Brevet FR2546475A1 — publié le 19841130

La présente invention a pour objet d'équiper tout engin propulsé sur l'eau par le vent d'une ou plusieurs dérives de quilles du type sabre ou pivotante qui soient auto-orientables et auto-inclinables en modifiant l'un ou l'antre effet à volonté, ceci afin de supprimer le dérapage de la carène tout en l'allégeant par un effet de portance, ce qui a pour conséquences de diminuer la traînée et de favoriser ainsi la vitesse et le rendement des voilures. Les procédés connus à l'heure actuelle sont Soit quille ou dérive sans incidence, ou à orientation commandée de l'extérieur (FINOT), soit quille ou bidérive à profil asymétrique dont les alignements convergent légèrement vers l'avants Sbit auto-orientable comme le propose J.L.Noir, brevet 8 L 13 103 mais par un procédé différent. En effet, dans son cas, l'axe est placé sur le bord de fuite de l'ailerons parallèlement à celui-civ ce qui fait que le moment de la force d'orientation est relativement faible, voire insuffisant dans le cas d'un aileron à grand allongement. Enfin et surtout, Monsieur J.L.Noir n'obtient, par son dispositif, aucun effet d'inclinaison de l'aileron, donc pas d'effet porteur Soit auto-inclinable (brevet N 78 121 40) et accessoirement orientable mais par un mode de réalisation différent et surtout ne prévoyant pas de réglage dans le but de modifier l'orientation au détriment de l'inclinaison et vice-versaO Il convient de préciser quelques définitions Pivotante : ce terme sera employé pour définir la rotation antéropostérieu- re de la dérive ou de la quille dans le plan de :^ symétrie du puits autour d'un axe transverse à celuiwei. Auto-orientable 4 ce terme définit la prise automatique d'incidence de la dérive subissant l'action de l'eau ou de la quille subissant la pesanteur. Auto-inclinable latéralement o dans la présente invention, l'auto-orientation de la dérive ou de la quille s'accompagne d'un déplacement latéral de l'extrémité inférieure par rapport au plan de symétrie du puits (fig.I) Puits : partie du navire ou de "l'engin" qui maintient la dérive ou la quille en position de fonctionnement mais aussi en position escamotée. Aileron (I) : c'est la partie inférieure de la dérive ou de la quille apparaissant sous la coque en fonctionnement normal. Col (2) : c'est la partie de la dérive ou de la quille (en position basse) qui reste dans le puits. Tête (3) t partie de la dérive ou de la quille en position basse qui dé passe au-dessus du puits, dans le cas d'un puits ouvert par le haut (exemple r planche à voile). Dérive : classiquement appendice placé sous la coque et uniquement destiné à limiter le dérapage du bateau. Quille : appendice placé sous la coque pour limiter le dérapage du batean et aussi pour s'opposer à la gite de la coque et la rappeler en position normale. Le principe général est d'assurer l'auto-orientation et l'auto-incli- naison de la dérive ou de la quille autour d'un axe oblique situé dans le plan de symétrie du puits en utilisant le moment de la résistance de l'veau ou de la pesanteur par rapport à l'axe d'orientation-inclinaison. Cet axe d'orientation inclinaison que nous appelons O.I. (orientation inclinaison) est dans le cas d'une dérive légère (fig 2 ) densité dirigé obliquement de bas en haut et d'arrière en avant Dans le cas d'une quille (densité très supérieure à I) l'axe Ol est dirigé obliquement de bas en haut et d'avant en arrière. L'obliquité de l'axe permet d'avoir un grand bras de levier pour 1' aotion de l'eau du de la pesanteur selon oe qui est recherchée Fig. 7. Dans le cas d'une dérive, l'inclinaison latérale recherchée oriente la résultante hydrodynamique vers le haut, ce qui soulage la coque L'angulation plus ou moins grande, éventuellement réglable, donnée à l'axe OI par rapport à l'horizontale permet de contrôler l'effet anti dérive (orientation). Dans le cas d'une quille lourde, par petit temps9 la coque prendra quelques degrès de gîte favorables au rendement de la voilure et de la coque alors que la quille restera verticale, jouant ainsi au maximum son rôle de plan antidérive. Enfin, l'auto-orientation et l'auto-inclinaison peuvent être contrô lées et limitées par différents systèmes mis en oeuvre au moment du pivo- tement de la dérive ou de la quille ou au moment du relevage partiel dans le cas d'un aileron du type SOBRE (cf. description des modes de réalisation). Réalisation de l'axe OI : elle peut se concrétiser I) soit sur la dérive, ou la quille, dans un puits à parois latérales planes et parallèles. 