Brevet FR2545779A1 — publié le 19841116

La présente invention concerne un dispositif d'aile d'hydroptère à empen- nage, destiné à être utilisé sur des véhicules nautiques rapides (dans les documents techniques, on trouve aussi fréquemment le terme "hydrofoil" pour désigner un hydroptère). L'usage d'aile hydroptères est une technique de plus en plus utilisée sur les bateaux rapides, à moteur ou à voile, pour améliorer leurs performances au delà d'une certaine vitesse en remplaçant la portance d'origine hydro- statique par la portance hydrodynamique d'un système d'ailes hydroptères. Deux principaux types de systèmes sont actuellement utilisés: Les ailes d'hydroptères partiellement immergées o les surfaces portan principales, généralement inclinées par rapport à la surface de l'eau ne sont qu'en partie immergées et traversent la surface, Les ailes d'hydroptères complètement immergées, o les surfaces portan sont complètement immergées en fonctionnement normal. Le premier type a l'avantage de pouvoir conduire à des configu- rations o le véhicule marin est naturellement stable par rapport à la surface de l'eau Par contre il a l'inconvénient d'avoir une trainée plus forte que le deuxième type. Le deuxième type par contre n'a pas de stabilité naturelle et doit être piloté en permanence Les bateaux utilisant ce type d'aile d'hydroptère sc actuellement stabilisés par un système de pilote automatique agissant sur des gouvernes par l'intermédiaire de vérins hydrauliques Ce qui conduit à un système cher, lourd et compliqué. La présente invention porte sur un système d'aile d'hydroptère s'apparei au deuxième type, mais agencé pour présenter une stabilité naturelle, et une régulation automatique de la profondeur d'immersion sans l'intervention d'un système de pilotage. L'invention de base est présentée par la figure 1 en vue-de profil et la figure 2 en vue de dessus. Elle est constituée d'un ensemble mobile articulé par l'axe d'arti- culation ( 2) sur une jambe de force profilée ( 1) qui supporte le bateau. L'ensemble se décompose en une surface portante principale ( 3) un empennage horizontal avant ( 4) et un fuselage ( 5) reliant les deux éléments porteurs. L'empennage est situé à une certaine hauteur ( 6) au dessus du plan principal. 2 2545779 Le fonctionnement du dispositif est le suivant En immersion profonde en dessous de la surface de l'eau ( 9) et en avançant dans le sens de la flèche ( 8), l'ensemble mobile prend une incidence ( 7) stable, à la condition que l'axe d'articu- lation ( 2) ait été placé en avant du foyer hydrodynamique de l'ensemble mobile Cet angle d'incidence ( 7) est fonction du braquage de l'empennage avant qui peut soit avoir été prédéterminé, soit être réglé en cours de navigation (par exemple par l'inter- médiaire d'une commande à câble sous gaine souple). Lorsque le bateau accélère et que la portance devient suffisante pour le soulever, l'ensemble mobile se rapproche de la surface. L'empennage avant, du fait du décalage en hauteur ( 6) par rapport au plan porteur principal, se rapproche de la surface en premier. Sa portance décroit alors par effet de surface ce qui entraine une réduction de l'incidence d'équilibre ( 7) donc une réduction de la portance de l'ensemble mobile. L'ensemble d'aile d'hydroptère se stabilise alors à une profondeur d'immersion telle que l'empennage soit proche de la surface, et le plan porteur principal à une profondeur fonction du décalage ( 6), assurant ainsi un bon rendement. Une variante de l'invention de base est présentée par la figure ( 3): On retrouve les mêmes éléments: jambe de force ( 1), axe d'articula- tion ( 2), plan porteur principal ( 3), empennage ( 4), fuselage ( 5) La seule différence est que l'empennage est placé en arrière du plan principal par rapport au sens d'avancement ( 8) L'empennage peut être décalé en hauteur (décalage ( 6)) par rapport au plan porteur principal. Le fonctionnement est semblable à celui de l'invention de base, la condition de stabilité étant par contre obtenue à la condition que l'axe d'articulation ( 2) soit en avant du foyer hydrodynamique de l'ensemble mobile dépourvu de son empennage. 3 2545779 D'autres variantes de l'invention de base peuvent être réalisées tout en conservant le même principe de fonctionnement par action stabili- satrice d'empennages et régulation de la profondeur d'immersion par effet de surface sur les empennages. Par exemple l'axe d'articulation de l'ensemble mobile peut être porté par plusieurs jambes dé force, l'ensemble mobile peut avoir un ou plusieurs plans porteurs principaux, et un ou plusieurs empennages portés par un ou plusieurs fuselages. La figure 4 présente un exemple d'un ensemble porté par deux jambes de force et comportant deux empennages portés par deux fuselages. Pour assurer un fonctionnement correct de l'invention il peut-être nécessaire de limiter le débattement de l'ensemble mobile par rapport à la jambe de force par des butées mécaniques. De même il pourra être utile d'amortir les mouvements de l'ensemble mobile par l'usage d'amortisseurs de débattement. La figure 5 présente un exemple de réalisation de la liaison entre la Jambe de force ( 1) et le fuselage de l'ensemble mobile ( 3) par l'axe d'articulation ( 2) équipé de butées de débattement ( 10) et d'un amortisseur hydraulique ( 11). L'invention sous ses différentes formes est applicable à tous les véhicules marins rapides, à voile ou a moteur (notamment vedettes rapides, -voiliers multi-coques, planches à voile). Elle peut servir soit à en délester en partie le poids, soit à les supporter totalement ce qui nécessite alors un minimum de trois ensembles indépendants La figure 6 montre un exemple d'application sur vedette rapide utilisant trois ensembles porteurs. Ces ensembles peuvent être relevables ou repliables pour la manoeuvre à basse vitesse Ils peuvent aussi jouer le rôle de dérive ou gouvernail, et être intégrés avec l'ensemble propulsif: par exemple hélice portée par l'ensemble arrière ( 12) qui fait aussi office de gouvernail. 4 2545779 REVENDICATIONS 1) Dispositif d'aile d'hydroptère supporté par une jambe de force ( 1) carac térisé par le fait qu'il est constitué d'un ensemble mobile articulé selon un axe ( 2) et constitué d'un plan porteur principal ( 3) et d'un empennage ( 4) reliés par un fuselage ( 5), cet empennage pouvant être décalé ( 6) dans le plan vertical par rapport au plan porteur principal, et placé soit en avant soit en arrière de celui-ci, cet empennage procurant une stabilité naturelle à l'ensemble, et permettant de maintenir une profondeur d'immersion régie par le décalage ( 6). 2) Dispositif selon la revendication ( 1) constitué d'un ensemble articulé selon un axe ( 2) caractérisé par ce qu'il peut être supporté par plus d'une jambe de force et/ou comporter plus d'un empennage et/ou plus d'un plan porteur principal et/ou plus d'un fuselage, le ou les empennages assurant la stabilité de l'ensemble selon les mêmes principes que pour le dispositif de la revendication ( 1). 3) Dispositif selon la revendication ( 1) ou la revendication ( 2) caractérisé par le fait qu'il dispose d'une ou deux butées de débattement ( 10) et/ou d'amortisseur de débattement ( 11). 4) Véhicule nautique caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un ou plusieurs dispositifs selon les revendications 1 ou 2 ou 3.