Brevet FR2498552A1 — publié le 19820730

La présente invention concerne un canot pneumatique, c' est-à-dire un petit bateau ayant une structure gonflable comprenant une enveloppe souple qui prend sa rigidité et sa forme finale lorsqu'elle est gonflée par de l'air comprimé. Les canots pneumatiques sont de plus en plus utili- sés. Ils comprennent essentiellement une enveloppe tubulaire pliée en forme de U et ayant un diamètre relativement grand, les branches du U étant reliées par une quille, le fond et le tableau arrière: cette structure permet l'embarquement de personnes et le montage d'un moteur hors-bord. Bien qu'il n'y ait aucun doute sur les avantages pré- sentés par une telle structure de bateau, notamment sa lége- reté, ses possibilités de pliage pour le transport, son fai- ble tirant d'eau et d'autres qualités, on sait aussi que de tels canots pneumatiques ont de très mauvaises propriétés hydrodynamiques qui imposent à la fois une faible vites- se de croisière et une consommation élevée de carburant. Quelques fabricants, voulant réduire au moins en partiE Ces inconvénients, ont adopté plusieurs types de coques rigi- A,_ 20 des de matière plastique armée de fibres de verre ou de ma- tières analogues mais, ce faisant, ils ont perdu en réalité l'avantage d'un démontage et d'un remontage facile des diffé- rents éléments du canot. L'invention concerne essentiellement la réalisation d'un canot pneumatique du type décrit précédemment, ayant une résistance hydrodynamique réduite et donc un meilleur rendement hydrodynamique. Plus précisément, l'invention concerne l'équipement du canot pneumatique considéré par des patins sustentateurs placé sous la ligne de flottaison du canot, analogues à ceux qui sont utilisés dans les hydrofoils. Cependant, compte tenu l l_ fait que les canots pneumatiques auxquels l'invention s'ap- i e en particulier sont des bateaux de longueur relative- tequi, à tous égards, ne peuvent pas être comparés = ls, on a adopté quelques caractéristiques parti- i X saîrees pour que le canot puisse avoir la stabi- it nale voulue tout en permettant un décollage rapide eÉ s"e A'1fM4 Je&1Y/ 4 a stJiÄre ras tion facile et commode du mode classique de navigation au mode sustenté et inversement. Selon l'invention, les problèmes posés sont résolus essentiellement par réalisation d'un canot pneumatique qui possède, au-dessous de la ligne de flottaison, deux patins sustentateurs en V disposés transversalement par rapport à l'axe central longitudinal du canot et disposés respective- ment l'un vers la poupe et l'autre vers la proue, chacun des deux patins sustentateurs ayant une surface donnant une portance hydrodynamique et dont la section a un bord d'atta- que présentant sensiblement un bord effilé, son épaisseur maximale correspondant à son bord de fuite, le patin en v placé à la proue ayant une inclinaison qui augmente progres- sivement du centre vers les deux extrémités. En pratique, on détermine que l'inclinaison du patin en V peut être pratiquement nulle au centre et peut augmenter vers les deux extrémités pour atteindre, à leur voisinage, une valeur d'environ 100 ou plus. On note à titre indicatif que plus le canot est court et plus la distance comprise entre les patins avant et arrière est courte, plus l'inclinaison doit être grande. Dans un mode de réalisation avantageux, non seulement le patin avant mais aussi le patin arrière présentent une telle variation de l'inclinaison, même s'il est plus impor- tant, pour l'obtention du résultat voulu, que cette carac- téristique soi présente dans le patin avant. Dans le présent mémoire, le terme "inclinaison" appli- qué aux patins sustentateurs désigne l'angle d'incidence formé par la corde d'une section du patin avec un axe horizontal de référence, celuici étant la ligne de flottaison du canot dans le cas considéré. Il est extrêmement important de noter au'il est in- dispensable d'adopter des profils du type dans lequel l'épais- seur maximale correspond au bord de fuite, le bord d'attaque ayant pratiquement un rayon de courbure nul, c'est-à-dire correspondant à un bord effilé. En fait, les patins sustentateurs classiques dont l'épaisseur maximale est comprise entre le tiers et la moi- tié de la corde du patin et dont le bord-d'attaque est ar- rondi, ne conviennent pas à la mise en oeuvre de l'invention. De tels profils présentent l'inconvénient d'une cavitation ex- trêmement fréquente pendant le déplacement, c'est-à-dire le détachement des filets de fluide depuis la face supérieure du patin, si bien qu'il en résulte une perte de portance. Ceci est dû au fait que, dans le cas considéré, les patins doivent travailler en moyenne à une distance de quelques cen- timères de l'interface de l'air libre et de l'eau. En outre, le bord d'attaque arrondi