Brevet FR2462337A1 — publié le 19810213

La présente invention a essentiellement pour objet un engin à voile du type comprenant une coque flottante, un mât arrimé sur cette coque, une voile montée sur le mât et un moyen de gouverne de l'engin. A une telle définition, répondent en particulier les voiliers, qu'ils soient à quille lestée ou à dérive, et les planches à voile. Une des difficultés fondamentales du fonctionnement de ces engins est que le vent nécessaire à l'avancement de l'engin a évidemment tendance à renverser l'engin de sorte qu'i faut lutter à chaque instant contre cette tendance. Sur les voiliers importants, c'est une quille lestée qui remplit cet office. Sur les dériveurs légers et sur les planches à voile, c'est le barreur qui doit faire contrepoids avec son corps en choisissant à chaque instant le degré de gîte optimum pour obtenir le meil- leur rendement d'avancement. L'engin à voile conforme à l'invention se caractérise essentiellement par rapport à l'art antérieur connu en ce que ledit mât est monté articulé vers sa base autour d'un axe sen- siblement horizontal tournant dans une structure solidaire de la coque et ledit mât est relié à des moyens d'actionnement d'ailerons, dérive ou analogues, mobiles, qui agissent dans l'eau de façon à tendre à redresser la coque en sens inverse du sens dans lequel penche le mât et dans lequel pencherait normalement l'engin sous la seule action du vent auquel il est soumis. On comprend immédiatement qu'en créant une telle combi- naison de moyens, l'engin contrarie automatiquement la gîte qu'il pourrait prendre, l'action de redressement des ailerons 30.étant automatiquement d'autant plus forte qu'est forte l'ac- tion du vent tendant à abattre l'engin. Dans ces conditions, il n'est plus besoin de quille lourdement lestée ni d'acroba- tie spectaculaire mais pas toujours efficace pour redresser l'engin contre le vent. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la base du mât, lorsqu'il oscille autour de son axe d'articula- tion, se déplace transversalement vers babord ou.vers tribord et entraîne simultanément une barre transversale à chaque ex- trémité de laquelle est articulée une biellette dont l'extré- mité opposée à l'articulation sur ladite barre transversale est solidaire d'un pivot sensiblement vertical articulé dans un élément de structure fixé à la coque et autour duquel tourne undit aileron respectivement de babord ou de tribord. Avanta- geusement, en position sensiblement verticale du mat, lesdits ailerons de babord et de tribord ont une portance sensiblement nulle et de préférence légèrement positive, tandis qu'en posi- tion inclinée vers babord du mat, ledit aileron de babord a une portance sensiblement positive tandis que ledit aileron de tribord a une portance sensiblement négative et que de même en position inclinée vers tribord du mat, ledit aileron de ba- bord a une portance sensiblement négative tandis que ledit ai- leron de tribord a une portance sensiblement positive. De cette manière, on assure par des moyens mécaniques extrêmement simples le redressement automatique et efficace de l'engin quelle que soit la force du vent et ses changements. Selon une autre caractéristique de l'invention, la voi- le comprend deux parties sensiblement symétriques triangulai- res fixées audit mat avec une écoute pour la tenue de chaque voile s'accrochant à l'extrémité libre basse de la voile non fixée au mat, chaque écoute passant sur une.poulie fixée au bout d'un bras or nti> vErsbabord ou vrstribord.nioutrele'gncoupend un levier articulé autour d'un axe horizontal dans le plan médian longitudinal de l'engin et pouvant tourner sur lui-même, ledit levier se terminant à son extrémité supérieure par une poignée de manoeuvre.et à son extrémité inférieure par un plan en forme générale de queue de requin. Cette queue de requin remplacé avantageusement le safran, tandis que le levier remplace avantageusement le gouvernail permettant d'obtenir non seulement le changement de direction de l'engin, mais éga- lement d'agir sur la gîte en complément des moyens automatiques ci-dessus mentionnés.et