air d'attaquer la voile en un endroit plus proche du mat que celui qui a toujours été obtenu avec les constructions de mat conventionnelles. L'invention est aussi relative à un mat possédant des moyens nouveaux permettant de fixer un tangon de spinnaker ou des voiles devant Entre établies sur l'avant du mat. Enfin un autre but de la présente invention est un Procédé nouveau et des moyens nouveaux pour créer un contour prédéterminé sur la surface du mât pour créer une turbulence dans l'air s1écou- lant autour du mat. Les buts décrits précédemment ainsi que d'autres sont remplis en formant sur le côté sous le vent de la surface d'un mat, une configuration propre à créer une turbulence dans l'écoulement d'air autour du mat de telle façon que l'écoulement d'air se détache du mât suivant une couche limite turbulente qui diminue ainsi l'écoulement dair non attaché (ou augmente l'écoulement alair attaché) entre le mât et la voile.En association ave ce qui précède? on donne à un mât une section présentant une parsie antérieure de forme générale elliptique u parabolique, une partie intermédiaire formée par des arcs de cercle opposés sur les côtés opposés du mat et une partie de surface postérieure forme par des arcs de cercle opposés présentant un rayon de omur- bure plus grand que les arcs de la section intermédiaire. Dans le mode de réalisation préféré, la turbulence est créée en formant un grand nombre de saillies sur la surface d-w mat du cté situé sous le vent et réparties sensiblement sur toute la longueur du mt. I1 est de plus préférable que les saillies soient formées de plusieurs rangées s'étendant sensiblement sur la longueur du mât en formant des angles droits avec un plan diamétral s'étendant perpendiculairement au mate I1 est de plus préférable que les excroissances soient tormées sur la partie antérieure du mat et aussi sur les côtés opposés du mat de fait à permettre une efficacité indépendante du côté d'où vient le vent par rapport au mat et pour permettre de louvoyer. Les saillies peuvent dépasser de un millimètre et demi de la surface du m t et avoir un diamètre approximativement de trois millimètres. Il est préférable de plus pour des raisons con- merciales, que ces saillies soient formées intégralement dans une bande adhésive allongée faite en métal, en plastique, en tiss,u, etc., et que la bande soit collée sur le mât ou aux endroits pré- cédemment cités. De façon à augmenter encore l écoulement d'air attache entre le mat et la voile, la partie arrière du mât est prévue avec ui renfoncement te forme générale en V ou en coin pour recevoir la ralingue de la voile principale et permettant un mouvement plus grand à cette ralingue de chaque côté du mât pour amener ainsi plus près la voile principale de l'écoulement de l'air sur le mât et d'aider ainsi l'écoulement d'air à s'attacher rapidement sur la voile principale. De plus le mat dans le mode de réalisation préféré et commercial comporte un renfoncement en forme de T s'éten- dant sur toute la longueur de son côté antérieur pour recevoir une fixation pour un tangon de spinnaker ou permettre d'établir des voiles supplémentaires destinées à être attachées au mat sur le côté antérieur de celui ci.Le mat peut comporter un corps plein tubulaire, cependant, dans le mode de réalisation commercialisé on emploie un corps tubulaire métallique extrudé. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaitront dans la description détaillée qui suit faite en réfé rence avec les dessins suivants dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique montrant l'écoulement d'air autour d'un mat de construction conventionnelle; la figure 2 est une vue générale semblable à celle de la figure 1 mais décrivant un mât suivant la présente invention; la figure 3 est une vue en perspective partielle d'un mat suivant la présente invention; la figure 4 est une vue en section du mSt de la figure 3; la figure 5 est une vue en plan partielle d'une bande avec des saillies à sa surface objet de la présente invention; et la figure 6 est une vue en élévation de la bande de la figure 5. En se référant maintenant aux détails des dessins, la figure 1 montre ltécoulement de l'air autour d'un mat. conventionnel 1Q de l'état de la technique et une voile principale 12 associée attachée à la partie arrière d'un mat 10 par un dispositif d'accrc- chage approprié désigné de manière générale par la référence 14. L'écoulement -d'ai désigné par 16 passe autour du mSt 10 et se détache à un endroit référencé 18 et devient une couche limite laminaire avant de se rattacher au point 20 à la voile principale en un point suffisamment éloigné du mat 10 pour provoquer une résisw tance à l'air ou tramée figurée schématiquement par le nombre de référence 24. Cette traSnée réduit visiblement la vitesse et la manoeuvrabilité du bateau à voiles en m8me temps qu'elle réduit l'efficacité de la voile. Contrairement au mât de construction conventionnelle et à l'écoulement d'air entre le mat et la voile principale illustrés sur la figure 1 et décrits ci-dessus, la présente invention réduit l'écoulement d'air