Brevet FR2416830A1 — publié le 19790907

L'invention a our objet un dispositif de gouverne autostabilisatrice ------- d'un mobile propulsé, tel qu'un navire. Les dispositifs antiroulis les plus utilisés comportent de part et d'autre du navire,au moins une paire de plans stabilisateurs, dont la portance est modifiée symétriquement en sens contraires en fonction des indications d'écart par rapport à l'horizontale donnée par un dispositif gyroscopique. De tels dispositifs comportent donc des moyens électroniques très sophistiqués et une commande de la portance des plans par moteur ou vérins électriques. De tels dispositifs ne sont donc économiquement valables que pour de très grands navires. D'autre part, on voit actuellement se développer des navires à ailes portantes, certains d'entre eux, dits hydroplanes, ne devant plus leur portance, à partir d'une certaine vitesse, qu'aux ailes portantes. On a déjà proposé d'adapter des dispositifs calculateurs électroniques à des hydroplanes, par exemple dans le certificat d'utilité français nO 2267582. Pour éviter le montage de dispositifs électroniques couteux, on a déjà proposé de stabiliser le navire par des dispositions mécaniques appropriées, telles que celle du certificat d'utilité français 2261168, dans lequel une béquille avant, munie d'ailes, qui, lorsque le navire s'incline d'un côté, tourne dans la direction de ce cté. Un tel dispositif augmente la trainée du navire. Ce méme brevet 2261168 a proposé des ailerons stabilisateurs arrière montés en opposition sur ailes fixes portées par une bequille fixe et asservis à une barre de commande manuelle Le but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif très économique ne présentant pas les inconvénients des dispositifs précités et excluant, pour obtenir la stabilisation du navire, toute intervention manuelle.Un autre but est de proposer un dispositif qui, outre l'obtention d'une stabilisation continue et automatique, aussi bien en roulis qu'en tanguage, permette, au moins dans le cas des hydroplanes; la commande de la portance des ailes de façon à faciliter lallègement pour décollage de la coque, ou à la réduire pour retrouver la portance de la coque. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif ne faisant appel à aucune source d'énergie extérieure. Ces buts sont atteints, selon l'invention, dans un dispositif de gouverne autostabilisôtrice en profondeur d'un mobile propuls,tel que navire, comportant une pluralité d'ailes portantes ayant chacune une portance réglable, au moyen d'organes moteurs pilotés associés respectivement à chaque aile, et constituant entre elles au moins un ensemble stabilisateur d'au moins deux ailes, dont l'écart de portance est asservi à une grandeur réglmn- te dépendant directement de l écart mesuré par rapport à l'hori- zontale par un dispositif de mesure de l'inclinaison du mobile par le fait que le dispositif de mesure de l'inclinaison est une canalisation hydraulique mai tresse dont les extrémités définissent entre elles lignes de référence par rapport à l'horizontale, les extrémités comportant des moyens de mesure de pression dans la canalisation, la canalisation est remplie d'un liquide pesant, tel que le mercure, et les moyens de mesure de pression déterminent chacun la grandeur réglante de la portance l'une des ailes, qui lui est associée. Pour le réglage de la portance absolue des ailes de chaque ensemble stabilisateur, il est conforme à l'invention que le dispositif comporte des moyens de réglage du volume de fluide hydraulique dans la canalisation maitresse. Il est avantageux que les ailes portantes soient montées pivotantes librement en avant de leur centre de poussée, chacune autour d'un axe sensiblement horizontal sensiblement perpendiculaire au sens de propulsion du mobile et qu'a chaque aile soit associée une ailette assurant l'amplification de la grandeur réglante de sa portance et que les ailes soient commandées, chacune, par I'intermédiaire dbne tringlerie. Il est avantageux que les organes moteurs pilotés soient des vérins hydrauliques et que, selon un mode de réalisation, la canalisation maitresse soit reliée à chacun des circuits hydraulique de commande des vérins par l'intermédiaire d'un organe de transmission de pression hydraulique. Selon une variante, la canalisation maitresse est reliée directement aux circuits hydrauliques de commande des vérins et le liquide pesant sert de fluide hydraulique de commande des vérins. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description, qui sera donnée ci-après uniquement à titre d'exemple, de modes de réalisation de l'inventlon. On se reportera aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue latérale d'un canot à moteur équipé d'un dispositif de gouverne autostabilisatrice selon l'invention. - la figure 2 est une demi-vue en plan du canot de la figure 1. - la figure 3 est une demi-vue arrière du meme canot. - la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif selon l'invention équipant le canot des figures 1 à 3. - la figure 5 est une vue de détail montrant la liaison de commande en profondeur du canot des figures 1 à 3. - la figure 6 représente le schéma d'une variante du dispositif applicable au canot des figures 1 à 3. Un canot 1 est constitué par une. coque 2, un support