2) soit sur les parois du puits et dans ce cas, ce sont les faces de la dérive ou de la quille qui restent planes et parallèles. Dans les cas I) et 2), l'axe OI peut être contrôlé de plusieurs fa çons : a - par un épaulement continu ou surépaisseur courant sur toute la longueur de l'axe OI dans la zone du col (Fig. 3) et fig. 2 et 4. b - par des protubérances arrondies à chaque extrémité de l'axe, dans la zone du col: Fig. I c - par la réalisation sur chacune des faces d'une surépaisseur en forme de dièdre dont la droite d'intersection est en face de l'axe OI. (Fig. 4 et fig. 8.) Le pivotement s'obtient autour d'un axe transversal (4) perpendiculaire à l'axe OI et situé de préférence sur celui-ci. Placé en haut de l'axe OI, l'axe de pivotement permet à l'aileron de rentrer complètement dans la coque. Inversement placé en bas, l'aileron restera apparent SOUE la coque en fin de pivotement (Fig. 3). Enfin il est prévu, dans certains modes de réalisation de pouvoir règler à volonté et rapidement la direction de l'axe OI pour modifier l'orientation. Fig. I et fig. 3. Réglage de l'orientation. Quand l'axe OI est proche de l'horizontale c'est l'inclinaison qui est privilégiée. Mais si l'écartement des parois du puits est relativement faible cette inclinaison s'en trouve aussitôt limitée et ipso--facto l'orientation induite. Ainsi quand l'axe OI vient sur la verticale, l'orientation, limitée par les parois du puits, induit une faible inclinaison. Dans le cas d'un puits déjà existant, très étroit, l'orientation peut-être favorisée par l'échancrure I3 fig. 5 pratiquée à la jonction entre le col et l'aileron. Pour obtenir une inclinaison importante il faut une grande largeur de puits ou une faible hauteur de celui-ci ce qui est souvent un inconvénient majeur... un mode de réalisation proposé fig. II permet d'y remédier. Présentation des dessins. Fig. I - fait apparaître une dérive pivotante mais non escamotable, auto-orientable et auto-inclinable avec le système de régla ge de l'axe OI sur son col par déplacement de la protubéran ce antérieure. Le puits correspondant est à parois planes parallèles. Fig. 2 - La même dérive suivant la coupe AA'. Fig. 3 - La meme dérive mais l'axe OI est matérialisé par une surépais seur continue en ligne de crête avec le même réglage que sur la figure I. Fig. 4 - Un col de dérive, dans le puits correspondant, dont les faces sont constituées par deux Dièdres dont la ligne d'intersec tion est en regard de l'axe OI. Fig. 5 - Une dérive pivotante, auto-orientable dans an puits étroit à parois planes et parallèles. Le col présente la configura tion de la figure 4 et une échancrure 13 augmente l'amplitude de l'orientation. Fig. 6 -Coupe suivant AA'de F5. Fig. 7 - Dérive pivotante auto-orientable, auto-inclinable dans un puits dont les parois forment deux dièdres opposés par leur ligne d'intersection avec sur l'avant le rétrécissement 9 qui contrôle la tête 3 en fin de pivotement. Fig. 8 - Coupe du meme ensemble selon BBt. Fig. 9 - La plaque d'obturation. Fig. 10 - Voiliehmuni d'une quille revendiquée. Fig. II - Dérive " sabre" également pivotante dans un puits monté sur un axe de rotation (I4) implanté à sa base. Fig. 12 - Vue en coupe verticale transversale du même puits faisant apparaître sa ponction avec la coque et ses possibilités d'inclinaison. Un premier mode de réalisation conduit à une revendication fondamentale, celle du réglage-de l'obliquité de l'axe OI, lequel est déterminé, matérialisé et controlé, sur le col de la dérive, par deux protubérances