non attaché entre le mat et la voile pour réduire la traînée et la résistance dans l'air tout en améliorant l'efficacité de la voile. La figure 2 montre un mat 26 suivant la présente invention et l'écoulement d'air autour de celui-ci dans lequel.l'écoulement non attaché entre les points 30 du mat et 32 de la voile 12 est réduit sensiblement pour diminuer la tratnée schématisée par le nombre de référence 36, tout en permettant l'utilisation d'une plus grande surface de la voile principale 12 ce qui accroît ainsi l'efficacité de la voile.Suivant la présente invention, ce résultant est obtenu en utilisant un certain contour spécifique non circulaire ou forme de surface du mat 26 associé à l'utilisation de saillies réparties le long des côtés du mât et s'étendant sensiblement sur toute la longueur du mtt. Des sailles référencées +0 sont classées sur le côté sous le vent du mt,devant le point de séparation normal de l'écoulement d'air sur le mat pour créer une couche limite turbulente 34 prolongeant alors roulement d'air attache et provoquant le rattachement de 11 écoulement d'air sur la voile 12 en un endroit 32 plus proche du mat 26 que celui qui peut Autre normalement obtenu en utilisant des mats de construction conventionnelle.Les saillies 40 sont réparties tout le long du coté antérieur du mat: ce sont les saillies 40b de la figure 2 destinées à provoquer la transition de l'écoulement d'air dune couche limite laminaire à une ouche ri mite turbulente De pins les saillies 40 sont réparties sur toute la longueur des côtés opposés du mat 26, référencées ainsi 40a et 40c sur la figure 2 pour assurer la transition sur le côté au vent du mat. I1 faut comprendre que les projections 40a et 40e sont placées sur les cotés opposés du mât pour être utilisées alternat vement pendant le louvoyage alternativement sur des bords babord et tribord. On se réfère maintenant aux figures 3 et 4 où est illustrée une forme préférée du mat suivant la présente invention désigne dans son ensemble par 50 et possédant un corps tubulaire extrudé formé par un métal de faible poids approprié, tel que l'aluminium ou d'autres alliages de faible poids convenables. La forme du mat 50 est dessinée de manière à ee que la partie antérieure 52 présente un contour de surface de la forme d'une ellipse ou d'une parabole dont le plus grand axe ou rayon de fourbure est au moins une fois et demie plus grand que de plus pet-i. axe . La partie @@@ ou les côtés opposés 54 du mat 50 sont formés par des arcs de cercle possédant un rayon de courbure inférieur au rayon de courbure du plus grand arc de ltellipse de la partie antérieure 52.La partie postérieure 56 du mat est aussi formée par des arcs de cercle opposés cependant le rayon de courbure des arcs de la partie postérieure 56 est plus grand que celui des arcs de la partie intermédiaire 54. Comme on peut le voir sur la figure 4, la section du mat 50 est symétrique par rapport à l'axe X passant par les parties avant et arrière de ce mât,. De plus, dans la partie antérieure 52, symétrQtiement; disposée de par et d'autre de 17 axe de symétrie X, est prévue une glissière 53 allongée et en forme de T pour recevoir des dispositifs de fixa tion coulissants pour un tangon de spinnaker ou d'autres voiles destinées à être attachés au mat sur la partie antérieure 52 de celui-ci. Suivant une autre particularité de la présente invention, ie côté arrière du mat est formé d'un renfonrement zlargi en V ou en forme de coin pour recevoir la rallez de la voile principale - ns une position améliorée qui permet à la voile principale de se déplacer plus loin du côté sous le vent du mât pour augmenter le rattachement de l'écoulement d'air sur la voile. Dans le mode de réalisation préféré décrit dans les figures 3 et 4, la partie arriere du mat comporte des portions 58 opposées en forme de V et renfoncées qui s'étendent vers l'unité rieur du mat à partir de sections arrondies 56 et débouchent dans une section 60 de forme générale demi-circulaire au moyen de nervures épaisses 61 qui s'étendent entre les portions renfoncées 58 et la section demi-circulaire 60 clairement représentée sur les figures 3 et 4. Une chambre longitudinale continue est formée à t'intérieur de la section dem- cireulaire 60 au moyen de nervures 62 qui s'étendent à l'intérieur de elle ci à partir de la jonction entre les sections épaisses 6i et la section demi-cireulaire 60.Il faut comprendre que la section demi-circulaire 60, les sections epaisses 61, les nervures 62 et les portions renfoncées 58 s'étendent de manière continue sur toute lalongueur du mat et que le mât est symétrique. Les nervures 62 à leurs extrémités libres intérieures sont espacées les unes des autres pour définir un passage à travers lequel les fixations non représentées de la ralingue de la voile principale peuvent Qtre introduites dans la chambre de section 60 et retenues à l'intérieur contre un mouvement latéral vers l'exté- rieur au moyen des nervures 62. La section spécifique du mat représentée sur la figure 4, la position des divers segments de paroi du mat par rapport aux axes