également d'assurer un freinage ou une action d'ancre flottante à volonté. D'autres caractéristiques, objets et avantages de l'in- vention apparaîtront plus clairement à l'aide de la descrip- tion qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnant uniquement à titre d'exemple un mode de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention. Dans ces dessins: - la figure 1 est une vue schématique par l'arrière d'un engin conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue par dessus de l'engin illustré à la figure 1 et dans une configuration sensiblement équivalente, à l'angle de gite près du mât, - la figure 3 est une vue de côté du même engin dont on n'a pas représenté toute la hauteur de voilure, - la figure 4 est une vue schématique illustrant le princi- pe d'actionnement des ailerons, - la figure 5 montre un détail de montage du plan de gou- verne en queue de dauphin, - la figure 6 montre selon la flèche VI de la figure 5 un détail du montage. Selon le mode de réalisation illustré aux dessins, l'en- gin comprend essentiellement une coque flottante 1, un mât 2 arrimé sur cette coque, une voile comprenant deux parties 3, 4 montée sur le mât et un moyen de gouverne comprenant essen- tiellement un levier 5, une poignée de manoeuvre 6 de ce le- vier et un plan de gouverne en queue de dauphin 7. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le mat 2 est monté articulé vers sa base autour d'un axe 8 sen- siblement horizontal tournant dans une structure 9 solidaire de la coque 1. * La base 2a du mât 2, lorsqu'il oscille autour de son axe d'articulation 8, se déplace transversalement vers babord (marqué B au dessin) ou vers tribord (marqué T au dessin) et entraîne simultanément une barre transversale 10. A chaque extrémité lot et lob de la barre lob de la barre est articulée une biellette respectivement 11 12 dont l'extrémité opposée à l'articulation sur ladite barre trans- versale est solidaire d'un pivot sensiblement vertical res- pectivement 13, 14tournant en étant articulé dans un élément de structure de la coque, soit dans l'exemple illus- tré aux sommets 15, 16 de deux triangles formés avec des ou- vertures centrales 17, 18 de chaque côté de la coque. Sur le pivot 13 et sur le pivot 14 sont montés fixés deux ailerons respectivement de tribord 19t et de babord 20b. - La liaison mécanique simple qui vient d'être décrite as- sure automatiquement lorsque le mât 2 oscille autour de son axe d'articulation 8 des mouvements de rotation vers l'avant ou vers l'arrière des ailerons 19, 20. A la figure 1, on a illustré par la flèche 21 la direction dans laquelle s'incline le mât 2 et par les flèches 22, 23 les directions correspondan- tes de rotation des ailerons 20, 19. De même à la figure 2, lorsque le mât se penche dans la direction 24, les ailerons 19, 20 tournent respectivement dans le sens des flèches 25, 26. Comme il apparaît plus clairement et schématiquement à la figure 4, dans laquelle on a repéré par l'axe AV-AR la direction médiane d'avancement de l'engin, lorsque le mât os- cille autour de l'axe 8 (non représenté à cette figure) les deux ailerons 19, 20 tournent autour des axes verticaux 13', 14# en restant tangents à deux cÈnes 26, 27 d'axes 13', 14'et de génératrices parallèles au plan de calage choisi pour les aile- rons. A la figure 4, les ailerons ont été schématisés par de petites surfaces rectangulaires repérées 19, 20 dans la position neutre ou verticale du mât. Lorsque le mât penche par exemple vers tribord (comme illustré à la figure:2), l'aileron de tri- bord 19 se déplace vers l'arrière en 19', exposant sa face in- térieure aux filets d'eau ayant ainsi une portance positive s'opposant à la gîte sur tribord du navire. Simultanément, l'aileron 20 de babord se déplace vers l'avant en 20' exposant sa face extérieure ou supérieure aux filets d'eau ayant ainsi une portance négative s'opposant là encore à la gîte sur tri- bord du navire. De façon semblable, lorsque le mât penche vers babord (comme illustré à la figure:1), l'aileron de babord 20 se déplace vers l'arrière en 20" exposant sa face intérieure ou inférieure