Brevet FR2537540A1 — publié le 19840615

La présente invention concerne les dispositifs appelés voilures destinés à assurer la propulsion de navires ou même de véhicules terrestres à partir de 11 énergie éolienne.Les variations locales de vitesse du vent dues à la Présence de la voilure produisent des différences de pression entre les faces de la voilure.Ces différences de pression se traduisent par une force directement transmise au mobile par les supports de la voilure. Dans ce secteur, 1' état de la technique est le suivant: il existe des voilures souples dont la mise en oeuvre est longue et compliquée et dont la manoeuvre peut présenter des dangers (risque d' empannage intempestif ). De plus la réduction de voilure peut nécessiter des manoeuvres périlleuses ( sur le pont d' un navire ).Des focs à enrouleur représentent un progrès: ils sont plus faciles à mettre en oeuvre mais cela se paie par un moins bon rendement et, de plus, cela ne concerne pas toute la voilure. En outre la manoeuvre des voilures souples classiques est difficilement méoanisable et très rapidement inaccessible à un homme seul, à partir d' une certaine taille. Il existe aussi des voilures rigides qui sont plus facilement mécanisables mais elles présentent un inconvénient majeur: la variation de surface est très difficile sinon impossible à prévoir. L' objet de la présente invention constitue un aboutissement ultime de ce type de voilure ( dont il conserve l'a fiabilité ) avant 1" utilisation de voilures tournantes servant à actionner des hélices. Le système de voilure suivant la présente invention a pour but d' éliminer totalement le risque d' empannage et, plus généralement, de permettre des réglages et variations de surface de voilure acoessibles à un homme seul sans efforts ni manoeuvre dangereuse ou facilement mécanisables. La séduction des efforts et 1' aptitude à la mécanisation sont obtenues par les dispositions suivantes : 1' ensemble de la voilure est sensiblement symétrique par rapport à 1' axe de rotation donc très regroupé autour de cet axe, mis en oeuvre d'une manière unique, et en grande partie autocompensé. L'élimination du risque d'empannage est obtenue grâce à un dispositif qui peut être une girouette et tel qu'en cours de fonctionnement, le centre de poussée de la voilure soit toujours légèrement au vent Ge l'axe de rotation. La voilure selon la présente invention comporte deux demi-voilures 8 et 9 X filtre 2 ). Ile est établie entre deux vergues supérieures 6 et 7 disposées en X et deux vergues inférieures 4 et 5 disposées de la meme manière. Chaque vergue peut pivoter en son milieu autour du mât (axe de rotation) et supporte à une extrémité un tube enrouleur ( IO QU II ) et à l'autre extrémité, le profilé de bord de fuite ( I4 ou 15 ). Les bords d'attaque peuvent être constitués par des carénages rigides I2 et I3 englobant les tubes enrouleurs. L'orientation de la voilure est obtenue par une rotation identique des quatre vergues. La variation de surface de voilure est obtenue par rotations opposées des vergues du même X, les deux X étant modifiés de la même manière. Quelle que soit la surface de voilure choisie,les demi-voilures sont sensiblement parallèles et pratiquement symétriques par rapport à l'aie de rotation ( QU du mât, dans ce cas La réduction maximale de voilure peut donner une structure rigide de faible surface ( figure 4 ). La surface maximale de voilure peut être obtenue quand les vergues d'un mêmt X sont les diagonales d'un carré ou perpendiculaires entra elles. L'espacement des demi-voilures est alors sensiblement égal à leur corde. Dans ces conditions, il n'y a pratiquement pas d'interférence nuisible entre les deux demi-voilures ( voir ouvrages d'aérodynamique). La voilure selon l'invention est telle que son centre de poussée soit cons tamment,en cours de fonotionnement,légèrement au vent de l'axe de rotation et en particulier telle que,laissée en rotation. libre,elle se mette en drapeau, bords d'attaque face au vent. Ce résultat peut être obtenu par une girouette I8, prévue pour resrer constamment dans le plan de symétrie de la voilure. Le support de Sa voilure peut être constitué par un mât I équipé d'une potence 2, tenue par des haubans 3. Le dégagement ainsi obtenu permet la rota tion de la voilure sur 360 degrés(figure 3 ) Au repos, la voilure peut être repliée à ltintérieur de la structure-rigide ( figure 4 ), en position dresse ou couchée ( figure 5 ). La mise en oeuvre est ainsi grandement facilitée. A titre indicatif, l'ébarquage de la voilure peut être assuré par des ressorts I6 et I7 ou tout autre système tel des vérins. L'ensemble de commande 2I (figure) est détaillé sur les figures 6 et 7. I1 est constitué de deux parties qui permettent l'orientation et la variation de surface de la voilure. La variante représentée est manuelle mais elle peut facilement être mécanisée et même automatisée moyennant des modifications mineures. Commande d'orientation; une couronne dentee 24 centrée sur l'axe de rota tion, est solidaire de la vergue inférieure 4. Elle peut engrener sur une autre couronne dentée 25 solidaire d'un volant 26. L'ensemble formé par 25 et 26^ peut être translaté en vue d'embrayer ou de débrayer la commande. Le volant 26 peut être bloqué en rotation par un frein 27 (position embrayée Commande de variation de surface: une--- couronne dentée 28, centrée sur L'axe de rotation,est solidaire en rotation de deux poulies 29 et 30; elle peut engrener sur une autre couronne dentee 31 solidaire