Brevet FR2313254A1 — publié le 19761231

La présente invention est relative aux ailes à profil hydrodynamique que comportent certains bâtiments de navi gation, tels que les hydropteres. Un hydroptère se comoose essentiellement d'un propulseur et d'une coque solidaire de trois ailes. Par gros temps. l'hydroptere peut naviguer en toute sécurité, à la maière d'un bateau classique. Quand la mer est calme. on peut atteindre des vi tesses élevées avec déjsugeage de l'hydrop ère sous l'effet de la portance développée par les ailes, Pour s'affranchir des contraintes imposées par les vagues, et la surface libre,on a cherché à utili ser des ailes restant toujours entièrement immergées, Cette disposi tion est instable : si l'hydroptère s'abaisse, les forces qui ten dent à le relever diminuent avec la profondeur d'immersion des eiles. L'hydroptère déjaugé peut redescendre heurter brutelement de sa ccque le plan d'eau et chavirer. On peut empêcher cet accident en adjoignant un dispositif de pilotage automatique, compliqué et, onereux. qui corrige immédiatement tout écart de la position d'équilibre. Quand les ailes ont un profil de type @érodyna- mique, appelé subcavitant en hydrodynamique, la vitesse de@l hydro@- tère est limitée par l'apparition et le développement du phénomène de la cavitation. Pour l'éviter, on ne peut pas faire appel à une aile à- profil d'épaisseur relative plus faible et moins cambré, sans se heurter à des difficultés Insolubles de résistance mécanique des maté riaux et sans aboutir à une finesse, rapport du coefficient de por- tance au coefficient de trainée, moins bonne, par augmentaticn de la surface mouillée et donc dela trainée. Pour s'affranchir de cette limitation de la vitesse, on a cherché à maîtriser, faute de punvoir l'éviter, le phénomène de la cavitation en s'accommodant d'une cavité ou poche arrière de cavitation. C'est ainsi qu'on a proposé, outre une aile à profil supercavitant à extrados dénoye, mécaniquement fragile et à finesse médiocre, une aile à profil à arrière tronqué. Cette derniere disposition permet d'augmenter la vitesse maximale mais elle fait àugmenter aussi la vitesse de déjaugeage. Cr, souvent, on so@naite, tout autant qu'une vitesse de croisière élevée, une prise de vitesse rapide. Pour diminuer la vitesse de dejaugeage, on ne peut pas augmenter l'incidence, car cela provoque une cavitation au bord d'attaque, suivie d'un décrochage et d'une remontée de la cavi té arrière vers le bord d'attaque, avec chute brutale ce la portance. Deux solutions ont alors été envisagées On a défini un profil ayant une longueur d'extrados plus petite que la longueur de l'intrados. On a essayé de compléter le profil par une forme arrière inclinée de itextrados vers l'extrémité de l,intrados, de sorte que l'écoulement puisse à faible vitesse s'effectuer sans discontinuité comme autour d'un profil subcavitant classique. Le déjaugeage peut alors s'effectuer dans une configuration subcavitante. Le profil est en outre conformé de sorte qu'en injectant de l'air vers l'arrière à partir d'un point voisin de celui où la tangente de l'extrados est horizontale, on modifie l'écoulement liquide et on retrouve, à vitesse élevée, la configuration à arrière tronqué. Malheureusement cette solution a des conséquences mauvaises sur la finesse de l'aile à grande vitesse, très sensible à la localisation du point de décrochement supérieur sur l'extrados et d'autant meilleure que ce point est rejeté vers l'arrière. On a également envisagé de réduire la vitesse de déjaugeage à l'aide d'un volet articulé sous l'intrados,le décolla ge~s'effectsnt en régime ventilé. Abaissé, ce volet forme une surface portante supplémentaire à l'arrière qui facilite le aejaugeage. Le volet est escamoté dans la cavité entre les lignes de jet de l'aile, à vitesse élevée. Cette solution, bonne à vitesse élevée si les cordes de l'extrados et de l'intrados sont sensiblement égales, ne permet pas de diminuer suffisamment la vitesse à laquelle s'effectue le déjaugeage, parce que le volet donne un coefficient de portance bien moins élevé qu'une aile à profil subcavitant. L'invention remédie à ces inconvénients par une aile qui confère une bonne stabilité au batiment de navigation, qui permet de conjuguer une vitesse de déjaugeage faible et une vitesse maximale élevée, d'environ 65 noeuds au lieu des 50 noeuds atteints jusqu'ici, qui a une bonne finesse à vitesse élevée et qui, n'impliquant qu'une rotation de faible amplitude, est d'une grande sipplici- té mécanique. L'ailè suivant l'invention comporte un corps à arrière tronqué et un volet arrière qui, en une position, est escamotée, notamment en rotation, entre les lignes de jet du corps, tandis que, en une autre position, -il prolonge le corps suivant un profil subcavitant. En faisant se raccorder ou non les deux éléments de l'aile, on se libère des contraintes de forme néfastes à la finesse, impliquées par la nécessité d'obtenir par simple insufflation d'air un profil à arrière tronqué à partir d'un profil subcavitant. La ligne de démarcation entre le corps et le volet peut couper l'extrados en un point postérieur