provoque inévita- blement l'accumulation au niveau de ce bord de filaments tels que les algues, le goémon et analogues, pouvant provoquer rapidement une réduction du rendement hydrodynamique. Au con- traire, l'adoption du profil choisi selon l'invention suppri- me les phénomènes de cavitation des patins, de détachement des filets et, compte tenu de la forme du bord d'attaque, les filaments de goémon et les algues sont coupés si bien que les patins se nettoient automatiquement. La famille de patins mise en oeuvre selon l'invention présente la caractéristique, favorable dans l'application précitée, de posséder un rapport du coefficient de portance à l'angle d'incidence qui est plus faible que celui des patins classiques ayant un bord arrondi, ceci présentant un avantage très net en ce qui concerne la stabilité longitudinale du canot. La portance d'un patin sustentateur se déplaçant dans l'eau est exprimée de manière connue par la formule S.V2 P = cP.p.2g dans laquelle P désigne la portance, cp le coefficient de portance, p la masse volumique de l'eau, S la surface im- mergée du patin, V la vitesse de déplacement et g l'accéléra- tion de la pesanteur. Il est essentiel pour que le canot possède la stabi- ilté longitudinale nécessaire avec la possibilité d'un décol- loge court et ainsi d'une transition régulière du mode de qatioir classique au mode de navigation hydrodynamique lorsque la vitesse augmente, que la portance soit maximale aux faibles vitesses et que, lorsque la vitesse augmente, le produit du coefficient de portance par la surface immer- gée des patins diminue. Le profil en V des patins implique une réduction de la surface immergée qui est proportionnelle au soulèvement du bateau au-dessus de l'eau. Cependant, dans le cas des ba- teaux de faible longueur, c'est-à-dire ceux qui sont consi- dérés selon l'invention, la réduction de la surface immergée des patins lorsque le canot se soulève s'est révélée insuffi- sante pour que le canot possède la stabilité longitudinale voulue et présente la commodité voulue de décollage. Plus précisément, on a déterminé que, dans le cas d'un bateau de faible longueur, il est essentiel d'agir aussi sur le coef- ficient de portance des patins afin d'obtenir la stabilité longitudinale indispensable au bateau. A cet égard, on a déterminé que la manière la meil- leure et la plus fiable pour modifier le coefficient de por- tance est la variation de l'inclinaison des sections du patin en V, dans le sens de l'augmentation de cet angle lors du passage du centre vers les extrémités du patin. En fait, on peut rapidement atteindre la vitesse minimale à laquelle le tirant d'eau du canot diminue et ainsi la résistance hydro- dynamique diminue, avec passage au mode de navigation en sus- tentation, même à pleine charge, sans réduction de la stabi- lité longitudinale du canot. Selon l'invention, d'autres caractéristiques éventuel- les peuvent être adoptées afin que le produit du coefficient de portance par la surface immergée s'améliore lorsque la vitesse augmente. L'une de ces caractéristiques éventuelles peut être la mise en forme des patins en V de manière que la longueur de leur corde diminue progressivement des extrémités vers le centre, celui-ci coïncidant avec l'axe central longitu- dinal du canot. De cette manière, lorsque les patins en V sont totalement immergés, une surface de portance très large est disponible et facilite une décollage à faible vitesse alors que, lorsque le canot se soulève progressivement sur l'eau, la partie plus large des patins émerge et ne présente plus de résistance hydrodynamique si bien qu'une vitesse éle- vée peut être atteinte. Une autre caractéristique éventuelle qui peut être adoptée est l'application d'un volet au bord de fuite du patin en V. Un tel volet peut être rigide et peut avoir une largeur qui augmente du centre vers les extrémités (dans ce cas, l'effet obtenu peut être analogue à celui de la caractéristi- que décrite précédemment): dans une variante, le volet peut être souple afin que son angle d'incidence diminue progressi- vement et graduellement lorsque la vitesse augmente, par mise en oeuvre de l'augmentation de pression appliquée à la face supérieure du patin et de la réduction de pression sous la face inférieure du patin. Ce dernier type de volet peut aussi être utilisé uniquement sur les parties externes proches des extrémités des patins en V. L'élasticité du volet peut être obtenue par différentes constructions: par exemple, le volet adopté peut être sous forme d'une feuille métallique qui est elle-même flexible et qui est raccordée rigidement au bord de fuite d'un patin en V, ou le volet peut être articulé à ce bord et sa souplesse peut être réglée par des ressorts, par exemple hélicoïdaux, portant des plaques à leurs