Brevet FR2545220A1 — publié le 19841102

La présente invention concerne un appareil dont la fonction essentielle est la mesure de la vitesse des planches à voile et autres embarcations. Une version améliorée du systeme,de base permet d'indiquer en plus, le kilometrage, la vitesse moyenne, la vitesse maximum, l'angle de la dérive (embarcation voile) et toutes les compositions imaginées par l'utilisateur lui-ineme partir des 3 mesures de base vitesse, temps, angle de dérive. Il n'est pas. connu å ce jour de dispositif adapté aux planches voile permettant d'indiquer la vitesse ou. le kilomètrage ou l'angle de dérive. Une description de l'invention va être faite: ci-apres en référence aux figures annexées fournies titre d'illustration La figure 1 représente une planche voile sur laquelle est monté le dis- positif selon l'invention. La figure 2 représente le dispositif selon l'invention dans le cas ou la transmission des informations du capteur se fait par ondes. La figure 3 représente un aileron sur lequel est place 2 jauges de contrainte La figure 4 représente le dispositif selon l'invention dans. le cas ou la liaison capteur-affichage comprend un calculateur. La figure 5 représente les éléments constitutifs du dispositif en version purement hydraulique. Le dispositif selon l'invention est composé de 3 éléments distincts (fig. 1) - un capteur (1) placé dans l'eau - un affichage (4) aisément lisible par l'utilisateur - une liaison (5? capteur-affichage. transmettant et transformant les informations perçues par le capteur (1) à l'affichage (4) Quel que soit le capteur (1) utilisé (roue à aubes, hélice, sonde de pres- sion dynamique,...), il est logé à l'intérieur ou encastré en surface dans un aileron (2), une dérive (3), un gouvernail ou hydrofoil (selon le type d'em- barcation). On inclura, dans tout le document, l'aileron, la dérive, le gouvernail ou l'hydrofoïl sous les termes d'élément hydrodynamique. Cette infégration du capteur (1) a 3 effets - le capteur (l) se trouve place enDprofondeur et éloigné de la coque (8) il n'en subit donc pas les effets perturbateurs 9tel que l'instabilité d'une couche limite instationnaire) - ne présentant ainsi ni saillie, ni protubérence, la présence du capteur (1) ne modifie pas le profil hydrodynamique et par conséquent, il n'y a pas de frottement supplémentaire dû à celui-ci (ceci présente un intérêt pour les petites en barcations, mais aussi pour toutes celles destinées à la compétition). - ainsi loge, le capteur (1) se trouve protégé : . de tout obstacle pouvant être rencontré sur toute étendue d'eau lors des accostages très fréquents pour les planches a voile et autres pe tites embarcations. La réalisation industrielle de l'inseration du capteur (1) dans un élément hydrodynamique (2 ou-3) peut se faire soit au moment de la fabrication de la pièce, soit par usinage après fabrication de celle-ci. L'affichage-- (4), quel que soit son principe de fonctionnement (cadran et aiguille, numérique,...) est logé dans un boitier (30, 13, 31, 29). Il présente plusieurs possibilités quant à son mode de fixation, possibli tés qu'il a- faflu envisager à cause de l'absence de tableau de bord sur les plan ches a voile. @@ Ce boitier peut donc être fixé de façon amovible ou permanente. Une fixation permanente consiste a: l'encastrer dans la partie supérieure de la coque (8). Faisant partie intégrante de celle-ci, il ne gène pas l'utilisateur, et est ainsi protégé de toute agression mécanique tangentielle a la coque en outre, logé de cette manière; il présente une finition certaine (il est alors logique que le reste de l'appareillage soit aussi dissimulé a l'intérieur de la coque). Le logement nécessaire à l'encastrement du boitier dt de la liaison capteurafficheur peut soit être prevu dès la fabrication de la planche en usine, soit aménage ultérieurement par usinage. Dans le cas de fixations amovibles; le boitier peut être attaché au poignet de l'utilisateur de telle sorte qu'il soit visible comme une montre, ce qui en permet la lecture quel que soit la position du navigateur I1 peut aussi être fixé sur le wishbone (7) à l'aide d'un support tel qu'un boïtier en 2 parties dont chacune comprend une gorge, permettant ainsi d'encer :-cler transversalement une des branchés où la partie avant du wishbone (7) lors de l'assemblage des 2 parties et de s'y maintenir par serrage d'au moins une vis. (Plus simplement le support peut être constitue de deux colliers de serrage) Il conviendrait alors d'envisager d'en fixer un sur chaque branche. Cette fixation a pour avantage de positionner ce boitier d'affichage a la hau teur des yeux.