Brevet FR2436073A1 — publié le 19800411

La présente invention a pour objet des gouvernails de bateaux. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction navale, plus particulièrement des gouvernails de bateaux à voile ou à moteur, et plus spécialement des bateaux de compétition pour lesquels on recherche toujours de meilleures performances et où un gain de vitesse est déterminant. Les changements de cap d'un bateau sont obtenus, dans la majorité des cas pratiques, au moyen d'un gouvernail qui comporte une surface rigide, plane ou profilée symétriquement, appelée safran, qui est articulée autour d'un axe appelé mèche. Pour changer de cap, on fait pivoter le safran autour de la mèche, de sorte que le mouvement relatif de l'eau exerce une poussée dynamique sur la face avant du safran. La composante transversale de cette poussée fait pivoter le bateau tandis que la composante longitudinale le freine. De plus, il se produit à l'arrière du safran des remous et des tourbillons qui perturbent l'écoulement du liquide autour du safran et qui augmentent le freinage. Le freinage dû à la composante longitudinale et aux tourbillons est d'autant plus fort que le bateau est rapide et ce freinage réduit la vitesse du bateau. Ce freinage est particulièrement gênant sur les bateaux à voile de compétition qui participent à des régates ou à des courses croisières et qui doivent virer de bord fréquemment lorsqu'ils remontent contre le vent. Durant la manoeuvre de virement de bord, la voile ne produit plus son effet moteur et on a intérêt à conserver la vitesse pour virer de bord rapidement et pour reprendre le vent, Le freinage dû aux manoeuvres du gouvernail fait donc perdre des places au cours des manoeuvres de virement de bord. On rappelle que dans l'état actuel de la technique, le safran peut être articulé à l'arrière dtune quille ou d'un aileron fixe, situé en général dans le plan de symétrie longitudinal du navire ou peut être constitué par une simple plaque articulée autour d'un axe comme c'est le cas sur les dériveurs, sur certains bateaux à moteur ou sur les catamarans. L'objectif de la présente invention est de procurer des gouvernails de bateaux dont le safran se déforme lorsqu'on le fait pivoter, de telle sorte qu'il présente alors un profil longitudinal ayant des propriétés hydrodynamiques meilleures que celles des gouvernails rigides. Un gouvernail selon l'invention comporte, comme tous les gouvernails connus, un safran articulé par rapport au bateau autour d'un axe. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un gouvernail dans lequel la partie avant dudit safran est flexible à partir du bord avant, qui est encastré dans un support solidaire du navire, et dans lequel ledit safran comporte un élément rigide qui est situé à l'arrière de ladite partie avant flexible et qui est prolongé vers l'avant par un bras monté sur un axe. De préférence ,la partie arrière du safran, située à l'arrière de l'élément rigide, est flexible. Selon un mode de réalisation préférentiel, le safran d'un gouvernail selon l'invention, comporte, sur toute sa surface, au moins une plaque flexible, en un matériau élastomère, dont le bord avant est encastré dans un support fixé au navire, De préférence, le safran est une plaque épaisse et flexible, en un matériau élastomère, dans laquelle est noyé ledit élément rigide qui est situé à l'arrière du bord avant de la plaque et qui s'étend sur toute la hauteur de la plaque, Selon une variante, le safran est une plaque épaisse et flexible en un matériau élastomère, qui comporte sur l'une au moins de ses faces et à l'arrière du bord avant, un logement en creux s'étendant sur toute la hauteur, dans lequel est encastré l'élément rigide. Selon une autre variante, le safran est composé de deux plaques flexibles en un matériau élastomère qui sont juxtaposées et d'un élément rigide qui est intercalé entre ces deux plaques, à distance du bord avant de celles-ci qui est fixe. De préférence, l'élément rigide est une plaque rigide s'étendant sur toute la hauteur du safran. Ce peut être également une barre