Brevet FR2463717A1 — publié le 19810227

CATAMARAN A STRUCTURE GEOMETRIQUE PLANE L'invention s'applique à la construction navale, à l'architecture navale, et aux applications de mécanique des fluides. Les navires catamarans sont conçus à l'origine comme un assemblage de deux coques jumelles couplées par un pontage qui les maintient parallèles sur l'eau, ledit pontage supportant généralement une forme habitable (rouf). Le mode de liaison entre les coques et le pont est souvent du type souple, permettant un certain effet de vrille des coques par rapport à l'axe longitudinal du navire, ou éventuellement du type rigide ou semi-rigide. Meme dans ce cas, cependant, la construction obéit à un principe traditionnel: deux coques à tracé classique (lignes courbes du genre trocholdal ou sinusoldal) sont rapportées sur une partie centrale surélevée, qui est de par sa conception classique trop proche du niveau de l'eau pour éviter les chocs importants reçus lors de l'applatissement du tiers avant de la carène au tangage. Et ce phénomène a d'autant plus d'importance que la forme du pont inférieur de liaison est généralement plate, même si elle dispose d'un léger ceintre et de quelques nervures. Quant au pont supérieur, sa surface solide utile ne peut pas s'étendre uniformément des poupes aux étraves, et les aménagements internes ont moins d'espace directement utile. Les coques classiques, symétriques ou asymétriques, ont des qualités hydrodynamiques et de tenue en mer qui dépendent de la précision de leur tracé, mais leur conception ne permet pas d'emblée, grâce à leurs seules formes, de leur donner des qualités naturelles comparables à celles qu'elles obtiennent au moyen de pièces externes rajoutées: ailerons stabilisateurs, quillets, bulbes, hydrofoils, et autres éléments de portance dynamique. Malgré certaines formes asymétriques, ces coques ont besoin de quilles, d'où augmentation de la surface mouillée et du tirant d'eau, voire fragilisation dans certains cas. La recherche de la vitesse et le souci de ne pas chasser en dérive font concevoir des formes qui sont en général trop fines et mal épaulées sur l'avant, et qui ne soulagent pas assez au tangage et dans les embardées. Le procédé de conception et de tracé des coques et du pont, et des superstructures de manière générale, suivant l'invention, constitue un progrès important dans le domaine considéré, pour des unités de tous tonnages. En effet, le catamaran n'y est plus considéré comme un assemblage de deux mono-coques à carène convexe, mais essentiellement comme une carène unique concave. I1 nty a donc plus, dans ce principe, deux coques qui vont ouvrir l'eau chacune de son côté, mais une seule et unique carène qui va canaliser l'eau sous elle pour s'y appuyer. Tout le navire est alors conçu comme un "caisson", les coques étant seulement les éléments plongeants d'une seule et même enveloppe structurale. On y gagne en solidité et en facilité de construction, ainsi que sur le plan de la navigation.Le navire est un assemblage coordonné de panneaux plans, tant dans ses oeuvres vives que dans ses oeuvres mortes: il est nécessairement de forme rectangulaire, à murailles extérieures droites, avec un pont de liaison inférieur haut sur l'eau et muni de sa propre étrave. Cette étrave intervient en cas de fort tangage, pour amortir l'enfoncement du tiers avant du navire, soulageant souplement l'action des coques latérales, déviant les eaux, rigidifiant et protégeant considérablement le pont La partie interne des coques (concavité) est disposée de telle manière que les panneaux plats qui la composent fassent office de plans de portance dynamique, les murailles extérieures droites faisant de leur côté fonction de plans anti-dérive. A la construction, l'assemblage de panneaux plans, qui implique une préfabrication facile et une possibilité d'assemblage différé in-situ, rend le tracé et les découpes préalables aisés, ce genre de construction et de montage étant à la portée des nonprofessionnels, tout en restant rentable pour des chantiers industriels. De plus, sur une même structure du caisson de base, des aménagements au niveau du pont supérieur permettent d'armer le navire, avec un minimum de modifications, en version pêche ou en version plaisance. Pour la version pêche, il faut noter que la capacité de chargement, l'équilibre du navire, et la grande surface utile du pont, avec le faible tirant d'eau dû à l'absence de quilles profondes, sont des avantages considéra bles pour les exploitants. La mise en fabrication est réalisée généralement comme suit: sur un squelette sommaire, on réalise un habillage avec des panneaux plats juxtaposés, puis on stratifie le mannequin ainsi obtenu avec un revêtement synthétique rendu rigide. On peut aussi procéder par soudage de panneaux métalliques, ou par tout autre procédé de meme nature, mettant en oeuvre des matériaux rigides, inaltérables, et indéformables, et d'échantillonage suffisant. L'assemblage final de tous les panneaux est toujours recouvert, au moins extérieurement, d'un revetement continu et rigide qui scelle et rend homogène l'ensemble de la structure. Des cloisons maitresses transversales (bord-à-bord) et des cloisons intermédiaires, assurent à la fois le compartimentage