Brevet FR2519314A1 — publié le 19830708

La présente invention concerne une voile pour propulser un engin à-voile sur une surface, ladite voile comportant un châssis sur lequel est tendue une toile de voile dont le côté inférieur et le côté supérieur agissent respectivement comme côté au vent et comme côté sous le vent, et peuvent être formés par des toiles séparées, la voile pouvant être tournée et inclinée à l'aide de moyens de manoeuvre dans toutes les orientations par rapport à un corps porteur tel qu'un mât ou analogue. La voile classique comporte un mât fixe qui est monté sur un engin à voile Dans le but de tendre et de positionner la voile, on utilise habituellement des moyens de raidissement comme par exemple une bôme, et des écoutes. Un inconvénient d'un mât fixe et d'une voile positionnée avec des écoutes consiste en ce que, lorsque le navire prend de la gîte sous l'influence du vent, la voile se déplace dans une position différente par rapport au vent dans le sens que la résultante des forces exercées par le vent sur la voile n'est plus parallèle à la surface de l'eau mais comporte une composante dirigée vers le bas ou bien, lorsqu'il existait une composante dirigée vers le haut, cette composante est réduite. Lors du gréement d'une planche à voile, le mât est mis en place avec un joint flexible lui permettant de s'orienter dans toutes les directions Le navigateur doit maintenir le mât dans une position verticale Une bôme fendue ou wish-bone est utilisée pour tendre la voile entre le mât et l'extrémité de la bôme fendue, et elle sert simultanément de poignée à l'aide de laquelle la voile est dirigée Du fait de la forme en O de la bôme fendue, un espace est créé pour la voile en vue de son incurvation de la manière désirée sous l'influence du vent Du fait de ce gréement, il est possible de donner au mât une inclinaison telle que le vent exerce une force dirigée vers le haut sur la voile de sorte que la planche à voile rencontre notablement moins de résistance dans l'eau. Certains inconvénients affectent cette méthode de gréement: pour que la voile fonctionne de façon optimale, il est nécessaire que le vent approche la voile sur sa largeur maximale Cela signifie que le mât doit être placé perpendiculairement à l'orientation du vent Cela ne peut pas toujours être obtenu et un bateau à voile classique par exemple perd cette position quand il commence à s'incliner vers le vent tandis qu'un navigateur doit déplacer son mât vers l'avant ou vers l'arrière, ce qui se traduit également par un déplacement de la réaction exercée par la pression du vent sur la voile et par conséquent simultanément par un basculement ou une chute En fait, la manoeuvre 2 2519314 d'une planche à voile est effectuée par déplacement du mât dans l'une des deux directions précitées. lors d'une réduction de l'angle entre le mât d'une planche à voile et la surface de l'eau, mesuré dans un plan perpendiculaire à la direction du vent, la composante verticale augmente et la composante horizontale, responsable de la force d'entraînement, diminue L'angle est déterminé par le navigateur qui s'incline plus ou moins de manière à compenser par son propre poids le moment exercé par le vent sur la voile L'angle est par conséquent déterminé par -la résistance au vent et il ne peut pas être choisi indépendamment. dans le cas d'un empannage ou d'un virement de bord, les deux c 8 tés de la voile changent de fonction et en conséquence la voile doit être capable de se gonfler dans les deux directions, ce qui rend difficile d'optimiser le profil de la voile et en fait on n'utilise virtuellement qu'un seul profil de voile. Pour des planches à voiles existantes, le virement de bord crée plus de difficultés que pour un bateau à voile ordinaire comportant un mat fixe et une b 8 me du fait que le navigateur ne peut pas se baisser brusquement d'une manière simple en-dessous de la voile; il doit se déplacer autour du mat ou bien incliner la voile plus vers l'avant et faire passer la voile au-dessus de lui Dans les deux cas, la manoeuvre prend du temps et exige de l'habileté. D'autres dispositifs de gréements et des voiles ont été proposés. Le brevet U S N O 3 455 261 décrit une 'planche