ou une tige, De préférence, l'axe de rotation de l'élément rigide et le bord avant de cet élément rigide convergent légèrement l'un vers l'autre vers le bas. L'invention a pour résultat-de nouveaux gouvernails de bateaux, qui peuvent être utilisés sur les bateaux à voile ou à moteur et qui peuvent être facilement adaptés à des bateaux existants pour remplacer les gouvernails rigides en place, Lorsqu'on agit sur la mèche d'un gouvernail selon l'invention, pour changer de cap, on fait tourner l'élément rigide du safran qui est relié à la mèche par le bras. Cet élément rigide entraîne avec lui la partie avant flexible qui fléchit autour de son bord avant fixe et qui se déforme en présentant un profil concave vers l'avant. La partie flexible qui prolonge vers l'arrière l'élément rigide prend une forme cintrée, dont la concavité est dirigée vers l'arrière. Finalement, on obtient un safran dont le profil longitudinal présente un point d'inflexion ou une partie rectiligne située entre une partie concave et une partie convexe et la traînée de ce profil est moindre que celle d'un safran rigide plan. La réduction de la traînée est d'autant plus importante que l'angle de rotation a est plus grand. L'encastrement du bord avant de la partie flexible fait que ce bord avant se déforme en restant tangentiel au plan de symétrie du navire ce qui entraîne la forme concave vers l'avant de la partie flexible du safran située à l'avant de l'élément rigide. Le rayon de courbure de cette partie concave dépend de la nature du matériau composant la partie flexible et de la position relative de l'axe de rotation de l'élément rigide par rapport au bord avant de cet élément. On peut faire varier cette courbure en fonction du type de bateau, de la forme de la coque, du type de navigation et des effets que l'on souhaite obtenir lors des manoeuvres du gouvernail en jouant sur la nature et l'epais- seur du matériau, le nombre et le sens des toiles d'armatures et également sur la position de l'axe de rotation. En résumé, le freinage du bateau dû à un gouvernail selon l'invention est plus réduit que celui dû à un gouvernail classique ayant un safran rigide de même surface et la composante transversale de la poussée de l'eau reste la même. Un bateau à voile ayant un gouvernail selon l'invention peut donc virer de bord plus vite, avec une vitesse plus grande et reprendre le vent plus tôt. Par contre, un gouvernail selon l'invention ayant une surface mouillée plus réduite qu'un gouvernail classique, permet de virer aussi vite mais présente une résistance à l'avancement moindre pour toutes les allures de marche. Les gouvernails selon l'invention peuvent être utilisés comme "trimers" qui sont de petits ailerons orientables que l'on utilise sur certains bateaux à quille et qui tendent à être abandonnés à cause de la traînée qu'ils produisent. La description suivante se réfere aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisations de gouvernails selon l'invention. Les figures 1, 2 et 3 sont des vues en élévation schématiques de divers types de bateaux montrant la position du gouvernail. La figure 4 est une vue en élévation d'un gouvernail selon l'in vention. La figure 5 est une coupe horizontale selon V-V du gouvernail de la figure 4, plus grande échelle. Les figures 6 à 9 sont des coupes horizontales analogues à la coupe V-V de variantes de réalisation. La figure 1 représente un voilier I muni d'une quille 2 et d'un gouvernail dont le safran 3 est pivotant d'un axe z zl qui est confondu avec le bord arrière de la quille. La figure 2 représente un voilier la muni d'une quille 2a. Dans ce cas, le safran 3a du gouvernail est placé immédiatement à l'arrière d'un aileron fixe 4 situé dans le plan de symétrie du bateau et est articulé autour d'un axe z zl confondu avec le bord arrière de l'aileron. Le safran peut comporter un prolongement de compensation 6 situé à l'avant de l'axe pour réduire le couple nécessaire pour maintenir le safran en position oblique. La figure 3 représente l'arrière d'un dériveur lb. Le safran 3b du gouvernail est porté par un