Brevet FR2487774A1 — publié le 19820205

Z487774 L'invention a pour but d'améliorer les profils de coques de navires ou de tous corps mobiles partiellement ou totalement immergés et présentant des excroissances extérieures afin de diminuer la résistance à leur avancement dans l'eau. Elle a été plus particulièrement conçue pour l'amélioration des profils de coques de voiliers afin de leur permettre d'atteindre de plus grandes vitesses sous l'action de la puissance motrice exercée par les vents sur la voilure, mais on comprendra que l'invention n'est pas limitée à un type particulier de navire et peut s'appliquer avantageusement à tout mobile partiellement ou totalement immergé, comprenant une coque et une ou plusieurs excroissances extérieures. L'invention repose sur le résultat d'essais de résistance à l'avancement effectués sur des coques composées d'une coque proprement dite etd'une ou plusieurs excroissances immergées constituées par une quille et son lest, par un gouvernail ou par d'autres dispositifs. Lorsqu'on donne à la coque proprement dite un profil longitudinal traditionnel régulier de la proue à la poupe tel qu'on le définit jusqu'à présent et qu'on établit un graphique de la variation de l'aire de section transversale d'un bout à l'autre de la coque, on constate que la présence de la quille et du gouvernail ou d'autres excroissances crée sur ce graphique un ou des bossages qui apparaissent comme une aberration de courbure du tracé de la variation de l'aire de la section transversale immergée. Lorsqu'une telle coque se déplace dans l'eau, on constate que, pour des vitesses de 0 à 8 ou 10 noeuds environ, on obtient des accélérations rapides sous puissance motrice moyenne des vents tandis que, pour des vitesses supérieures par exemple jusqu'à 12 noeuds environ, les progressions de la vitesse sont lentes malgré une puissance élevée et qu'une vitesse supérieure ne parait pas pouvoir être atteinte par l'application de la puissance maximale disponible. Si on observe le sillage pour des allures croissantes, on constate d'autre part un sillage à écoulement presque laminaire pour des vitesses de 0 à 6 noeuds environ, tandis que des vitesses supérieures font apparaître une onde de sillage partant de l'aplomb de la quille et faisant avec l'horizontale perpendiculaire au déplacement un angle qui diminue avec la vitesse et tend par exemple vers 20- environ. Ces résultats peuvent être rapprochés de ceux observés en soufflerie lors d'essais de résistances à l'avancement dans l'air, ces essais montrant que des vitesses dans l'air croissant vers la vitesse du son (mach 1) donnent lieu à la création d'une onde de choc faisant un angle décroissant avec le plan perpendiculaire à la direction du déplacement re.Lati du corps dans un écoulement rapide d'air. Les résultats comparables entre les résistances à l'avancement dans l'air, et dans 1iacu pour des vitesses élevées, s'expliquent par cette obserrvation qu'à des vitesses voisines de la vitesse du son l'air compressible acquiert un comportement analogue a celui d'un fluide incompressible, de sorte que ce comportement peut se comparer au comportement d'un écoulement d'eau pour des vitesses de quelques noeuds. Puisque la résistance a l'avancement est liée à la formation de l'onde de sillage es à son rapprochement de la perpendiculaire à la direction de l'avancement, le principe de l'invention consiste à retarder cette formation désavantageuse de l'onde de sillage qui s'établit au droit de la quille ou plus généralement d'une excroissance du profil transversal immergé. A cet effet, conformément àa l'invention, on établit un profil de coque de telle façon que la courbe représentant la variation, de la proue à la poupe, de la surface de section transversale immergée totale (coque + excroissances) ne présente pas de bossage ou de variations brusques de courbure ou, en d'autres termwe on diminue la surface de section transversale immergée de la coque proprement dite d'une valeur égale à la surface de section transversale de l'excroissance immergée. Pour bien faire comprendre l'invention, on se référera ci-après au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 représente le profil longitudinal d'une coque habituelle munie d'une quille et d'un gouvernail avec indication de la ligne horizontale de flottaison; la figure 2 est un graphique montrant la variation de la section transversale immergée pour une coque selon la figure 1; les figures 3 à 5 sont des schémas d'ondes de sillage pour des vitesses croissantes de ce type de corps dans l'eau; la figure 6 est un exemple de graphique de l'inclinaison de l'onde de sillage en fonction de la vitesse en noeuds pour une coque selon la figure 1; la figure 7 est une coupe transversale d'une coque selon l'invention au droit d'une quille avec indication du profil qui serait obtenu si on ne tenait pas compte de la quille; et la figure 8 est un graphique analogue à celui de la figure 2, mais établi pour la coque de la figure 7 profilée conformément à l'invention. Sur la figure 1, on a indiqué en 1 le profil longitudinal de la coque proprement dite, par exemple d'un voilier, tandis qu'on a indiqué en 2 la quille lestée et en 3 le gouvernail. La coque assure la flottabilité de l'ensemble tandis que la quille, le lest et le gouvernail assurent la stabilité de la trajectoire par un rôle d'anti-dérive et la stabilité par rapport à la verticale par l'action du lest. Si on découpe cet ensemble par des sections perpendiculaires à l'axe