de propulseur 3 pour un propulseur 4, et trois béquilles fixes 5, 6, 7 dirigées sous l'eau légèrement inclinées par rapport à la verticale et à l'extrémité de chacune desquelles se trouve monté un plan porteur, ou aile-porteuse, asservi 10, 20, 30. La béquille 5 est une béquille centrale avant, les béquilles 6 et 7 étant des béquilles latérales portées par des bras 8 et 9 s'étendant horizontalement respectivement à babord et à tribord. Jusqu'ici on a décrit une structure classique de canot du type hydroplane capable de s'élever, en vitesse de croisière, au- dessus du plan d'eau symbolisé à la figure 1 par un trait interrompu. Si on se reporte à la figure 4, on peut voir que les ailes 20 et 30, sont montées chacune, pivotantes, en avant de son centre de poussée 26,36, autour d'un axe, respectivement 21, 31, monté fixe sur la béquille 6 ou 7 correspondante, les dits axes 21 et 31 étant sensiblement horizontaux et s'écartant chacun du canot sensiblement perpendiculairement à son sens de propulsion. Les axes 2-1 et 31 forment entre eux par construction un angle plus ou moins ouvert, comme il est connu en soi, selon la vitesse de croisière pour laquelle est prévu le navire équipé du dispositif. Les ailes 20 et 30 portent, chacune, un volet de profondeur , respectivement 22, 32. Les volets de profondeur sont, eux-mmes, commandés chacun par un vérin hydraulique 23, 33 par l'intermédiaire d'une biellette 24, 34. Les vérins hydrauliques 23, 33 sont alimentés en fluide hydraulique de pilotage chacun par une canalisation, respectivement 25, 35. Les canalisations 25 et 35 se rejoignent dans l'axe du navire pour ne plus constituer qu'une seule et unique canalisation maitresse reliant les deux vérins 23 et 33. Cette canalisation maitresse est remplie de mercure. Tel qu'il vient d'être décrit le dispositif est applicable comme stabilisateur de roulis pour un navire classique à coque portante. On voit en effet que, grâce a la communication directe entre les deux vérins 23, 33, toute inclinaison latérale du navire provoque, entre les deux vérins 23 et 33, une différence de poussée égale au produit de la section efficace des vérins par la différence de niveau entre eux et par la masse volumique du mercure.La liaison par biellettes 24, 34 des volets 22, 32 aux vérins 23, 33 est assurée de telle sorte ou'une augmentation de pression sur le vérin 23, 33 augmente la portance de son aile associée 20, 30, tandis qu'une diminution de cette pression diminue la portance, comme on le comprendra mieux à la figure 5 qui représente l'aile 20 en position moyenne et dans ses deux positions extrêmes. La commande du volet 22 par le vérin 23 est assurée par une tringlerie cons tituée par la biellette 24 et un levier 26 solidaire du volet. Un effet de contre-réaction, symbolisé par les flèches, assure la stabilité de l'asservissement "déplacement du piston-angle d'attaque de l'aile porteuse 20". Le taux de contre-réaction mécanique est défini par la position du vérin 23 relativement au levier 26. On obtient ainsi de façon simple et économique un dispositif antiroulis adaptable a n'importe quel navire. Dans un navire à cocue porteuse les ailes 20 et 30 pourront donc être montées directement sur la coque, comme il est connu en soi. Il sera possible, dans chaque cas particulier, d'adapter les caractéristiques numériques du dispositif aux caractéristiques du navire et notamment à ses dimensions et à sa fréquence propre de roulis. Le dispositif ne comprenant aucune robinetterie en mouvement ni mécanisme, sa sûreté de fonctionnement sera de haut niveau En particulier, la rupture d'une béquille par choc avec un objet immergé conduit à la rupture de la canalisation 25 et, par conséquent, à une chute de pression générale dans les conduites. Les ailes cessant alors d'être porteuses, le navire revient en position basse.La canalisation maitresse de mercure pourra être de section très réduite, grâce à l'extrême mobilité de ce liquide. Après avoir montré l'application antiroulis du dispositif on va compléter sa description par des adjonctions proposées pour un hydroplane. Dans ce cas, l'aile 10 du canot représenté aux fig. 1 à 3 est montée à l'extremite de la béquille 5 de façon identique à celle du montage des ailes 20 et 30. Une canalisation 15 de commande hydraulique de la portance de l'aile 10 est réunie aux canalisations 25 et 35 pour constituer avec elles une canalisation maltasse unique à trois branches 15, 25, 35. De ce fait on obtient une stabilisation au tanguage par l'effet de la différence de hauteur de la colonne de mercure entre le vérin de l'aile avant d'une part et le point milieu des deux vérins des ailes latérales.Mais le dispositif ne permet pas seulement la stabilisation. il permet la gouverne en profondeur de tout le navire ainsi qu'il va être exposé en regard de la figure 6 qui représente schématiquement une variante du dispositif appliqué à un hydroplane conforme aux figures 1 à 3. En effet, puisque le dispositif est commandé par un ensemble hydraulique à volume total constant, et à pression moyenne constante, il suffit de faire varier le volume total du fluide hydraulique introduit dans la canalisation maitresse pour obtenir une variation concomitante et simultanée de la portance de toutes les ailes. A la figure 6, on voit les