cerf-volant' o la voile est remplacée par une voile plane triangulaire du type cerf- volant ayant une forme de T qui est reliée ou non à la planche à voile. La voile est maintenue en position à l'aide de câbles, comme cela est effectué usuellement avec des cerf-volants. La demande de brevet allemand 28 33 616 décrit un gréement pour une planche à voile comportant une voile triangulaire avec des b 8 mes dans les deux bords avant et une ossature de liaison. La demande de brevet français 79 22 941 décrit une voile triangulaire comportant une ossature en forme de T et une sorte de mat placé soit dans une position extrême avant soit dans une position extrame arrière. Une voile triangulaire ayant une forme de V important formant un angle d'environ 60 entre l'aile gauche et l'aile droite et comportant un châssis se composant de b 6 mes situées dans les bords avant, une bame centrale et une ossature de liaison a fait l'objet d'une publication et d'une démonstration. 3 2519314 Dans tous les cas, la voile triangulaire est maintenue par son ossature et elle trouve un point d'appui et de pivotement sur le haut d'un mât, éventuellement prévu. Les voiles triangulaires précitées peuvent présenter des propriétés de virement de bord améliorées mais elles ont des formes et des incurvations qui ne sont pas correctes et elles peuvent présenter une aptitude à la manoeuvre insuffisante comme cela sera mis en évidence dans la suite. L'invention permet d'obtenir une voile et un gréement dont la forme et le profil correspondent à des conditions optimales, ce qui se traduit par la plus grande efficacité possible et une grande facilité de manoeuvre qui permet au navigateur de diriger et de maintenir la voile dans la position qu'il désire perpendiculairement au vent, de manoeuvrer la voile pour des raisons de stabilité sans altération de l'angle d'in- clinaison suivant lequel la voile assure la propulsion désirée, le navigateur pouvant en outre choisir librement le rapport entre la composante verticale et la composante horizontale. La voile selon l'invention est caractérisée par le fait que ledit châssis est pourvu d'une ou plusieurs membrures et poutres qui forment en combinaison avec la ou les toiles une voile du type aile sensiblement rigide, que le point de support coïncide avec ou est proche du point formant le centre théorique de pression des forces exercées par le vent sur la voile en cours de navigation et que lesdits moyens de manoeuvre à commander par le navigateur sont formés par des arceaux rigides et/ou des poignées ou analogues, montés sur le châssis et situés dans un plan sensiblement parallèle à la voile, distants dudit point de support et dudit point central de pression de vent et espacés de côtés opposés desdits points, ces points étant disposés de façon à être réglés librement par rapport à l'engin à voile et dans ce but ledit corps porteur, tel le mât ou analogue, est monté de façon articulée dans au moins une direction sur ledit engin à voile. Une voile du type décrit maintient les profils nécessaires du type aile aérodynamique indépendants de la force du vent, au moyen d'une ossature sensiblement rigide constituée par des membrures et des poutres et par la ou les voiles et dans laquelle les profils et incli- naisons peuvent changer légèrement en direction des extrémités de la voile et peuvent avoir éventuellement des profils en V moyennement ouvert. Pour obtenir une forme acceptable et les profils nécessaires, il est prévu un minimum de deux poutres et d'une membrure ou bien d'une 4 2519314 poutre et de deux ou plusieurs membrures. En principe, les membrures et la voile peuvent avoir tout type de profil et varier d'une voile à une seule toile jusqu'à un profil à double toile On peut également choisir un profil composite, formé de plus d'un profil, et par exemple des intervalles d'air On peut ajouter différentes constructions d'empennes, d'ailettes et de zones de manoeuvre. La voile peut être réalisée symétrique par rapport à la membrure centrale. Une ou plusieurs membrures et poutres donnent à la voile sa rigidité nécessaire. Dans le cas o on utilise un mât, la voile est fixée à la partie supérieure du mât sur ou à proximité de la position du centre