arrondiesSlXne à chacune des extrémités de l'axe. La protubérance inférieure est fixe tandis que l'autre peut occuper différentes positions à des hauteurs au Choix. Pour cela le col est percé de trous qui laissent passer l'élément de raccordement entre la protubérance tribord et celle de babord. De forme hémisphérique ces protubérances peuvent être raccordées par une tige filetée (l'une figurant le boulon et l'autre l'écrou) ou tout autre système de verrouillage La manipulation se pratique en relevant légèrement la dérive par une translation verticale jusqu'à ce que la protubérance supérieure appariasse au-dessus du puits. Le puits qui reçoit de col est donc à parois latérales planes et parallèles, écartées d'une distance qui, compte tenu des dimensions du col, autorise l'orientation dans les limites souhaitées0 De même la hauteur du puits est calculée compte tenu de sa lar geur, pour autoriser l'inclinaison maximum voulue. La protubérance inférieure qui est aussi la postérieure sur une dérive sert dans le cas présent d'axe de pivotement pour faire basculer la dérive vers l'arrière. Les protubérances occupent évidemment tout l'espace entre la dérive et les parois du puits. La tête 3 de la dérive9 en crosse de pistolet, est plus épaisse que le col, d'une épaisseur égale à la largeur du puits de telle sorte que, en fin de pivotement9 quand la tete pénètre dans le puits, la dérive doit revenir dans le plan de symétrie du puits ce qui supprime l'orientation et l'inclinaison. Pour réduire progressivement ces mon vements la tete de la dérive est biseautée sur l'avant, on forme de coin, de façon à passer progressivement de l'épaisseur du col à celle de la tête. Une plaque d'obturation fig. 9 telle que celle décrite par la suite peut fermer la partie inférieure du puits pour supprimer les turbulences, oit une autre la partie supérieure pour permettre d'y poser les pieds sans risque de blessure, même pieds ns. Au-tre mode de réalisation s l'axe CI peut-etre contrôlé et déterminé par deux lignes de crête 6 en forme d'épaulements, une sur chaque face du col de la dérive. Fig0 3, épaulements qui peuvent être mobiles autour d'un axe transversal 7 placé à l'une de leurs extrémités tandis qu'à l'autre extrémité le réglage est assuré par un système analogue à celui décrit pour le positionnement des protubérances. Dans cette configuration fig. 3 l'axe OI étant matérialisé sur le col de la dérive le puits correspondant est à parois planes et parallèles. Autre mode de réalisation : dans lequel l'axe OI est fixe Cas d'une dérive (F7) pivotante non escamotable. Quand ce. sont les flancs du puits de dérive (F8) qui sont ce forme (dièdres) la réalisation est la suivante Les flancs tribord et babord sont symétriques et présentent trois parties principales (F7)0 Les parties DI et D2 sont les faces du dièdre dont la ligne d'in- tersection (8) est en regard de l'axe Ol sur lequel la dérive bascule, prenant appui en fin de course sur la partie DI d'un côté du puits et la partie.D2 de l'autre coté et inversement selon l'amure Les deux lignes (8), une sur chaque flanc du puits sont parallèles et leur écartement détermine l'épaisseur maximum de la dérive, compte tenu d'un minimum de jeu nécessairé. L'épaisseur du col est alors constante pour la partie s'appliquant sur les zones DI lorsque l'aileron est en position basse au maximum. Pour la partie du. col s'appliquant sur les zones D2, l'épaisseur peut être diminuée sur l'avant pour améliorer l'écoulement de l'eau et limiter les pace entre la plaque d'obturation et l'aileron (turbulences) Plaque d'obturation (fig 9) qui est un secteur fixé sous le puits, en arrière par une vis (IO) qui sert d'axe de rotation et en avant par une vis (II) à tete plate passant dans une lumière (8) pratiquée dans la plaque de telle façon que celle-ci puisse être entraînée par l'aileron dans sa prise d'incidence. Les parties 9 du puits sont des faces parallèles, verticales etpplanes. Elles ont pour role de limiter progressivement l'incidence et l'inclinai- son de l'aileron