extré- mités. Une autres caractéristique éventuelle qui peut être mise en oeuvre selon l'invention est la connexion non rigide au canot du patin avant en V, afin que sa position puisse varier, plus précisément afin qu'il puisse osciller autour d'un axe transversal qui est perpendiculaire au plan longi- tudinal médian du canot. De cette manière, l'inclinaison du patin peut être modifiée ou plus précisément cette inclinaison ut être plus grande au début et peut ensuite être réduite essivement, en fonction de la réduction de vitesse. Cette de la position du patin sustentateur avant peut i manuellement par le barreur du canot. atut en outre noter que le patin arrière peut être ren f0 *b e tageusement par un montant vertical central g. 24985*52 de forme profilée symétrique, ayant-un bord d'attaque effilé. Un tel montant non seulement renforce la structure, compte tenu du poids accru porté par larrière du canot, mais amé- liore aussi la stabilité directionnelle du canot pendant la navigation en mode sustenté. Il faut en outre se rappeler que le canot selon l'in- vention ne nécessite aucune modification particulière, à l'ex- ception des raccords convenables de préférence de type amo- vible afin que les patins puissent être montés rapidement sur la coque elle-même du canot pneumatique et rapidement démontés. La nécessité d'utilisation d'un moteur hord-bord ayant un arbre d'entraînement suffisamment long ou une con- figuration à hauteur réglable doit être aussi prise en compte afin que l'hélice soit convenablement immergée pendant la navigation en mode sustenté. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale d'un canot pneumatique selon l'invention; les figures 2 et 3 sont des coupes suivant les lignes Il-II et III-III respectivement de la figure 1, la figure 3 étant à plus grande échelle; la figure 4 représente le canot de la figure 1 en plan; la figure 5 est une coupe partielle suivant la ligne V-V de la figure 3; la figure 6 est une vue partielle en plan d'une varian- te de patin sustentateur réalisé selon l'invention; la figure 7 est une coupe du patin de la figure 6 suivant la ligne VII-VII de la figure 6 la figure 8 est une vue partielle en plan d'un détail d'une autre variante de l'invention; la figure 9 est une coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8; la figure 10 est une vue partielle en plan d'un détail d'une autre variante de l'invention; et la figure 11 est une coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 10. Les figures 1 à 5 représentent un canot pneumatique, comprenant essentiellement une enveloppe tubulaire souple gonflée par de l'air comprimé, portant la référence générale , ayant un grand diamètre et, en plan, une forme en U, les deux branches latérales du U, portant les références 11 et 12, étant reliées par une partie courbe 13 placée en avant, les extrémités arrière ayant une forme pointue. Les branches 11, 12 de l'enveloppe tubulaire 10 sont raccordées par une structure semi-flexible qui comprend es- sentiellement une quille 14, un caillebotis 15, un fond 16 de toile caoutchoutée et le tableau arrière 17: cette struc- ture permet l'embarquement de personnes et le montage d'un moteur hordbord 18. La colonne 19 du moteur est suffisamment longue pour que l'hélice 20 soit toujours immergée pendant la navigation. Selon l'invention, deux patins sustentateurs 21 et 22 sont placés audessous de la ligne de flottaison du canot de caoutchouc, ont une forme en V et sont disposés transver- salement à l'axe longitudinal du canot: le patin 21 est monté près de la proue et le patin 22 près de la poupe. Chacun des patins 21 et 22 est un patin sustentateur ayant en coupe un profil formant un bord d'attaque effilé, son épaisseur maximale correspondant au bord de fuite: cette caractéristique apparaît clairement sur la figure 5 pour le patin sustentateur avant 21. Les patins sustentateurs 21 et 22 sont formés d'une matière de résistance convenable, par exemple d'acier, d'al- liage d'aluminium, de matière plastique armée de fibres de verre et analogue. Le patin arrière 22 est raccordé rigidement par deux montants 23, 24 à deux longerons 25, 26; ils sont fixés de toute manière convenable à la partie inférieure des bran- ches 11 et 12 de l'enveloppe tubulaire 10 (mieux représenté sur la figure 2) alors qu'un montant central 27 de forme A. 1 1 Ir profilée et svmétrique, ayant un bord d'attaque effilé, non seulement forme un organe de renforcement mais améliore aussi la stabilité directionnelle lors de la navigation en mode sustentateur. - Inversement, le patin sustentateur avant 21, dans le mode de réalisation considéré, est raccordé aux branches 11 et 12 de l'enveloppe tubulaire 10 de manière qu'il puisse tourner d'un angle limité autour d'un axe transversal qui est