longitudinal du navire dont la partie immergée présente une aire S et qu'on trace, comme le montre la figure 2, la courbe représentative de la variation de l'aire (portée en ordonnées) en fonction de la distance 1 (portée en abscisses) de la section considérée à la proue sur toute la longueur de la carène, on constate que la courbe 4 de l'aire de la section totale immergée comprenant la quille et le gouvernail présente, par rapport a la courbe 5 de l'aire de la section immergée de la coque seule, une aberration au niveau de la quille. Lorsqu'une telle coque se déplace dans l'eau, l'inventeur a constaté que, pour des vitesses de O à 8 ou 10 noeuds environ, on obtient des accélérations rapides sous puissance moyenne par l'action du vent sur les voiles tandis que, pour une vitesse depuis 8 à 10 noeuds jusqu'à 12 noeuds, environ, on observe de lentes progressions de la vitesse malgré une puissance élevée et la vitesse de 12 noeuds environ apparaît comme un maximum. L'effet ci-dessus concerne certains types de coque, principalement les types de coques pour bateaux lestés, Pour des vitesses de O à 6 noeuds, on observe un sillage à écoulement presque laminaire tandis qu'au delà de 6 noeuds apparaît une importante vague de sillage se formant à l'aplomb de la quille et tendant vers la perpendiculaire à l'axe longitudinal du bateau quand la vitesse augmente. Aux figures 3 à 5, on a représenté respectivement en 6-7-8 une vague de sillage pour des vitesses de O à 6 noeuds, d'environ 8 noeuds et de l'ordre de 10 noeuds. Si 0( désigne l'angle de cette vague de sillage avec l'axe longitudinal (figure 3) et si on trace la courbe représentative de la variation de cet angle portée en ordonnées en fonction de la vitesse en noeuds portée en abscisses (figure 6), on obtient une courbe ayant l'allure de celle représentée sur la figure 6 montrant un fort relèvement au-dessus de la vitesse de 10 noeuds environ (18,500 km/h.). On précisera que cette courbe est valable pour les bateaux lestés. Conformément à l'invention, on améliore la vitesse de progression de la coque au-delà de la vitesse d'environ 12 noeuds en diminuant l'aire de la section immergée S' de la coque seule 10 (figure 7) par rapport à l'aire de section immergée S de la coque originale 11Bet ceci au droit de la section de quille 12 d'aire Su, d'une valeur telle que S' = S-S". Dans ces conditions, le graphique représentant la variation de la section transversale S immergée de l'ensemble du bâtiment conçu selon le procédé en fonction de la longueur de la carène a l'allure de la courbe de la figure 8 o on a représenté en trait plein en 13 la variation de la section immergée de la coque seule 10 diminuée conformément à l'invention tandis qu'on a représenté en trait mixte en 14 la variation de la section totale (des parties 10 et 12) au droit de la quille, la partie 15 entre les deux courbes 13 et 14 représentant la diminution de la section immergée de la coque seule 10, par rapport à la partie immergée de la section 11 de la figure 7; la partie 15 correspond donc à la surface de section de la quille 12. La diminution de la section de la coque selon le procédé de l'invention a été pratiquée, comme on l'a représenté sur la figure 7, de la naissance de la quille (en a-a') à la lisse supérieure (en b-b') d'une valeur constante le long du couple considéré pour que la formule caractérisant le procédé et appliquée aux aires des sections immergées soit respectée pour des gîtes variables allant jusqu'à la gîte faisant affleurer dans l'eau la lisse supérieure. On comprendra que les sections immergées dont il est question dans l'exposé de l'invention sont celles qui se présenteraient pour un corps mobile à la surface de l'eau dans une eau parfaitement calme et qu'en réalité les sections immergées réelles sont variables selon les ondulations de la surface de sorte que les sections considéres ne sont que des moyennes. Les améliorations de vitesses obtenues grâce au procédé de l'invention seront affectées des effets des mouvements des vagues comme sont affectées les performances des coques ne profitant pas du procédé. Bien qu'on ait plus particulièrement décrit l'invention en référence & une coque de voilier à laquelle est associée une quille, on comprendra que l'invention peut s'appliquer à tout corps mobile partiellement ou totalement immergé comprenant une coque et des excroissances carénées telles qu'une quille, un gouvernail ou d'autres dispositifs extérieurs à la coque. R E V E N D I C A T I 0 N S. 1. Procédé pour améliorer les profils de coques de navires ou autres corps se déplaçant dans 1 'eau, consistant à adopter un profil longitudinal assurant une variation régulière de la section transversale immergée totale, comprenant la section de la coque proprement dite et celle des excroissances telles que celles de la quille et de son lest ainsi que du gouvernail c'est-à-dire à prévoir une diminution de la section transversale immergée de la coque au droit de chaque excroissance d'une valeur égale à la section de ces excroissances. 2. Coque de navire ou autre corps immergé destiné à se déplacer dans l'eau, caractérisée par un profil longitudinal établi selon la revendication 1. 3. Coque de navire ou autre corps immergé destiné à se déplacer dans l'eau selon la revendication 2, caractérisée en outre par un profil transversal assurant pratiquement la constance de la section immergée dans tout plan transversal lors d'une inclinaison transversale de la coque ou du corps immergé.