- En variante, le boitier d'affichage peut être fixé sur le mat (6), De dernier procédé consiste à collère de façon permanente un support sur le Flot teur (8) ou la coque sur lequel viendra se fixer de façon amovible le boitier, ce qui donne à l'utilisateur d'une part, toute liberté de choix pour l'emplacement de son boitier, et d'autre part, de le désolidariser de l'embarcation pour le transport de celle-ci en l'occurence. Une fixation au poignet, au wishbone, ou au mat, présente cependant l'inconvé nient qu'une liaison matérielle (5) par exemple, conducteur électrique attache le boitier, solidairède la coque, au capteur solidaire du navigateur ou d'une partie mobile de l'embarcation. I1 y a donc risque permanent d'emmelements et de rupture lors des manoeuvres ou lors d'une chute. Pour palier à ce problème, la liaison capteur-affichage peut être réalisée par ondes (fig 2) Pour cela, cette liaison est décomposée en une liaison capteur-emetteur (9), une liaison recepteur-affichage (10) ceux-ci étant réglés pour une fréquence et une portée adaptée à la transmission de ces signaux ; l'ensemble affi chage (4), recepteur (12), liaison affichage-recepteur (10) peut êtrelogé dans le même boitier (13). Selon un mode de réalisation préférentiel, le capteur (1) sera compose d'au moins une jauge de contrainte (14) mesurant la déformation de l'élé- ment hydrodynamique (2) due aux efforts de l'eau en mouvement autour de cellui-ci (fig 3). Pour cela, on colle les jauges en des emplacements judicieusement choisis. Dans le cas ou l'on ne place qu'une seule jauge (14), on la colle à l'endroit où la déformation due a la traînée est la plus grande. Il faut alors déterminer expérimentalement la valeur de la résistence de la jauge (14) en fonction de la vitesse. Dans le cas ou l'on colle 2 jauges (14,15), on doit les positionner de telle sorte que la première mesure la déformation dans la direction avant-arrière, la deuxième dans la direction gauche-droite et qu'il y ait le moins possible d'interactions entre-les jauges (dans un but de précision), On peut alors passer a l'étalonnage ou l'on relèvera la variation de résistance des 2 jauges (14,15) en fonction de la vitesse et de l'incidence du - courant (par rapport à l'axe dit d'incidence nulle pourlequel le phénomène de dérive est nul). L'augmentation du nombre de jauges au delà de 2, ne peut plus annor- ter qu'une précision supplémentaire pour la mesure, mais pas une amélioration du principe de mesure. Le capteur à jauges permet à son utilisateur de connaître de façon plus précise sa vitesse (car le capteur à 2 jauges (14,15) est directionnel il perçoit le dérapage du au phénomène de dérive) il peut aussi être utilisé pour mesurer l'angle de dérive. La liaison capteur-affichage (5), outre les éléments traditionnels (décodeurs, amplificateurs, adapteurs de signaux, sources d'énergie,...) qui ne font pas l'objet de cette étude, peut inclure un calculateur (16) ou automate programmable muni d'une horloge (17) et de mémoires suffisantes (18) (fig 4). Ce calculateur (16) permet à l'utilisateur muni d'un (micro) ordinateur d'y mettre en mémoire plusieurs programmes de son choix, en effectuant une connection momentanée (32) entre le calculateur (16) et l'ordinateur (19). Les informations du capteur (1) prétraitées par certains éléments de la liai- son capteur-affichage (5), seront manifestées selon les instructions mises en mémoire. L'utilisateur peut demander à son indicateur multifonctionnel de lui indiquer sa vitesse instantanée dans une unité de son choix (noeuds, Km/h, de de son record personnel,...) ; sa vitesse moyenne, sa vitesse de pointe, le kilométrage (inté- gration de la vitesse dans le temps), l'heure , et si le capteur (1) est un capteur à plusieurs jauges : son angle de dérive instantané, moyen..., l'angle de dé- rive atteint lors de sa vitesse de pointe et toute autre composition de son choix formé à partir des 3 variables de base, vitesse - temps - angle de dérive. Outre la personnalisation de l'appareil puisqu'il fera ce que lui demande l'u- tilisateur, la mise en mémoire par transfert d'un programme à partir d'un ordina- teur "extérieur" (19) à l'installation permet d'en réduire la fragilité, le cout, le poids, l'encombrement, comparativement à un ordinateur intégré. Selon un mode préférentiel de réalisation, la mémoire contenant les program- mes est non volatile, ce qui permet à l'utilisateur de ne pas avoir à rein troduire le programme lors de chaque mise en service de son indicateur multifonetionnel. Lès programmes sont effectués au fur et à mesure que les données sont perçues par le capteur (1) afin de limiter la taille de la mémoire réservée au transfert des données (33) Certaines indications Bénéficient de l'affichage permanent par exemple : la vitesse instantanée et le kilométrage , les autres sont disponibles en mémoire. Un bouton sélecteur (20) permet de faire le choix des indication affichées en permanence, au autre sélecteur (34) permet l'accès aux indications non af- fichées. Certains programmes pourront être mis en service par un declenchement manuel (21) fixé sur le wishbone (les données du capteur antérieures à ce déclenchement'- seront ignorées et perdues, pour le (s) programme (s) concerné (s).) Un exemple