perpendiculaire au plan longitudinal vertical médian du canot. Plus précisément, comme l'indiquent clairement les figures 3 et 5, les parties inférieures des branches 11 et 12 sont fixées aux longerons 25, 26 qui portent chacun un axe 30, 31 d'articulation et les bras 32 et 33 sont montés afin qu'ils puissent tourner sur ces axes et sont solidaires du patin avant 21. L'une ou l'autre extrémité du patin con- sidéré est fixée à une tige 34 de raccordement destinée à régler la rotation du patin 21 d'un angle limité autour des axes 31 et 32, l'extrémité éloignée de cette tige étant rac- cordée-à un ridoir 35 dont la longueur peut être modifiée à l'aide d'une poignée 36 (représentée sur les figures 1 et 4). La rotation du patin 21 comme décrit précédemment permet la variation de son inclinaison par rapport au canot. Il faut aussi noter que les patins 21 et 22 peuvent porter, à leurs extrémités, des flotteurs tels que ceux qui portent les références 37 sur les dessins. Une caractéristique importante de l'invention est que le patin avant 21 au moins qui a une forme en V a une inclinaison qui augmente de plus en plus du centre, qui coin- cide avec le plan longitudinal médian du canot, vers les deux extrémités du patin (comme représenté clairement sur la figure 5). L'inclinaison peut être pratiquement nulle au centre alors que, au niveau des extrémités, cette inclinai- son peut avoir une valeur atteignent 10 à 15 . Le résultat de cette disposition est que, lorsque les patins sont totalement immergés, non seulement leur sur- face de support est maximale mais aussi leur coefficient de portance (qui est fonction de leur inclinaison) est maximal 2498S52 alors que, lorsque le canot se soulève progressivement et monte au-dessus de l'eau alors que la vitesse augmente, la surface de support et le coefficient de portance diminuent progressivement. Cette circonstance facilite le décollage à faible vitesse, mais sans réduire la vitesse maximale qui peut être atteinte pour une certaine puissance installée, et la stabilité longitudinale du canot est améliorée. En fait, bien que le profil en V des patins donne une large surface de support lorsque les patins sont totalement immergés, alors que la surface de support considérée diminue lorsque le canot se soulève au-dessus du niveau de l'eau, permettant ainsi un décollage court, cet effet à lui seul ne suffit pas à l'ob- tention de la stabilité longitudinale nécessaire. Ainsi, selon l'invention, l'inclinaison peut être variable si bien que le coefficient de portance des patins peut aussi varier, l'in- clinaison diminuant lorsque le canot se soulève au-dessus du niveau de l'eau et lorsque les patins émergent de façon correspondante si bien que cet effet s'ajoute à l'effet de la réduction correspondante de la surface de support des pa- tins. Les effets ainsi obtenus peuvent encore être accentués par mise en oeuvre de variantes de patins sustentateurs en V. L'une de ces variantes, clairement représentées sur les figures 6 et 7, concerne un patin sustentateur en V por- tant la référence générale 40 et dans lequel non seulement l'inclinaison augmente du centre vers les extrémités mais aussi la corde du patin s'allonge progressivement, d'une valeur convenable au centre vers les extrémités. De cette manière, la surface de support du patin diminue lorsque le canot se soulève au-dessus du niveau de l'eau et lorsque le patin lui- même émerge non seulement du fait de la forme en V mais aussi fait du raccourcissement progressif de la corde du patin. î On peut aussiobtenir un effet analogue avec un patin XtXur en V ayant une corde de longueur constante et *i îinaison variable (tel que les patins 21 et 22 des figure I 5), portant en outre, à leur bord postérieur, 1 "I M",& 1 î Tl I # a jillvdgl acgÉldEt c Jntte? fers les extrémités. Les figures 8 et 9 représentent cette variante dans laquelle le patin sustentateur en V porte la référence générale 41 et le volet de largeur variable la référence 42. Un autre mode de réalisation, représenté sur les fi- gures 10 et 11, concerne l'application,au bord de fuite d'un patin sustentateur en V ayant une corde constante et une in- clinaison variable (portant la référence générale 43),d'un volet élastique 44 avec une certaine inclinaison. Lorsque la vitesse augmente, l'inclinaison du volet élastique 44 diminue progressivement (comme indiqué sur la figure il en traits interrompus) du fait de l'effet direct des pressions à la face supérieure du patin et de la dépression sous sa face inférieure, Ce type de volet peut être appliqué sur toute la longueur des patins (comme indiqué sur la figure) ou seu- lement sur des parties voisines des extrémités. La nature élastique d'un tel volet peut être obtenue, comme indiqué précédemment, par diverses constructions. Par