trois ailes avant 10 et latérales 20, 30 comportant chacune, comme précédemment, un axe de pivotement, 11, 21, 31, un volet de réglage 12, 22, 32, un vérin 13, 23, 33, une tringlerie 14-16, 24-26, 34-36 et une canalisation 15, 25, 35. Cependant, dans le cas de ia figure 6, les trois canalisations 15, 25, 35 ne sont pas remplies de mercure, mais d'un fluide hydraulique banal. A chacune de ces canalisations est associée une canalisation, respectivement 18,28, 38, remplie de mercure. Le mercure des canalisations 18, 28, 38 est séparé du fluide hydraulique des canalisations 15, 25, 35 par l'intermédiaire de sphères à membranes souples 17,27, 37. La disposition de cette variante permet d'éviter les phénomènes perturbateurs pouvant apparaître si la pression dans le tube 25, 35 devenait inférieure à la pression de vapeur saturante du fluide pesant . Les canalisations 18,28, 38 réunies constituent ainsi une canalisation maîtresse, aux extrémités de laquelle règnent des pressions écartées relativement les unes des autres de valeurs dépendant des différences de hauteurs de ces extrémités, c'est à dire en fonction de l'inclinaison du navire. On obtient donc exactement les mêmes effets antiroulis et antitanguage que dans le premier mode de réalisation. A la canalisation maitresse est raccordée une canalisation 48 munie, à son extrémité libre, d'un dispositif 40 de réglage de volume total de liquide pesant introduit dans la canalisation maîtresse.Ce dispositif est schématiquement représenté par un cylindre à piston 41 et un levier de commande 42. En actionnant le dispositif 40, on agit simultanément sur la portance absolue de toutes les ailes, si bienqu'on peut faciliter le décollage de la coque en augmentant au départ la portance des ailes sans nuire à l'effet stabilisateur du dispositif. Inversement on peut accélérer le retour à la portance par la coque en diminuant la portance de toutes les ailes. Le dispositif de l'invention a été décrit comme comportant deux ou trois ailes et comme s'appliquant aussi bien à la stabilisation antiroulis et antitanguage d'une coque porteuse qutà la stabilisation d'un hydroplane. L'invention pourra pareillement s'appliquer à des navires munis de plus de deux ou trois ailes stabilisatrices, soit qu'une pluralité d'ailes soient asservies toutes ensemble les unes aux autres, soient qu'elles soient asservies en plusieurs ensembles, indépendant ou non les uns des autres. Le dispositif 40 d'introduction de mercure pour régler la portance totale est applicable dans tous les cas,meme si les vé- rins sont pilotés directement par le mercure de la canalisation mai tresse. On notera que, dans le cas d'un virage serré du mobile, le dispositif oriente les ailes porteuses dans un plan perpendiculaire au vecteur accélération absolue (somme de l'accélé- ration de la pesanteur et de l'accélération centripète). Le mobile s'incline donc vers l'intérieur du virage et évite ainsi tout glissement. REVENDICATIONS 10) Dispositif de gouverne autostabilisatrice d'un d'un mobile propulsé, tel que navire, comportant une plu- ralité d'ailes portantes ayant chacune une portance réglable, au moyen d'organes moteurs pilotés associés respectivement à chaque aile, et constituant entre elles au moins un ensemble stabilisateur d'au moins deux ailes, dont l'écart de portance est asservi à une grandeur réglante dépendant directement de l'écart mesuré par rapport à l'horizontale par un dispositif de mesure de l'inclinaison du mobile, caractérisé en ce que le dispositif de mesure de l'inclinaison est une canalisation hydraulique maitresse dont les extrémités définissent entre elles lignes de référence par rapport à l'horizontale, les extrémités comportant des moyens de mesure de pression dans la canalisation, la canalisation est remplie d'un liquide pesant, tel que le mercure, et les moyens de mesure de pression déterminent chacun la grandeur réglante de la portance l'une des ailes, qui lui est associée. 2g) Dispositif selon la renvendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, pour le règlage de la portance absolue de chaque ensemble stabilisateur, des moyens de réglage du volume de fluide hydraulique dans la canalisation maîtresse. 3 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les ailes portantes sont montées pivotantes librement en avant de leur centre de poussée, chacune autour dtun axe sensiblement horizontal sensiblement perpendiculaire au sens de propulsion du mobile et a chaque aile est associée une ailette d'amplification de la grandeur réglante de sa portance. 4 ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailes ------- sont commandées chacune,par 1 'in- termédiaire d'une tringlerie. 5 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les organes moteurs pilotés sont des vérins hydrauliques comportant des circuits hydrauliques de commande. 6 ) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la canalisation maitresse est reliee à chacun des circuits hydraulique de commande des vérins par l'intermédiaire d'un organe de transmission de pression hydraulique. 70) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la canalisation maitresse est reliée directement aux circuits hydrauliques de commande des vérins et le liquide pesant sert de fluide hydraulique de commande des vérins.