d'utilisation de ce déclenchement manuel est un calcul de la vitese moyenne sur une distance de 500 mêtres, départ lancé particulièrement utile puisque c'est sur ce type de course qu'est homologué actuellement le record de vitesse à voile. Une réalisation complète destinée uniquement à la mesure de la vitesse est un système hydromécanique, ne nécessitant d'aucune "électronique" ni source d'iner- gie (fig. 5) Le capteur (1) est constitué d'un conduit hydraulique (22) logé dans l'élément hydraudynamique (2) de telle sorte qu'il présente un orifice dirige vers l'avant (23). Sur l'autre orifice situe dans la partie supérieure de l'élément (24) s'emmanche ou s'emboutit un tuyau flexible (25) remontant sur l'embarcation et branché sur un manomètre étalonné (29) dans une unité de mesure de vitesse. Le principe de mesure utilisé est la mesure de vitesse par l'intermé- diaire de la mesure de la pression dynamique. Un réservoir auxiliaire (26), interrompant le tuyau flexible qui s'y emmanche de chaque côté (27, 28) permet de fixer le manomètre (29) en hauteur (par exemple : sur le wishbone), sans avoir les effets dûs à la pression statique oc camionnée par une colonne d'eau non horizontale. Afin d'etre efficace, ce réservoir est positionné aux environs de la ligne de flottaison et est doté d'une capacité d'au moins supérieure au volume de la chambre du manomètre ajouté au volume interne de la fraction du tuyau joi- gnant le réservoir au manomètre. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour planche à voile et autres embarcations permettant d'indiquer au moins la vitesse, caractérisée en ce qui comporte - un capteur (1) logé à l'intérieur ou encastré en surface due l'un des elements hydrodynamiques (2,3) de l'embarcation - un dispositif d'affichage (4) pourvu de moyens de positionnement lui permettant dartre placé de sorte à être lisible par l'utilisateur. - des moyens de liaison (5) capteur - affichage 2) Dispositif selon la revendication l caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'affichage (4) muni d'une fixation sous forme de bracelet pour être attache au poignet de l'utilisateur, sous forme de colliers de serrage ou d'un boitier en 2 parties dont chacune comprend une - orge permettant ainsi d'encercler trans versalement une branche ou la partie avant Nu wishbone (7) ou le mat (6) lors de l'assemblage des 2 parties ou la mise en place des colliers, et de 'y maintenir par serrage d'au moins une vis. 3) Dispositif selon la revendieation 1 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'affichage (4) qui est fixé sur la partie supérieure de la coque (8î, à l'aide d'un Support collé sur celle-ci sur lequel vient de se fixer le dispositif d'affichage (4), ou à l'intérieur d'un logement prévu lors de la labri cation de la planche dans lequel le dispositif d'affichage (4) vient s'encastrer. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la liaison capteur-affichage (5) est décomposée en une liaison capteur-émetteur (9); une liaison récepteur - affichage (10), un émetteur (1-1) et un recepteur (12), ceuxci pouvant être logés dans un boitier commun (13). 5) Disposifif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le capteur (1) est composé d'au moins une jauge de contrainte (14) mesurant les déformations de l'élément hydrodynamique (2T, déformations dues aux efforts de l'eau en mouvement autour de-wcelui-ci. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le capteur (1) comprend 2 jauges de contrainte (14,15) mesurant la vitesse en tenant compte des phénomènes de dérive ainsi que l'angle de dérive lui-même, 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la liaison capteur- affichage (5) comprend un calculateur (16) muni d'une horloge 117) et de memoires (18) stokant de préférence de façon non volatile différents modes d'utilisation obtenus à partir de la programmation d'un ordinateur (19) indépendant de l'embarcation. 8) Dispositif selon la revendication7caractérisé en ce que le calculateur (16) est muni d'un sélecteur R20) permettant de choisir 2 ou 3 indications qui apv paraissent en permanence sur l'affinhage (4), les autres indications étant diso ponibles en mémoire. 9) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le calcula teur (16) est équipé d'un déclenchement manuel (21), aisement accessible par le navigateur en action par exemple, fixé sur le wishbone, d'au moins un mode de fonctionnement, les modes concernés pouvant être mis en marche de façon simultanée ou non 10) Dispositif selon la revendication t caractérisé en ce que le capteur (1) est une conduite hydraulique (22) dont l'une des extrémités (23), ouverte et en contact avec l'eau, est dirigée vers l'avant de l'embarcation, l'autre extrémité (24) slemmenchant ou s'emboutissant sur un tuyau flexible (25), interrompu par un réservoir auxiliaire (26) et raccordé à celui-ci à chaque extrémité (27,28) et sur un manomètre (29) étalonne (par exemple en noeuds).