de ce mat et les différentes épaisseurs des sections de paroi diverses sont prévues pour donner un dimensionnement optimal minimal de façon à rendre le mât plus léger sans agir au détriment de la résistance de ce mât. Dans le mode de réalisation préféré montré sur la figure 4, qui est un dessin à l'échelle normale de la section d'un mode de réalisation commercialisé, la section transversale est prévue pour us moment d'inertie par rapport à l'axe latéra du mat de 50% supérieure au moment d'inertie par rapport à l'axe longitudinal du mat. Le mode de réalisation spécifique commerialisé décrit est prévu pour être utilisé dans un gréémentent avec deux ensembles de barres de flèche.Une description plus précise de 11 épaisseur des diverses sections d pari du mat et du moment d'inertie peut être obtenue à partir de la figure 4 qui est un dessin à échelle normale du mode de réalisation commercialisé précédent. Les saillies 40 prévues sur le m & suivant la présente invention peuvent être formées de toutes les manières appropriées cependant il est préféré pour des raisons pratiques dans le mode de réalisation préféré et commercialisé, sous la forme d'une bande métallique 70 possedant une surface adhésive 72 qui peut entre collée le long du mit aux endroits précités, Il est préférable que les saillies sur chacun de ces endroits sur le mat soient constituées par plusieurs rangées s'étendant parallèlement au mSt ou formant des angles droits par rapport à un plan transversal du mat, ou, en d'autres termes, formant des angles droits avec la direction du vent.Dans le mode de réalisation décrit, deux ran- gées de saillies 40 sont prévues à chacun de ces endroits sur ie mat, cependant, d'autres rangées ou une rangee tunique peut entre prévue de maniere supplémentaire suivant le profil du mat.Ainsi, il est préférable que les saillies 4Oa et 40e soient placées vers l'arrière par rapport à la partie la plus large du mat ainsi qu'il est décrit dans la figure 4 où elles s'étendent dans les sections arrière 56 du màt. La hauteur h des saillies à partir de la surface du mât peut te approximativement de un 'a un millimètre et demi et le diamètre d de çhacune des saillies peut être approximativement de trois millimètres. Ces dimensions sont celles des saillies représentees sur les figures 5 et 6. I1 est aussi préférable que les saillies 40 dans une rangée de chaque bande soient décalées par rapport aux saillies dans la rangée adjacente sur la même bande comme représenté sur la figure 5. Ceci exprime que les saillies 40 dans une rangée doivent être alignées avec les espaces séparant les saillies 40 dans la rangé adjacente sur chacune des bandes de la figure 5. A l'utilisation, en référence à la figure 2, l'éeoule- ment d'air autour du mât 26 frappe les saillies 40b qui sont placée bur le cSté sous le vent du mat et qui vont causer la formation d'un- couche turbulente d'air 34 et la séparation de cette couche d'air du mat 26 sous la forme d'une couche limite qui se rattache rapide- ment à la voile à l'endroit 32. L'écoulement d'air du côté au vent du mat frappe les saillies 40c et provoque une séparation similaire d'une couche limite turbulente.Le résultat obtenu est que l'écoulement de l'air non attaché entre le mat et la voile est sensiblement réduit par rapport ÈIl"tat de la technique avec les constructions conventionnelles et qu'ainsi la résistance d'écou- lement de l'air offerte par le mat est sensiblement réduite et qu'en même temps des surfaces de voile supplémentaires sont utilisuées pour mouvoir effectivement le bateau Il faut noter que le mode de réalisation décrit de la présente invention a été soumis à des tests dans des souffleries et qu'il a été constate que la résistance de ce mat est réduite de 50% par rapport à celle des constructions conventionnelles possédant un mat de section cir- culaire du même diamètre moyen. De plus, l'efficacité augmentée des voiles principales dues à l'épaisseur réduite de la couche limite sur le cgté sous le vent de la voile a été estimée entre 10 et 15% de la forcie latérale maximale sur la voile. La réduction de la traînée obtenue avec le mat de la présente invention doit permettre au navire à voiles qui en est pourvu de serrer le vent relatif d'approximativement deux degrés de plus (3 degrés de plus -pour le cap obtenu) à la,mweme vitesse qu'un bateau pourvu d'un mat possédant une section circulaire de même diamètre moyen. REVENDICATIONS 1. Mât pour un bateau à voiles ou un navire similaire devant être mu par la poussée du vent sur la voile, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps de forme allongée présentant une partie antérieure et une partie postérieure, des moyens pour attacher une voile à la partie postérieure, et des moyens sur le cSté sous le vent du 5t et répartis sensiblement sur toute la longueur du mat pour provoquer la séparation de ltécoulement d'air autour du mat an une couche limite turbulente, de façon à réduire l'écoulement ''air non attaché contre le mat de la voile quand le mEb est utilisé 2. Mât suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie antérieure du mat présente une forme de surface sensiblement elliptique. 