de pression des forces exercées par le vent sur la voile, de manière qu'elle puisse tourner et s'incliner dans toutes les directions Le centre de rotation peut être situé en n'importe quel point entre la voile et l'engin à voile. Le mât peut être d'une construction rigide, en étant par exemple formé d'un tube massif ou d'un tube creux, ou bien par exemple, il est capable d'absorber seulement une force de traction, lorsqu'il est construit à la façon d'une chaîne, d'un ressort ou d'un câble, ou bien il peut par exemple résister à une tension et à certaines forces de pression tout en étant élastique à des moments de flexion, par exemple en comportant un corps élastique placé autour d'une structure à chaîne ou câble de limitation et une série de cylindres creux, ce qui permet au mât de s'infléchir lorsqu'il est chargé de cette manière, afin d'éviter un dommage ou une rupture Le mât peut avoir une structure télescopique pourvue de butées extrêmes, de moyens de fixation et il peut être éventuellement préchargé à l'aide d'un ressort ou organe semblable La base du mât est placée sur le pont, par exemple par l'intermédiaire d'un joint universel ou bien par exemple seulement avec inclinaison vers l'avant et vers l'arrière si certaines limitations de direction sont souhaitables Le cas échéant, le mât peut même être omis et ses fonctions sont alors remplies par le navigateur. La direction et l'orientation de la voile peuvent être assurées de différentes manières Pour une voile ayant les dimensions utilisables par exemple pour une planche à voile, une orientation directe peut être effectuée par le navigateur à l'aide de poignées ou d'arceaux ou d'un autre dispositif relié à la voile de manière qu'un couple puisse être exercé autour du centre de pression des forces vent agissant sur la voile En conséquence, des poignées ou d'autres moyens reliés rigidement à la voile sont placés dans un plan sensiblement parallèle à la voile, 2 2519314 en étant éloignés dudit point de support et dudit centre de pression de vent et étant éloignés sur les côtés opposés desdits points de manière qu'un couple puisse être engendré dans tous les plans perpendiculaires à la surface de voile sans repositionnement des mains Pour de plus grands engins à voile, on peut utiliser des écoutes pour positionner le mât et la voile. Les paramètres les plus importants pour le positionnement de la voilepeuvent maintenant être réglés indépendamment: en faisant déplacer le mât vers l'arrière et vers l'avant, on peut effectuer la remontée et la descente de la voile sans changer sa position par rapport au vent, de sorte que la voile conserve la position optimale. En faisant tourner la voile autour d'un axe vertical, on peut trouver la position correcte de la voile par rapport à l'orientation du vent et établir l'angle correct d'inclinaison par rotation autour d'un axe parallèle à la voile. Par rotation de la voile autour d'un axe parallèle à la direction du vent, on change les composantes horizontale et verticale de la résultante des forces exercées par le vent sur la voile dans des directions opposées de sorte qu'on peut effectuer indépendamment un choix des valeurs relatives de ces composantes. Par inclinaison latérale du mât, c'est-à-dire vers bâbord ou vers tribord tout en faisant déplacer la voile parallèlement au vent, on obtient une variation du couple produit par la voile autour de l'axe longitudinal de l'appareil à voile de sorte qu'on peut obtenir la stabilité nécessaire indépendamment des mouvements mentionnés ci-dessus. Un gauchissement de la voile peut être contrebalancé par le navigateur qui place ses mains à l'endroit correct ou bien qui utilise un fil d'entretoisement Le cas échéant, un gauchissement peut être introduit d'une manière semblable. Le virement de bord a été simplifié grâce à l'introduction de cette voile et du gréement correspondant de sorte que, lorsque le naviga- teur incline la voile vers l'autre côté, l'extrémité inférieure devient l'extrémité supérieure, et inversement, tandis que le navigateur a rarement à s'incliner lorsqu'il passe en dessous de la voile ou lorsqu'il déplace la voile au-dessus de sa tête. En conséquence de la répartition des forces exercées