axe z zl passant par son bord avant. La présente invention s'applique à tous les types de gouvernails décrits ci-dessus ainsi qu'aux gouvernails de navires à moteur ou de catamarans. La figure 4 représente un exemple non limitatif de réalisation d'un gouvernail selon l'invention, placé à l'arrière d'un aileron fixe 4 symétrique par rapport au plan de symétrie x xl du bateau. Ce gouvernail est composé d'un safran 3 qui est monté sur un arbre 7 muni d'une barre de manoeuvre 8, de sorte que le safran est articulé par rapport au bateau la autour d'un axe z zl vertical ou incliné, Le bord avant 11 du safran 3 est fixé au bord arrière de l'aileron 4, sur toute la hauteur de celui-ci, par une fixation qui constitue un encastrement ou un semi encastrement, La partie avant 12 du safran est flexible à partir du bord avant 11, c'est-àdire qu'elle peut se déformer en flexion dans le sens transversal au plan de l'aileron.Le safran 3 comporte un élément rigide 13 qui s'étend sur toute la hauteur de celui-ci et qui est situé à l'arrière de la partie flexible 12 qui sépare le bord avant de l'élément 13 du bord avant 11 du safran. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le safran 3 comporte également, à l'arrière de 11 élément rigide 13,une partie flexible 14. Dans l'exemple préférentiel selon la figure 4, l'élément rigide 13 est une plaque de largeur b. Cette plaque peut être remplacee par une barre ou une tige, L'élément rigide 13 est prolongé vers l'avant par un bras 15 formant une manivelle montée sur l'arbre 7 qui peut être vertical ou in cliné. De préférence, l'arbre 7 est situé en arrière du bord avant 11, à une distance a de celui-ci. Dans l'exemple de la figure 4, le bord avant de l'élément rigide 13 est incliné de haut en bas vers l'avant, de sorte qu'il converge vers l'axe z zl.-Cette convergence a pour effet de réduire la largeur de la partie flexible 12 du haut vers le bas. On obtient un effet sensiblement équivalent si le bord avant de l'élément 13 est vertical et si l'axe de rotation z zl est légèrement incliné vers l'arrière en descendant -et converge vers le bord avant de l'élément 13. Cette convergence a pour effet que le rayon de courbure de la concavité de la partie flexible 12 due à la flexion de celle-ci est plus grand en partie haute qu'en partie basse ce qui rend le gouvernail plus efficace sur un voilier puisque le bas du gouvernail est situé plus près de l'axe de rotation du navire que le haut au début d'un virement de bord à cause de la gîte du navire en remontée au vent. Les figures 5 à 9 sont des coupes horizontales à plus grande échelle selon V-V de plusieurs modes de réalisation différents. La figure 5 représente un premier mode de réalisation dans lequel le safran 3 est composé d'une plaque épaisse et flexible 16 en un matériau élastomère, par exemple en caoutchouc naturel ou artificiel ou en matière plastique souple, qui peut être renforcé par des toiles ou des armatures en tissu et qui peut comporter des alvéoles. L'épaisseur du bord avant de la plaque 16 est, de préférence, égale à celle de l'aileron 4, de sorte que les flancs de la plaque 16 prolongent au repos ceux de l'aileron. L'épais- seur de la plaque 16 diminue de l'avant vers l'arrière.Le bord avant de la plaque 16 comporte une nervure il qui est encastrée dans une rainure 9 du bord arrière de l'aileron 4 et qui est fixée à l'aileron par des boulons 10 ou par tout autre moyen équivalent, De préférence, la plaque 16 porte un revêtement extérieur, par exemple une toile ou un tissu en un matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion, Dans la plaque 16 est noyée une plaque rigide 13 de largeur b par exemple une plaque métallique qui est symétrique par rapport au plan de symétrie x xl du safran. La plaque 13 porte à sa partie supérieure un bras 15 qui s 'détend vers l'avant jusqu'à l'axe z zl. On a représenté la trace 17 de l'axe z zl située à la distance a du bord avant ll de la plaque 16.On a représenté en pointillés la forme que prend le safran après qu'on a fait pivoter l'élément 13 autour de l'axe 17 d'un angle a. La