aux filets d'eau ayant ainsi une portance posi- tive s'opposant à la gîte sur babord de l'engin. Simultanément, l'aileron 19 de tribord se déplace vers l'avant en 19" expo- sant sa face extérieure ou supérieure aux filets d'eau ayant ainsi une portance négative s'opposant à la gîte sur babord de l'engin. A la même figure 4, on a marqué par la lettre P indicée zéro (PO) la portance sensiblement nulle des ailerons 19, 20 dans la position neutre de l'engin. Le calage des aile- rons sera avantageusement fait de façon que cette portance ne soit pas exactement nulle mais légèrement positive. A la même figure, on a représenté par la lettre P+ la portance positive des ailerons 19, 20 dans les positions respectives 20" et 19'. De même, on a repéré par les lettres P les portanees négatives dans les positions des ailerons illustrées en 20' et 19". Ainsi, apparaît clairement le principe fondamental de fonc- tionnement d'un engin conforme à l'invention. On décrira maintenant d'autres éléments caractéristiques de l'engin. Tout d'abord, comme il a été mentionné plus haut, la voilure comprend essentiellement deux voiles sensiblement tri- angulaires 3, 4 qui sont montées fixées au mât 2 de toute ma- nière appropriée, par exemple en fourreau alterné d'ouvertures qui s'opposent en charnières. Si l'engin "remonte" au vent, les deux parties 3, 4 sont rabattues l'une sur l'autre et for- ment en quelque sorte une voile de type assez classique trian- gulaire. Si au contraire, l'engin marche vent arrière, les deux parties de la voile s'ouvrent comme on le voit aux figures 1 et 2 formant une voile à "deux battants". Les ouvertures 4a, 4b, 4c, etc. étagées de distance en distance sur la partie de la voile 4 et jouxtant les parties d'attache 4p, 4q, 4r-etc. de la partie 4 forment des canaux de fuite pour l'air entre le mât et le bord de la voilure accrochée au mât. De la même façon, les ouvertures 3a, 3b, 3c, etc. de la partie de voile 3 jouxtant les points d'attache 3p, 3q, 3r de la partie 3 for- ment des canaux de fuite pour l'air. Dans une telle configura- tion, en marche vent arrière ou grand largue, l'air est mieux canalisé et gonfle mieux la voile dont le rendement est augmen- té. Un très bel effet esthétique peut être donné à cette voi- lure si chaque partie 3, 4 est bicolore, la voile de babord pouvant avoir des couleurs différentes de celle de tribord, et l'aspect de l'engin changeant suivant sa direction de dé- placement, son allure et le point d'observation. Pour tenir la base de la voile, il n'y a pas besoin d'une b8me et l'on utilisera avantageusement simplement une écoute que l'on accrochera au sommet bas du triangle formé en 28, 29 sur chaque partie de voile 3, 4. Les écoutes 30, 31 seront passées sur des poulies 32, 33 de renvoi par exemple fixées aux extrémités libres de deux bras 34, 35 orientables vers babord et vers tribord sur l'arrière de l'engin. Dans l'exemple de réalisation illustré, les bras 34, 35 sont montés sur un manchon 36 autour duquel ils peuvent.être orientés en étant inclinés plus ou moins vers babcrd ou vers tribord. Le manchon 36 est articulé de son c8té autour d'un pivot 37 horizontal convenablement monté sur la coque 1 - (figure:3). On décrira maintenant le levier de manoeuvre de l'en- gin. Comme il a.été dit précédemment, le levier 5 se termine à une extrémité par une poignée de manoeuvre 6 et à son autre extrémité par un plan de gouverne en queue de dauphin 7. La forme du levier 6 permet à l'utilisateur de se placer éven- tuellement en-38 (figure-2) au centre du levier. - Le levier 5 est monté libre en rotation à l'intérieur du manchon 36 précédemment décrit. L'actionnement de la poignée de manoeuvre 6 selon la double flèche 39 (figure:3) permet donc de modifier la profondeur et l'angle d'attaque du plan de gou- verne 7. Une rotation du levier sur lui-même selon la double flèche 40 (figure-2) permet simultanément de faire virer l'en- gin sur babord ou sur tribord à la manière des poissons. - Le plan de gouverne restant toujours et entièrement immergé est beaucoupçplus efficace que ne le serait un gou- vernail classique. En outre, il