par le vent sur les membrures et les-poutres, ces éléments peuvent être réalisés légers; le mât est soumis seulement à une tension et éventuellement une certaine pression et il peut par conséquent être léger On peut choisir des profilés appropriés pour les poutres et les membrures, en fonction 6 2519314 des forces de vent auxquelles on s'attend et de la stabilité nécessaire, et par exemple pour réduire la traînée, pour rendre possible l'établisse- ment de liaisons simples entre les parties, pour obtenir la rigidité à la flexion correcte pour la voile, pour utiliser des méthodes simples d'assemblage et pour changer aisément des pièces, etc Comme matières pour lesdites pièces, on peut utiliser par exemple du bois, du métal, des matières synthétiques ou des matières composites. Par raccourcissement du mât légèrement en-dessous de la moitié de la longueur de la voile, on évite un coincement de la voile sur l'engin à voile lorsque par exemple le navigateur perd le contrôle de l'engin. La liaison d'articulation entre le mât et la voile peut être agencée de façon à coulisser le long d'une poutre ou d'une membrure et, le cas échéant, elle est équipée d'un dispositif de verrouillage de façon à pouvoir ajuster le point de support par rapport à la voile. On peut éviter ou réduire des dommages si les poignées ou les arceaux nécessaires pour la manoeuvre peuvent être articulés à l'écart du mât Pour maintenir la position correcte en cours de manoeuvre, des moyens de limitation sont utilisés pour limiter l'angle de rotation vers le mât, en employant par exemple des câbles d'entretoisement. Puisque des dispositifs de manoeuvre fixes tels que des poignées ou des arceaux sont utilisés de manière à pouvoir également résister à des forces de pression, le mât peut être omis et le navigateur remplit ses fonctions En se passant également du pont et de l'engin à voile, toutes les liaisons entre la voile et la surface sur laquelle le navigateur désire se déplacer, sont remplacées par le navigateur En vue de trans- mettre des forces de réaction, telles que celles produites par exemple par le vent et la gravité, sur la surface portante, le navigateur peut par exemple utiliser des flotteurs à dérive montés en-dessous de ses pieds dans le cas d'un déplacement sous l'eau, ou bien en montant sous ses pieds par exemple des structures en forme de patins à glace dans le cas d'un déplacement sur la glace, ou bien des structures comportant des roues dans le cas d'un déplacement sur d'autres surfaces dures. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures 1 à 5 qui représentent des modes préférés de réalisation de l'invention. Dans tout le dessin, le mât a été désigné par m, les poutres par 11, 122 etc, les membrures par r 1, r 2, etc, les arceaux de manoeuvre par b 1, b 2, les poignées par h 1, h 2, les câbles d'entretoisement par s, 7 2519314 s 2, etc et la toile à voile à été désignée par zd. Les figures la et lb représentent une voile-aile comportant une toile de voile qui est tendue entre une poutre avant 1 et une poutre extrême 12 La voile est amenée au profil correct par trois membrures r 1, r 2, r 3 Par soulèvement des deux extrémités de la poutre extrême 12 légèrement vers le haut, le profil de la voile tourne légère- ment en direction des pointes de la voile La voile est tendue en utilisant un câble passant au travers de boucles prévues dans le bord extrême de la voile et autour de la poutre extrême mais on peut utiliser une autre méthode de tension de la toile de voile La poutre avant est placée sur le bord avant de la voile de manière à réduire la traînée. Des arceaux de manoeuvre sont fixés sur les membrures r et r 3 par des charnières Les pivots des charnières de chaque arceau sont alignés l'un avec l'autre Des câbles d'entretoisement S 1 et S 2 maintiennent les arceaux en position pendant la navigation Dans l'exemple représenté sur les figures la et lb, la voile comporte une seule toile qui peut être fixée sur les membrures à l'aide d'une corde ou d'un drap cousu sur la voile de manière à former un fourreau entourant la membrure Les exemples de telles structures sont donnés sur les figures 3 et 4 a à 4 d Le point d'articulation a été désigné par p