exemple, un volet constituant une lame peut avoir lui-même une flexibilité suffisante et peut être raccordé rigidement au bord de fuite du patin (comme suggéré sur les figures et 11) ou, dans une variante, le volet peut être articulé au bord de fuite du patin concerné et son élasticité ou sou- plesse peut être réglée à l'aide de ressorts hélico:daux) fixés aux extrémités des connexions articulées. Les variantes décrites précédemment, qui peuvent aussi être combinées, sont toutes destinées à modifier le produit du coefficient de portance par la surface immergée des patins, montés sur le canot pneumatique, afin que ce produit diminue lorsque la vitesse augmente et que la stabilité longitudinale du canot, dans la transition de la navigation classique au mode sustenté et dans ce mode sustenté, soit assurée, et afin que la transition d'un mode à l'autre soit rapide et régulière. Il faut se rappeler, à propos du montage des patins sur la structure du canot, qu'on n'a décrit qu'un mode de réalisation à titre illustratif, mais de nombreuses autres 1 1 connexions peuvent être adoptées, de préférence à rapide afin que les patins sustentateurs puissent commodément et de manière fiable et puissent être par exemple lorsque le canot doit être préparé en transport. montage être montés inspectés, vue de son Il faut en outre noter que le moteur hord-bord du canot, dans le cas o il est peu commode qu'il possède une colonne d'entraînement très longue, peut être facilement monté à une hauteur réglable afin qu'il puisse être enfoncé par rapport à la quille du canot lors de la transition de la na- vigation classique au mode sustenté et que l'hélice soit toujours convenablement immergée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 1 14 %,,, 4-eî, REVENDICATIONS 1. Canot pneumatique, comprenant une enveloppe tubulaire (10) en U qui peut être gonflée par de l'air comprimé, et une structure semi-flexible reliant les deux branches (11, 12) de l'enveloppe en U, caractérisé en ce que, au-dessous de l'enveloppe tubulaire (10) en U, il comporte deux patins sustentateurs en V (21, 22) disposés transversalement à l'axe longitudinal central du canot et disposés l'un (21) vers l'a- vant et l'autre (22) vers l'arrière, chacun des.patins formant un patin sustentateur dont la section est telle que le bord d'attaque est pratiquement effilé, l'épaisseur maximale cor- respondant au bord de fuite, le patin sustentateur en V (21) monté à l'avant au moins ayant une inclinaison qui augmente progressivement du centre vers les deux extrémités du patin. 2. Canot selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inclinaison du patin sustentateur (21, 22) varie d'une valeur pratiquement nulle au centre à une valeur comprise entre 10 et 150 aux extrémités. 3. Canot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le patin sustentateur (21) placé à l'avant du canot est monté de manière qu'il puisse osciller d'un angle limité autour d'un axe (30, 31) transversal à l'axe longitudinal central du canot, un dispositif (34, 35) permettant le réglage de la position du patin sustentateur (21). 4. Canot selon la revendication 1, caractérisé en ce que les patins sustentateurs (21, 22) ont une corde de lon- gueur constante. 5. Canot selon la revendication 1, caractérisé en ce que la corde de l'un au moins des patins sustentateurs (40) diminue progressivement des extrémités vers le centre, celui- ci coïncidant avec l'axe longitudinal central du canot. 6. Canot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord de fuite de l'un au moins des patins sustenta- teurs (41) porte un volet (42). 7. Canot selon la revendication 6, caractérisé en ce que le volet (42) est rigide. 8. Canot selon la revendication 7, caractérisé en ce que le volet (42) est raccordé à demeure au bord de fuite du patin sustentateur (41) et a une largeur qui augmente du centre vers les extrémités. 9. Canot selon la revendication 7, caractérisé en ce que le volet rigide (44) est articulé au bord de fuite du patin sustentateur (43) et est maintenu à une inclinaison prédéterminée par un dispositif élastique qui peut fléchir sous l'action des pressions et des dépressions déterminées appliquées à la face supérieure et à la face inférieure res- pectivement du volet. 10. Canot selon la revendication 9, caractérisé en ce que le volet n'est appliqué qu'aux parties d'extrémité du patin sustentateur. 11. Canot selon la revendication 6, caractérisé en ce que le volet (44) est flexible et est fixé rigidement au bord de fuite du patin sustentateur concerné (43). 12. Canot selon la revendication i2, caractérisé en ce que le volet flexible n'est appliqué qu'aux parties d'extré- mité du patin sustentateur considéré. Ib::. I 4 0, 711w,.- 1.1, î,, 4, MP, I. IIM%., 1 ,I,. ,, Y $,U,, îw, e à