forme un plan d'accrochage pour l'engin qui devient très efficace à grande vitesse. Par un retournement complet sur 1800 selon la flèche (figure:2) du levier, le plan 7 prend la position 7' (figu- re:3) formant freinage extrêmement puissant et éventuellement ancre flottante en cas de mauvais temps. On reviendra maintenant plus particulièrement aux figu- res 1 et 2 dans lesquelles on décrira des moyens de limitation et d'amortissement de la gîte du mât.et du mouvement conjugué des ailerons 19, 20. Comme il a été illustré aux dessins, les ailerons 19, sont montés sur des pivots d'articulation 13, 14 auxsommets , 16 de triangles creux formés dans la coque. Sur ces mêmes pivots, 13, 14 sont montés deux bras 41, 42 qui portent chacun un bandage pneumatique 43, 44 monté sur un pivot 45, 46 du bras 41, 42. Le bandage pneumatique 43, 44 se débat, en position normale de fonctionnement de l'engin tel qu'illustré aux figu- res 1 et 2 à l'intérieur des ouvertures 17, 18 triangulaires entre les bras de liaison 47, 48, 49, 50 reliant les sommets , 16 des triargles à la coque. Ainsi, lorsque le mât 2 os- cille autour de son axe 8, il entraîne la barre transversale vers babord ou vers tribord faisant tourner les ailerons 19, 20 et les bras 41, 42 portant les bandages pneumatiques 43, 44 qui forment butées élastiques amortissant et arrêtant le mouvement d'inclinaison du mât à l'intérieur des côtés 47, 48, 49, 50 des triangles de débattement 17, 18j Il est à noter que l'on peut choisir la pression de gonflage des pneumatiques 43, 44 pour régler à volonté la dureté des butées et dans une certaine mesure l'angle de débattement autorisé. En outre, ces pneumatiques forment flotteurs favorisant une bonne tenue et l'insummersibilité de l'engin. Comme il apparaît à la figure 1, on voit également que si l'on prend soin de monter les ensembles constitués d'une part, par l'aileron 19, le bras 41 et le pneumatique 43 et, d'autre part, par l'aileron 20, le bras 42 et le pneu- matique 44 articulés sur un pivot horizontal (non représenté) perpendiculaire respectivement auxpivots 13 et 14, il devient possible en faisant pivoter les deux ensembles autour desdits pivots horizontaux d'amener les roues dans la position illus- trée en 43', 44' et dans cette position de faire rouler l'en- gin pour le transporter sur le sol. Dans cette position, les ailerons 19, 20 sont relevés comme illustré en 19'',20'''. Bien évidemment, on prévoira un moyen simple de blocage en position angulaire adéquate, soit de transport, soit d'utilisa- tion en mer des ailerons et des pneumatiques 43, 44. Comme on le voit aux figures 1 et 3, on prévoira en outre avantageusement deux petits ailerons profilés sensible- ment verticaux 52 vers l'arrière de l'engin donnant plus de stabilité à l'engin et favorisant, à grande vitesse sa sortie d'eau en portant essentiellement sur ses ailerons 19, 20 et ses ailerons arrière 52 permettant à l'engin de planer au ras de l'eau. On décrira maintenant en faisant référence plus par- ticulièrement aux figures 5 et 6 une constitution particulière utilisée avantageusement pour réaliser la liaison entre le plan de gouverne 7 et l'extrémité inférieure du levier 5. Comme on l'a vu ci-dessus, le levier 5 est monté pi- votant libre dans un manchon 36. Dans la réalisation illustrée aux figures 5 et 6, le levier est formé par un tube creux 53 qui se termine à son extrémité par une tête en forme de pilon 54. Ce pilon est traversé par un pivot 55 éonvenablement ancré dans le plan de gouverne 7. A l'intérieur du'tube 53, est montée une tige 56 que l'on peut commander en rotation indépendamment du tube 53, par exem- ple, par une petite manivelle (non représentée) sortant en 61 - (figure 2) sur la poignée 6. A son extrémité basse, la tige 56 comporte un filetage 57 qui se visse dans une portée 58 file- -tee en correspondance du tube 53. D'autre part, en bout de la tige 56, est formé un coin 59 qui selon que le tube 53 est vis- sé à fond sur la vis 57 ou est dévissé s'engage ou non dans un logement 60 triangulaire formé sur le pivot 55. On expliquera maintenant l'intérêt et le fonctionnement de ce