d'un volant 32. L'ensemble formé par 31 et 32 peut être translaté en vue de dérayer ou d'em brayer la commande. Le. mouvement de rotation des poulies 29 et 30 est transm; par des courroies 22 eut 23 aux poulies I9 et 20 actionnant les tubes enroulez 33 est un doigt de verrouillage et 34 un ressort. Toutes les pièces représentées figures 6 et7, exceptes le doigt 33, la vergue 4 le frein 27, sont de révolution autour d'un axe. La figure 6 correspond à une configuration: commandes débrayées, voilure libre en rotation La figure 7 correspond à une configuration permettant le réglage de la surface. Ce système de voilure peut assurer la propulsion principale ou d'appoint de bateaux de plaisance ou régate,- de chars à voile, de navires marchands ou de chalutiers. - REVENJDICATICIJS I) Système de voilure destiné à la propulsion des navires ou des véhicules terrestres, caractérisé par les faits suivants. Il comporte deux demi-voilures 8 et 9 sensiblement parallèles entre elles. Chaque demi-voilure est équipée d' un enrouleur ( 10 ou II ) côté bord d'attaque. Le bord de fuite de chaque demi-voilure est constitué par un profilé rigide ( I4 ou I5 ).Le système de voilure comporte des supports de voilure permettant la rotation des demi-voilures autour de l'axe I d'une part et une variation de la distance entre un enrouleur et un profilé de bord de fuite ( par exemple II et 15 ) progressive et sensiblement identique sur les dèux demi-voilures d'autre part. I1 comporte un dispositif destiné à reculer le centre de poussée. I1 comporte un dispositif d'etarquage. I1 comporte un dispositif destiné à commander l'orientation de la voilure. Il comporte un dispositif destiné à commander la variation de surface de la voilure. 2) Système de voilure selon la revendication I oaractérisé par le fait que les supports de la voilure comprennent un mât disposé suivant l'axe I, équipé d'une potence 2 elle même étayée par les haubans 3, deux vergues supérieures 6 et 7 disposées en X, deux vergues inf erieu- res 4 et 5 dispasées en X. Une extrémité de chaque vergue supporte une extrémité de tube enrouleur ( 10 ou II ). L'autre extrémité supporte une extrémité de profilé de bord de fuite ( 14 ou I5 ).Chaque vergue pivote en son milieu autour du maAt : une rotation identique des quatre vergues change l'orientation de la voilure; une rotation opposée des vergues de chaque X change la surface de la voilure. 3) Système de voilure selon la revendication I caractérisé par le fait que les enrouleurs ( 10 et Il ) sont disposés à l'intérieur de carénages rigides ( I2 et I3 ) constituant respectivement les bords d'attaque de chaque demi-voilure. 4) Système de voilure selon les revendications I et 3, caractérisé par le fait que le carénage rigide de bord d'attaque et le profilé rigide de bord de fuite de l'une ou l'autre des demi-voilures sont prévus pour s'emboiter en vue de former une structure rigide correspondant à la surface minimale de voilure. 5) Système de voilure selon la revendication I caractérisé par le fait que le dispositif destine à reculer le centre de poussée est constitué par la girouette 18 et les bielletteslui servant de support, articulées de manière à ce que la girouette reste constamment parallèle et équidistante aux deux demi-voilures et de manière à ce que la distance du centre de poussée de I8 à l'axe de rotation I varie dans le même sens que la surface de voilure. 6) Système de voilure selon la revendication I caractérisé par le fait que-le système d'étarquage est constitué par un ressort ( tel I7) ou un vérin ( électrique ou hydraulique ). 7) Système de voilure selon la revendication I caractérise par le fait que le dispositif de commande d'orientation de voilure est consti- tue par un couple conique débrayable comprenant un engrenage conique 25 actionne par un système d'actionnement d'une part et par un engrenage conique 24 concentrique à l'axe de rotation I de voilure et solidaire d'un support mobile de la voilure, d'autre part. 8) Système de voilure selon la revendication I et la revendication 7 caractérisé par le fait que le système d'actionnement est constitue par le volant 2E ou tout système mécanise ou automatisé. Un frein 2T est associé au volant 26 pour permettre de bloquer l'engrenage 25 dans une position donnée. 9) Système de voilure selon la revendication I caractérisé par le fait que le dispositif de commande de variation de surface de voilure est constitué par un couple conique débrayable comprenant un engrenage conique 31 relié à des moyens d'actionnement d'une part et par un engrenage conique 26;, concentrique à l'axe de rotation de voilure I et solidaire en rotation drune pièce de révolution portant les poulies 29 et 30, d'autre part.Le mouvement de rotation des poulies 29 et 30 est transmis par des courroies 22 et 23 aux poulies I9 et 20 action nant respectivement les tubes enrouleurs 10 et II. Le dispositif de commande de variation de surface de voilure est aussi constitué par un dispositif de verrouillage destiné à- bloquer dans une position donnée les poulies 29 et 30 donc les enrouleurs ( commande de variation de surface débrayée ) et à permettre le mouvement du couple conique 28-3I quand l commande est embrayez. I0) Système de voilure selon les revendications I et 9 caractérisé par le fait que le dispositif' de verrouillage est constitué par un doigt de verrouillage 33, une couronne cannelée solidaire de 2E, des cannelures entre 2-8 et la pièce de révolution portant les poulies 29 et 30, et un ressort 34.