à celui à tangente horizontale, et l'extrados peut comporter, en avant de ce point d'intersection, ais avantageusement encore au moins aux trois quarts de la corde de l'extrados à partir du bord d'attaque, un redan définissant le point de décrochement. Le point d'intersection est du meme coté du redan que l'axe de rotation du volet, l'articulation se trouvant localisée en un endroit de forte épaisseur du profil. Avantageusement,une amenée 'air débouche de l'arrière du corps tangentiellement à la partie antérieure de l'extrados du volet quand celui-ci est en position escamotée. La nappe d'air ainsi créée empêche l'écoulement liquide de venir au contact de l'extrados du volet. Au dessin annexe, donné uniquement à titre d'exemple : La figure l est un schéma d'un hydroptère suivant l'invention, et les figures 2 et 3 sont des vues en coupe d'une aile suivant l'invention en ses deux positions. L'hydroptère représenté comporte une c-oque du fond de laquelle partent trois mats terminés par des ailes 3. L'hydroptère comporte également un propulseur non représenté. L'une des ailes est représentée aux figures 2 et 3. Elle se compose d'un corps 4 et d'un volet 5, le corps pressente un bord 6 d'attaque et une -base arriere tronquée. Dans la position non escamotée, représentée à la figure 2, l'extrados 7 et l'intrados 8 du volet prolongent respectivement l'extrados et l'intrados 10 du corps 4. Ainsi, et malgré un redan Il de faible hauteur, situé aux trois quarts au moins de l'ensemble de la corde de l'extrados 7 et 9 à partir du bord 6, le profil global de l'aile est subcavitant. La corde de la partie 8 du volet forme letiers au plus de l'ensemble de la corde de l'intrados 8 et 10. La tangente à l'extrados, au point 12 où il coupe la ligne de démarcation entre le volet 5 et le corps 4, est inclinez sur l'horizontale. Le volet 5 est articulé autour d'un axe 13. L'axe 13 est à droite du point 12, tandis que le redan il est à gauche du point 12. L'axe 13 est dans la partie épaisse du volet 5, à distance de l'intrados 8 et de l'extrados 7, ce qui évite toute perturbation de l'écoulement. Une amenée 14 d'air débouche de la base arriè- re du corps tangentiellement à l'extrados 7 du volets quand celuici est escamoté (figure 3) entre les lignes 15 de jet du corps 4. Jusqu'au déjaugeage, on navigue en donnant à l'aile un profil subcavitant . Le non-décollement des filets fluides au point de décrochement est assuré par la faible hauteur du redan. Les filets liquides viennent se recoller à la paroi postérieure de l'extrados 9 adjacente au redan. A vitesse élevée, on navigue en rentrant le volet 5 entre les lignes 15. Des essais-en tunnel, réalisés en respectant les conditions de similitude du nombre de Froude et du nombre de cavitation-, à l'aide diune maquette répondant aux dimensions suivantes- - épaisseur maximale ....................... 8 mm - longueur de ltextrados 7 ................. 34 mm - longueur de l'extrados 9 , .. 72 mm - longueur de l'intrados 8 .................. .. 25 mm - longueur de l'intrados 10 ................ 81 mm -- longueur entre le bord 6 et le redan ll .. 60 mm - longueur entre le redan Il et le point 12. 12 mm - hauteur du redan ............... 0,2 à 0,6 mm (préféré 0-,4 mm) ont permis d'obtenir un coefficient de portance de 1,45 à faible vitesse et de 0,18 à vitesse élevée etun fonctionnement correct à grande vitesse (caractéristiques stables, pas de cavitation au voisinage des parois noyées). -Il va de soi que la hauteur du redan ll sera adaptée à chaque bâtiment de navigation, de manière à obtenir le non décollement des filets fluides à vitesse faible et un décollement à grande vitesse. R E V-E N D I C A T I O N S 1. Aile comportant un corps arrière tronqué et un volet arrière qui, en une position, est escamoté entre les lignes de jet du corps, caractériséeen ce que, en une autre position non escamotée, le volet prolonge le corps suivant un profil subcavitant . 2. Aile suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la ligne de démarcation entre le corps et le volet coupe extrades en un point postérieur à celui à tangente horizontale, et l'extrados comporte, en avant de ce point d'intersection, un redan. 3. Aile suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le redan est au moins aux trois quarts de l'extrados à partir du bord d'attaque. 4. Aile suivant l'une des revendications l à 3, caractérisée en ce que le volet en position non escamoté forme le tiers au plus de l'intrados. 5. Aile suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le point d'intersection est du même c8té-du redan que l'axe de rotation du volet. 6. Aile suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'axe de rotation du volet est à distance à peu près égales de l'intrados et de l'extrados. 7. Aile suivant la revendication 2, comprenant une amenée d'air débouchant de l'arrière du corps, caractérisée en ce que l'amenée est orientée tangentiellement à la partie antérieure de ltextrados du volet en position escamotées 8. Bâtiment de navigation, caractérisé en ce qu'il comporte une aile telle que définie aux revendications précédentes.