dispositif. Lorsque la tige 56 avec sa vis 57 et son extrémité en forme de coin 59 est vissée à fond à l'intérieur de la portée filetée 58 du tube 53, le coin 59 s'engage dans la saignée ou fente 60 du pivot 55 bloquant ce dernier en rotation dans sa portée 62 à l'intérieur de la tête en pilon 54 du tube 53. Dans cette position, le plan de gouverne 7 est donc solidarisé du tube 53 par rapport auquel il n'a aucun degré de liberté. Le plan de gouverne assure dans ces conditions sa fonction essen- tielle de gouverne de l'engin. Par contre, en faisant tourner la tige 56 à l'intérieur du tube 53, on peut, en faisant tourner la vis 57 dans la portée filetée 58 faire remonter le coin 59 à l'intérieur de la tête 54 et dégager en partie la pointe 59 du coin de la saignée 60 comme illustré à la figure 5. Dans une telle position, il ap- paralt que le plan de gouverne 7 peut se débattre d'un certain angle c de part et d'autre de sa direction normale x'x lorsque le plan est bloqué quand le coin 59 est pressé à l'intérieur de la saignée 60 du pivot 55. L'importance de l'angle o peut être réglée en vissant ou dévissant plus ou moins la tige 56 à l'intérieur du tube 53. De préférence, cet angle 0 est choisi entre O'et 30Q. Lorsqu'un tel débattement du-plan de gouverne 7 est au- torisé, il est possible, en manoeuvrant le levier 5 alternati- vement de haut en bas comme montré par la double flèche 39 - (figure:3) de faire avancer'l'engin sous l'effet de l'eau qui est chassée alternativement par la face inférieure du plan 7 ou par sa face supérieure qui s'oriente automatiquement de façon à'réaliser le meilleur effet de pousséesur l'engin. Ce dispositif permet doric de-rianoeuvrer l'engin dans un pôrt ou de le faire avancer malgré tout s'il n'y a pas de vent. Il apparaît que l'engin conforme à l'invention assure automatiquement par l'effet de l'inclinaison du mât qui comman- de les ailerons de redressement de l'engin un maintien quasi-automatique de la gîte, le pilote pouvant, par action sur le plan de gouverne 7 choisir sa direction mais également influer sur la gîte de l'engin et sur son accrochage dans l'eau ou au contraire son redressement hors de l'eau porté par ses seuls ailerons. En outre, l'action des écoutes de voile sur les bras 34, 35 diminue l'effort de gouverne tendant automatiquement à abaisser le levier pour que le bateau redresse le nez tendant toujours à monter sur ses ailerons; Par un retournement de 1800 du levier, le pilote ob- tient une puissante action de freinage, le plan de gouverne formant en outre dans une telle position une véritable ancre flottante. En marche, vent arrière, ou grand largue, lorsque les deux parties de voile sont déployées, les canaux de fuite pré- vues au centre de la voilure évitent tout déséquilibre de la voile, ne présentant pas les défauts des voiles dites "ballon" très difficiles à contr8ler. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation illustré.et décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple, l'invention comprenant tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit et mises en oeu- vre dans le cadre des revendications qui suivent. En particulier, les deux ailerons arrière 52 peuvent être remplacés par deux aile- rons dont les arêtes d'extrémité s'inclinent l'une vers l'autre éventuellement jusqu'à se rejoindre et sur lesquelles se hissera l'engin à grande vitesse. REVENDICATIONS 1. Engin-à-voile du type comprenant une coque flottante, un mât arrimé sur cette coque, une voile monrôtée sur le mât et un moyen de gouverne, leditéengin étant caràctérisé en ce que ledit mât est mônté'articuIé veés sa'bA eaâtôr d'un axe sensiblemént horizontal tournait dans une structure solidaire de la coque et ledit mat est relié à des moyens d'actionne- ment d'ailerons, dérive ou analogue, mobiles qui agissent dans l'eau de façon à tendre à redresser la coque en sens inverse du sens dans lequel penche le mât et dans lequel pencherait normalement l'engin sous la seule action du vent auquel il est soumis. 