dans tout le dessin. Une rotation de la voile est rendue possible par rotation de la moitié supérieure de l'accouplement dans sa fente sl de manière que des forces de traction soient absorbées par un anneau amovible A la place d'un palier à coussinet, on peut utiliser par exemple un roulement à billes ou un roulement à rouleaux. Les figures 2, 2 b et 2 c représentent une voile sans poutre extrême mais avec une poutre principale la remplaçant, qui s'étend sur toute la portée de la voile La tension de la toile de voile peut être assurée par exemple par tension d'une corde ou d'un câble qui passe au travers du bord arrière de la voile par dessus les extrémités des poutres et des membrures Avec cette structure, on obtient une réduction de la traînée Dans ce cas également, on peut utiliser une simple ou une double toile Pour la direction, il est prévu deux poignées h 1 et h 2 Une vue latérale de la membrure médiane montre que les poignées sont montées avec des charnières sur cette membrure médiane Des câbles d'entretoisement font en sorte que les poignées puissent exercer le couple nécessaire autour du point de la résultante des forces engendrées par le vent, le navigateur tirant les poignées vers lui-même, c'est-à-dire les rapprochant l'une de l'autre. La figure 3 représente une voile-aile avec une planche à voile 8 2519314 et en position de navigation au près Dans cette voile, la poutre principale constitue simultanément la poutre avant tandis qu'une poutre plus courte maintient les distances entre les membrures à proximité du second arceau et de l'arceau placé le plus en arrière. Les figures 4 a à 4 d représentent dans trois vues une voile- aile plus complexe mais également démontable Des membrures rel et re 2 prévues aux pointes de la voile constituent des membrures extrêmes, en formant une bordure -de voile et en reliant les poutres Le risque d'endommagement de cette voile est maintenant réduit et on a également la possibilité d'utiliser des 7 profilés extrêmes spéciaux La forme des membrures profilées a été représentée sur la figure 4 c La toile de voile est double et elle est tendue aux pointes de la voile et le long du bord arrière par l'intermédiaire des extrémités des membrures Les membrures sont verrouillées dans les profilés en toile qui sont cousus sur la voile La toile de voile est découpée partiellement à une extré- mité de manière que les membrures puissent être insérées dans leurs logements, à la suite de quoi les logements peuvent être fermés par des lacets, par des crochets ou d'une autre façon, si nécessaire en dessous d'un recouvrement en drap pour réduire la traînée, comme indiqué sur la figure 4 b Il est possible d'avoir une toile ininterrompue et les membrures sont insérées par exemple dans des logements formés de toile ne réduisant pas de section en direction de l'ouverture, cf figure 4 b. Il est possible de fermer les logements par exemple à l'aide d'une corde, d'un câble ou d'un fil, avec ou sans élasticité La poutre principale est également insérée dans un logement en toile ainsi qu'au travers d'ouvertures dans les membrures Les membrures sont reliées à la poutre avant par exemple à l'aide d'une broche Les membrures extrêmes rel et re 2 sont fixées sur les poutres par exemple à l'aide de broches et par vissage serré si nécessaire Ensuite la double toile peut être tendue entre les membrures extrêmes, le long des membrures et le long du bord arrière Le mât et les câbles d'entretoisement n'ont pas été représentés sur les figures 4 a et 4 b. Les exemples donnés ci-dessus sont laissés simples, et les formes en V de la vpile, les profilés complexes et composites, les empennes des ailettes et les zones de manoeuvres par exemple n'ont pas été représentés Pour les exemples donnés, il est possible d'envisager de nombreuses variantes basées sur le même principe Par exemple on peut accepter une réduction du degré de liberté sans réduire notablement les avantages de la voile et du gréement conformes à l'invention Ainsi, on peut fixer dans une position choisie l'angle entre le mât et la voile. 