portion 12 de la plaque 16 qui est située entre le bord avant 11 et le bord avant de la plaque 13 se déforme par flexion. Elle part tangentiellement aux flancs de l'aileron 4 à cause de l'encastrement et elle forme une courbe dont la concavité est dirigée vers l'avant pour se raccorder à la partie rectiligne qui enrobe la plaque 13. La partie arrière 14 de la plaque flexible 16 qui est située à l'arrière de la plaque rigide 13 fléchit sous la poussée de l'eau et présente vers l'avant une légère convexité. On voit que le safran présente un profil longitudinal avec une inflexion centrale, Il comporte une partie médiane qui reste rectiligne sur toute la largeur b de la plaque rigide et qui est encadrée à l'avant par une partie cintrée dont la concavité est tournée vers l'avant et à l'arrière par une partie cintrée dont la concavité est dirigée vers l'arrière. On a représenté en traits mixtes sur la figure 5 les veines liquides qui suivent les flancs de safran en formant peu de tourbillons à l'arrière de celui-ci. L'axe de rotation z zl de la plaque 13 est placé, de préférence entre le bord avant 11 du safran et le bord avant de la plaque 13. Ainsi, lorsqu'on fait pivoter l'élément rigide 13 autour de l'axe z zl, la distance qui sépare le bord avant du safran du bord avant de l'élément rigide 13 diminue ce qui facilite le cintrage de la partie flexible 12. L'axe z zl peut également être sensiblement confondu avec le bord avant 11 ce qui est avantageux pour remplacer, par un gouvernail selon l'invention, un gouvernail rigide traditionnel dont l'axe de rotation est confondu avec le bord avant. Dans ce cas, la rotation de la plaque rigide 13 ne modifie pas la largeur de la zone flexible 12 mais celle-ci se cintre tout de même grâce à l'allongement de la plaque 16 en matériau élastomère. En jouant sur la position relative de l'axe z zl par rapport au bord avant 11, on peut donc faire varier le rayon de courbure de la conca vité 12. Par contre, il est préférable de ne pas placer l'axe z zl trop en avant du bord avant 11 car dans ce cas, la rotation de la plaque rigide 13 autour de cet axe tend à accroître la largeur de la zone flexible 12 qui se met en tension, La figure 6 représente en coupe horizontale une variante de réalisation. Cette variante diffère de la précédente par le fait que le safran n'est plus précédé par un aileron fixe comme c'est le cas par exemple pour des dériveurs ou des catamarans à voile. Dans ce cas, le bord avant Ila du safran 3a est encastré sur toute sa hauteur dans un support vertical 18 fixé au navire. Dans cet exemple, le safran est encore composé d'une plaque épaisse flexible 16a en un matériau souple ou élastomère, Cette plaque comporte sur chacune de ses deux faces (ou en variante sur une face seulement) un logement en creux s 'étendant sur toute sa hauteur dans lequel est encastrée une plaque rigide 13a. Les plaques 13a remplissent la même fonction que l'élément enrobé 13 de la figure 6 et sont reliées par un bras à l'axe 17 autour duquel elles pivotent. La figure 7 représente en coupe horizontale une deuxième variante comportant un safran 3b dont le bord avant llb est encastré le long du bord arrière d'un aileron fixe 4. Le safran 3b est composé d'une plaque épaisse 16b, toujours en un matériau élastomère ou souple, dans laquelle est enrobée une tige ou une barre rigide 19a s'étendant sur toute sa hauteur. Cette tige 19a constitue lTélément rigide 13. Elle est reliée à l'axe 17 par le bras 15. On a représenté en traits mixtes la forme que prend le safran 3b après que la tige 19a a tourné autour de l'axe 17 pour venir en 19'. Le profil en long du safran est alors celui d'une courbe en S comportant un point d'inflexion déterminé par la position de la tige 19', La figure 8 représente un autre mode de realisation d'un safran 3c selon l'invention, Celui-ci est composé de deux plaques flexibles 20 et 21 en un matériau élastomère tel que caoutchouc naturel ou artificiel, renforcé ou non par des toiles ou matière plastique souple, Entre ces deux toiles est intercalée une plaque rigide 13c qui est