2. Engin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base du mât, lorsqu'il oscille autour de son axe d'ar- ticulation, se déplace transversalement vers babord ou vers tribord et entraîne simultanément une barre transversale à chaque extrémité de laquelle est articulée une biellette dont l'extrémité opposée à l'articulation sur ladite barre transversale est solidaire d'un pivot sensiblement vertical articulé dans un élément de structure fixé à la coque et au- tour duquel tourne undit aileron respectivement de babord ou de tribord. 3. Engin selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'en position sensiblement verticale du mât, lesdits aile- rons de babord et de tribord ont une portance sensiblement nulle et de préférence légèrement positive. 4. Engin selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'en position inclinée vers babord du mât, ledit aileron de babord a une portance sensiblement positive tandis que ledit aileron de tribord a une portance sensiblement négative, et de même en position inclinée vers tribord du mât, ledit aile- ro.. de babord a une portance sensiblement négative tandis que ledit aileron de tribord a une portance sensiblement positive. 5. Engin selon l'une des revendications 2 à 4> caracté- risé en ce que l'angle de débattement de rotation de chacun desdIts ailerons de babord ou de tribord est'limité par exemple sur 15 à 45 . 6. Engin selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle de débattement est limité par des moyens en caoutchouc il ou analogue tels par éxemrple que dés pneumatiques gonflables supportés et tournés dommie lesdits àilerofis-autour desdits pivôts.ét'se débattant-éftre deux butées'fixées à dés strc- tures de la coque. 7. Engin selon la revénd.4icati.n 6, caractérisé --n c-- que lesdits pnew. s.atiques.et/ou lesdits ailerons sont articulés autour d'un deuxième pivot sénsiblement horizdotal traversant ledit pivot sensiblement vertical permettant en position de transport sur le sol de relever lesdits ailerons.et d'utiliser lesdits pneumatiques comme moyens de portance et-de roulage sur le sol de l'engin. 8. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voile comprend deux parties sensible- ment symétriques triangulaires fixées audit mât avec une écoute pour la tenue de chaque voile s'accrochant à l'extré- mité libre basse de la voile non fixée au mât, chaque écoute passant sur une poulie fixée en bout d'un bras orientable vers babord ou vers tribord. 9. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un levier articulé autour d'un axe horizontal dans le plan médian longitudinal de l'en- gin.et vers sa partie arrière,-et pouvant tourner sur lui-même, ledit levier se terminant à son extrémité supérieure au-dessus de la coque par une poignée de manoeuvre, et à son extrémité inférieure, en dessous de la coque, par un plan en forme géné- rale de queue de dauphin. - 10. Engin selon les revendication 8 et 9, caractérisé en ce que lesdits bras sont fixés à leur extrémité opposée à celle qui porte la poulie de renvoi d'écoute, sur un manchon dans lequel tourne ledit levier, ledit manchon étant articulé autour dudit axe horizontal. 11. Engin selon l'une des revendications 8 à 10, carac- térisé en ce que chaque partie de voile s'accroche au mât sur une petite longueur, alternativement l'une ou l'autre, sans laisser sensiblement d'espace libre d'accrochage sur le mât, en laissant lorsque les deux parties sont déployées l'une de babord, l'autre de tribord des canaux de fuite pour le vent entre chaque partie de voile et le mât entre deux parties consé- cutives d'accrochage d'une même partie de voile, et en ne lais- sant aucune fuite entre le mât et les deux parties de voile lorsque celles-ci'sont'rabattues l'une sur l'autre à babord ou à tribord. 12.-Engin'selon l'une des revendicatiôns 9 à 11, caractérisé en ce '4que ledit pIan en forme générale de queue de dau- phin est monté en bout dudit levier de manoeuvre articulé autour d'un axe perpendiculaire à l'axe du levier, et des mo- yens de blocage sont prévus pour bloquer ledit plan autour du- dit axe ou pour le débloquer en permettant un mouvement de bat- tement limité dudit plan autour dudit axe perpendiculaire à l'axe du levier.