étanche du navire et la rigidité transversale. La rigidité générale, en outre, est obtenue par les formes memes de la structure, du type dit "à bouchains vifs", qui caractérise pour bonne part le navire. Cette structure, au niveau de l'étrave, grâce à ses lignes droites et aux formes géométriques nettes, permet un calcul précis des angles d'entrée et de flèche souhaitables pour le navire selon sa destination pratique (croisière, course, ou pêche). Dans la conception de l'asymétrie et de l'interaction des coques latérales, on peut présenter le dispositif comme suit: une carène monocoque symétrique, à bouchains vifs, est coupée en deux parties égales sur son axe longitudinal médian, et les deux demi coques ainsi déterminées sont écartées parallèlement l'une de l'autre d'environ la moitié de leur longueur, en faisant en sorte que la partie rectiligne (plan de coupure) soit à l'exté- rieur du montage. La forme concave de la carène du catamaran structure géométrique est en grande partie semblable à celle qui aurait été générée par l'assemblage sus-décrit, excepté pour le tiers arrière, et compte non-tenu de la carène centrale. Le tiers arrière du catamaran, en effet, découle d'une conception originale stricte de.la carène concave, dont il est l'illustration la plus évidente. Les panneaux internes avant des coques sont chargés d'ouvrir l'eau, et de s'y appuyer d'autant plus que la vitesse augmente. Pour celà, ils ont un angle d'incidence (inclinaison en diagonale) calculé de telle manière que la force résultante de la poussée de l'eau, réagissant sur sa surface, puisse avoir une composante utile dirigée de bas en haut, la composante tendant à déporter le plan d'-appui à l'extérieur étant annulée par effet opposé identique appliqué sur l'autre coque.De plus, l'an- gle d'incidence des panneaux internes médians des coques est progressivement ouvert d'avant en arrière, ce qui fait que ces panneaux s'appuient progressivement sur l'eau de l'avant vers i 'aXiire, et ce qui ils tique que la cloison bord-a-bord I > rin- cipale d'avant ait un angle de descente dans chaque coque moins ouvert que la cloison bord-à-bord principale arrière, qui détermine le maitre-couple à son niveau. Les schémas et dessins annexés illustrent la mise en oeuvre et les caractlistiques de l'invention. Dans les figures 1 et 2, on remarque que les coques latérales sont constituées de quatre panneaux (numérotés 5-5-7-13 pour la coque tribord) et que le pont inférieur est constitué -outre la carène centrale- de i panneaux (N 1-2-15). La carène centrale est composée des panneaux 9-10-11-12. Le tableau arrière* invisible sur ces dessins, porte le N 15, et la muraille extérieure babord le N 14. Les oeuvres vives du navire comptent donc 15 panneaux assemblés. Les figures et schémas de la planche II/3 ont une localisation commune des lieux géométriques. Le schéma de la fig.4 représente une coupe longitudinale du navire, avec indication des angles plans, et axes principaux. Les droites H'et H" sont les horizontales inférieure et supérieure, et les droites V à V sont les vertlcales portant les limites du navire des poupes aux proues. L'angle V BO' indique l'inclinaison de la cloison maîtresse avant, délimitée par les points GB et H. On voit que la cloison arrière est sur la verticale V . Le segment AH indique l'inclinaison de la partie avant du pont inférieur, et le seg- ment HD la pente de la partie médio-arrière. Le segment kE représente la limite du pont supérieur. La carène centrale est délimitée par les segments At et IJ, la cloison A H Jt (fig.3) en constituant la nervure maitresse longitudinale. Les panneaux arrière I: carène centrale, II: joug d'étrave, III: étrave, IV: ligne de quille, V: pont inférieur, VI: panneau avant, VII: panneau médian, VIII: panneau arrière. REVENDICATIONS 1. Structure de navire catamaran caractérisée en ce qu'elle se présente sous la forme d'un caisson rectangulaire découpé en carène concave à murailles extérieures droites, destinée à canaliser toute l'eau déplacée sous elle pour s'y appuyer, l'angle d'incidence des panneaux internes avant et médians des coques étant progressivement convergent d'avant en arrière, et entrainant un resserrement progressif des flux d'eau sous la carène, les coques latérales étant les principaux éléments plongeants des oeuvres vives d'une seule et même enveloppe structurale. 2. Structure de navire catamaran selon revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par juxtaposition de panneaux tous plats et à bords rectilignes. 3. Structure de navire catamaran selon revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte une étrave complémentaire disposée sous le pont inférieur, destinée à amortir l'enfoncement du tiers avant du navire et à dévier les eaux venant à son contact. 4. Structure de navire catamaran selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les coques latérales sont constituées de quatre panneaux plans, dont un seul sur la face externe. 5. Structure de navire catamaran selon revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que le pont inférieur est composé de trois panneaux plans, la carène centrale de quatrepanneaux plans, et que le tableau arrière ne comporte qu'un seul panneau plan.