9 2519314 Sur les figures 5 a et 5 b, on a figuré à titre d'exemple, un câble d'entretoisement sd qui s'étend depuis une moitié d'aile jusqu'à l'autre par l'intermédiaire d'un dispositif de verrouillage k situé dans le mât m et qui peut être actionné ou relâché par mouvement d'un pied ou d'une main. 251931 4 REVENDICATIONS 1 Voile pour propulser un engin à voile sur une surface, ladite voile comportant un châssis sur lequel est tendue une toile de voile dont le côté intérieur et le côté supérieur agissent respectivement comme c 6 té au vent et comme côté sous le vent, et peuvent être formés par des toiles séparées, la voile pouvant être tournée et articulée à l'aide de moyens de manoeuvre dans toutes les orientations par rapport à un corps porteur tel qu'un mât ou semblable, caractérisée par le fait que ledit châssis est pourvu d'une ou plusieurs membrures (r) et poutres (e) qui forment en combinaison avec la ou les toiles (zd) une voile du type aile sensiblement rigide, que le point de support (p) coïncide avec ou est proche du point formant le centre théorique de pression des forces exercées par le vent sur la voile en cours de navigation et que lesdits moyens de manoeuvre à commander par le navigateur (z) sont formés par des arceaux rigides (b) et/ou des poignées (h) ou analogues montés sur le châssis et situés dans un plan sensiblement parallèle à la voile, distants dudit point de support et dudit point central de pres- sion de vent et espacés de c 6 tés opposés desdits points, ces points étant-disposés de façon à être réglés librement par rapport à l'engin à voile et dans ce but ledit corps porteur, tel que le mât (m) ou analogue est monté de façon articulée dans au moins une direction sur ledit engin à voile. 2 Voile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de manoeuvre pour la commande de la voile sont montés à pivotement sur le châssis et peuvent être éloignés par rotation du corps porteur tandis que des moyens de limitation (s) limitent l'angle de rotation en direction dudit corps, en fixant la position en cours de navigation. 3 Voile selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisée par le fait que la voile peut être pourvue d'empennes, d'ailettes et de zones de manoeuvre ou analogues et/ou possède un profil composite. 4 Voile selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, comportant un mât, caractérisée par le fait que le mât (m) peut pivoter par rapport à l'engin à voile seulement vers l'avant et vers l'arrière. Voile selon l'une des revendications précédentes, comportant un mât, caractérisée en ce que le mat (m) comporte un corps élastique limité dans son allongement par une structure du type à chaîne ou à corde et une série de cylindres creux de manière à pouvoir résister à i 2519314 des forces de tension et à certaines forces de pression tout en étant élastique à des moments de flexion. 6 Voile selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un mât, caractérisée par le fait que son moyen d'articulation au point de support (p) est monté d'un côté de façon réglable sur une poutre ou une membrure et peut être verrouillé en position le long de celle-ci tandis qu'il est monté de l'autre c 8 té sur le haut du mat (m). 7 Voile selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant un mât, caractérisée par le fait qu'un câble d'entretoisement (sd) S étend depuis une moitié de voile jusqu'à l'autre par l'intermédiaire d'un dispositif de verrouillage réglable (k) situé dans le mat rigide (m). 8 Voile selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un mât, caractérisée par le fait que des écoutes sont utilisées pour commander la voile et éventuellement également le mat et sont reliées de façon réglable à l'engin à voile, le mât etant agencé de manière à résister à des forces de pression axiale. 9 Voile selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que le corps supportant la voile est constitué par le navigateur. Voile selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que l'engin à voile destiné à supporter le navigateur est constitué par un ou plusieurs flotteurs pourvus d'une dérive pour se déplacer sur l'eau, ou bien comporte une ou plusieurs structures en forme de patins pour se déplacer sur la glace, ou bien une ou plusieurs structures munies de roues pour se déplacer sur d'autres surfaces dures.