3. Mat suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les côtés opposés du mât présentent des profils de surface sous la forme d'arcs de cercle opposés. 4. Mat suivant la revendication 3, caractérisé par le fait (iue les cotés opposés du mat convergent vers la partie postérieure du mât suivant des arcs de cercle opposés présentant an plus grand rayon de courbure que les arcs des c8tés opposés du mat. 5. Mat suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le rayon de courbure des cotés opposés du mat est inférieur au rayon de courbure des portions de la partie antérieure de mat qui aboutissent dans les cotes opposés du mat. 6. Mat suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens comprennent des saillies à la surface du mat sensiblement réparties sur toute la longueur du cSté sous le vent du mat. 7. Mat suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdites saillies sont prévues sous la forme de plusieurs rayon gées s'étendant d'une manière générale à des angles droits par rapport à un plan diamétral transversal du mat. 8. Mat suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qutil comporte une bande de forme allongée collée sur le cSté sous le vent du mat et s'étendant sensiblement sur toute la longueur du mat et que lesdites saillies sont formées sur ladite bande. 9. Mat suivant la revendication 6, caractérisé par le fait. que lesdites saillies ont une dimension de l'ordre de un à un milli- mètre et demi à partir de la surface du mat.- 10. Mât suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que des moyens pour provoquer la separation le l'écoulement ?:air ur le mât sont aussi disposés sur le c3té du mat opposé au c8té sous le vent et également sur la partie avant du mat, ces moyens St étendant sensiblement sur toute la longueur du mat. Il. Mat suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdits moyens consistent en plusieurs rangées de saillies sur la surface du mat. 12. Mat suivant la revendication Il, caractérisé par le fait que la partie antérieure de ce mat a une forme générale elliptique et que les cotés opposes dans la partie médiane se présentent sous la forme d'arcs de cercle opposés et que les cotés opposés arrière convergent dans la partie postérieure du mat suivant des arcs de cercle opposés présentant un plus grand rayon de courbure que les arcs des côtés opposés du mat de la partie médiane. 13. Mat suivant la revendication 12caractérisé par le fait que la partie postérieure du corps du mat possède une glissière allongée de forme générale en V destinée b recevoir la ralingue d'une voile associée pour permettre à la voile de se déplacer plus vers l'extérieur des deux côtés du mat et diminuer - ecoulement d'air non attaché entre le mat et la voile quand le mat est utilisé. 14. Mât suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que la partie antérieure du mat présente une glissière allongée de forme générale en T suivant sensiblement toute,la longueur du mat pour recevoir des dispositifs pour fixer un tangon de spinnaker ou d'autres voiles sur le mat. 15. Mat suivant la revendication 14, caractérisé par le fait que plusieurs bandes sont collées sur les côtés opposés du mat et sur la partie avant du mat respectivement et caractérisé par le fait que des saillies sont formées sur les bandes. 16. Mat suivant la revendication 14, caractérisé paris fait que lesdits moyens sont répartis sensiblement sur toute la longueur des côtés opposés du mât et aussi sur la partie avant du mat. 17. Mat suivant la revendication 14, caractérisé par le fait que lesdits moyens sont sous la forme de nombreuses saillies sur la surface du mat et que les saillies sur les côtés opposés du mat sont situées en arrière de la plus grande largeur du mat. 18. Procédé pour attacher davantage l'écoulement dtair çur une voile à partir d mat d'un yacht à voiles ou d'un navre similaire mu par le vent, de façon à réduire la résistance offerte par le mat et pour augmenter l'efficacite des voiles, caractérisé par le fait que l'on conforme la section du mat et sa surface de façon que l'écoulement d'air autour du nat subisse une turbulence et se détache du mât sous la forme d'une couche limite turbulente. 19. Procédé suivant la revendication 18, caractérisé par le fait que la surface de mat est prévue avec de nombreuses saillies s'étendant sous la forme de rangée sur toute la longueur u c8té sous le vent du mat pour provoquer une turbulence dans l'écoulement d'air autour du mât. 20. Procédé suivant la revendication 19, caractérisé par le fait que les saillies sont formées intégralement sur une bande et que la bande est collée sur le ebté sous le vent du mSt. 21. Procédé suivant la revendication 19, caractérisé par le fait qu'il consiste de plus à prévoir un renfoncement élargi de forme générale en V du c8té arrière du mat pour recevoir la ralingue d'une voile et pour autoriser un plus grand mouvement à la ralingue de la voile des deux entés du mat et pour augmenter lécoulement d'air attaché entre le mat et la voile.