reliée par un bras à l'axe 17. Les bords avant des deux plaques sont encastrés dans le bord arrière de l'aileron 4 ou d'un support fixe tel que le support 18. Les bords arrière des deux plaques sont situés au delà du bord arrière de l'élément 13c et reliés entre eux par exemple par collage ou par des moyens mécaniques. La figure 9 représente une coupe horizontale d'un autre mode de réalisation dtun safran de gouvernail selon l'invention, placé à l'arrière d'un aileron fixe 4. Ce safran est composé de deux tales minces 22 et 23, en un matériau qui résiste à la corrosion, par exemple en acier inoxydable ou en alliage d'aluminium. Ces tales sont suffisamment minces pour être flexibles, Les bords avant des deux tôles sont fixés au bord arrière de l'aileron 4, par exemple par des rivets 24 ou par tout autre moyen de fixation équivalent qui réalise un encastrement. Une plaque rigide 13e est intercalée entre les deux tales et fixée à celles-ci. L'extrémité supérieure de la plaque 13e est reliée au bras 15 qui pivote autour de l'axe 17. Dans ce cas particulier où la partie flexible 12 est composée de tôles dont le coefficient d'allongement est faible, l'axe 17 ne peut pas être placé en avant du bord arrière de l'aileron 4. Dans l'exemple selon la figure 9, le bord arrière de la plaque rigide 13e et le bord arrière des tales 22 et 23 sont confondus et le safran ne comporte pas la deuxième zone flexible 14 située à l'arrière de l'élément rigide. La même disposition peut être adaptée dans les modes de réalisation représentés par les figures 5 à 8 où l'élément flexible 14 peut être supprimé. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers élé- ments constitutifs des gouvernails qui viennent d'être décrits à titre d'exemple pourront être remplacés par d'autres éléments équivalents remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Gouvernail de bateau comportant un safran articulé par rapport au bateau, caractérisé en ce que la partie avant dudit safran est flexible à partir du bord avant qui est encastré dans un support solidaire du navire et ledit safran comporte un élément rigide qui est situé à l'arrière de ladite partie avant flexible et qui est prolongé vers l'avant par un bras monté sur un axe. 2 - Gouvernail selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie arrière dudit safran, située à l'arrière dudit élément rigide, est flexible. 3 - Gouvernail selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit safran comporte sur toute sa surface au moins une plaque flexible, en un matériau élastomère, dont le bord avant est fixé à un support fixé au navire. 4 - Gouvernail selon-la revendication 3, caractérisé en ce que ledit safran est une plaque épaisse et flexible en un matériau élastomère dans laquelle est noyé ledit élément rigide qui est situé à l'arrière du bord avant de la plaque et qui s'étend sur toute la hauteur. 5 - Gouvernail selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit safran est une plaque épaisse et flexible en un matériau élastomère comportant sur l'une au moins de ses faces et à l'arrière du bord avant, un logement en creux s 'étendant sur toute la hauteur)dans lequel est encastré ledit élément rigide. 6 - Gouvernail selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit safran est composé de deux plaques flexibles en un matériau élastomère qui sont juxtaposées et d'un élément rigide intercalé entre ces deux plaques, à distance du bord avant de celles-ci. 7 - Gouvernail selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément rigide est une plaque rigide s'étendant sur toute la hauteur du safran 8 - Gouvernail selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément rigide est une barre ou une tige. 9 - Gouvernail selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit axe de rotation et le bord avant dudit élément rigide convergent légèrement l'un vers l'autre vers le bas. 10 - Gouvernail selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'axe de rotation dudit élement rigide est situé entre le bord avant du safran et le bord avant dudit élément rigide.