quand la tête 3 est suffisamment engagée dans la partie9. La tête de la dérive a une épaisseur constante excepté sur son avant où elle est légèrement biseautée pour faciliter sa pénétration dans la partie 9 du puits et également pour amener une diminution progressive de l'incidence et de l'inclinaison de l'aileron. L'épaisseur de la toto cor- respond à la largeur du puits dans sa partie 9, compte tenu du minimum de jeu necessaire à un bon fonctionnement. L'axe de pivoteront (4) est situé sur l'axe OI et à sa partie inférieure, solidaire du puits et une encoche dans la dérive suffit à la maintenir en place sur cet axe. La toto de la dérive peut présenter des encoches ou tout autre système pour en faciliter le maniement, y compris une boucle en textile. La face antérieure du puits est fermée par une paroi cylindrique don le rayon correspond à l'encombrement de la dérive dans son mouvement autour de son axe. La face postérieure est fermée par une paroi oblique vers le haut et l'arrière et dont la base est située légèrement en arrière de l'axe de pi votement pour laisser l'espace nécessaire à l'engagement de la dérive. Description de la dérive correspondante (fig. 7). L'aileron I est profilé selon les critères du meilleur rendement hydrod,ynamique. Le col (: est à épaisseur constante sauf sur l'avant où il est arrondi pour éviter les turbulences en position relevée par pivotement. Il en est de même de la toto (3) de la dérive pour faciliter son entrée dans son couloir de contrôle (zone 9). La partie postérieure du col peut etre également affutée en lame de couteau pour augmenter l'angle dtincidence possible avant que la dérive ne vienne se plaquer contre le flanc DI droit ou gauche du puits. Vu en plan, l'aileron possède une surface à grand allongement qui peut s'accomoder de différentes formes de contour extérieur pourvu que le bord de fuite puisse venir en oontact régulier avec le fond de la coque en fin de pivotement. Le col 2 comprend une forme en quart de cercle dont le centre est l'axe de pivotement (4) et qui caorrespond à la rotation de 90 lors du pivotement. Fig. 7. La tête (3) en forme de "crosse de pistolet" s'étend vers le haut ( fig. 2). Une encoche située en arrière, sur le bord de fuite et à la jonction entre l'aileron et le col, permet à l'ensemble de prendre place sur l'axe de pivotement (4). hures modes de réalisation Les parois latérales du puits sont planes, parallèles, comme celles du col de la dérive reçue. La ligne de crête ou épaulement définissant l'axe OI est une surépaisseúrsdont la section est un I/2 cercle,plaquée sur chaque face du puits. L'espace restant entre les parois ainsi équipées correspond à l'épaisseur du col de la dérive. Fig. 4 . Dans un puits à parois planes et parallèles, ce sont les faces du col de la dérive qui prennent la forme d'un dièdre dont la droite d'intersection est en regard de l'axe OI sur lequel l'épaisseur est maximum. Remarque : pour limiter la largeur du puits ou pour utiliser un puits déjà existant très étroit, c'est la dérive qui est mise en forme come décrit précédemment et son contour doit se rapprocher de celui de la fig. 5, c'est-à-dire présenter une échancrure I3 entre le col et l'aileron. Autre mode de réalisation : Dans le cas d'une dérive "sabre" la réalisation est simplifiée, le puits pouvant avoir la forme d'un parallélépi Fède ouvert en haut et en bas dans lequel la dérive vient s'enfoncer jusqu'à ce que la tête vienne effleurer le pont ou le bord supérieur du puits. Comme précédemment l'axe CI peut-etre matérialisé et contrôlé soit sur les parois du puits, soit sur celles du col par les procédés décrits auparavant, avec les possibilités de réglage décrites. Réalisation d'une quille auto-orientable et auto-inclinable fig. IO. L'invention peut-Stre appliquée à une quille à condition de tenir compte du fait que l'axe OI doit être dirigé de bas en haut et d'avant en arrière, ce qui ne pose aucun problème dans le cas d'une quille sabre placée dans un puits en forme de fourreau, même fermé à sa partie supérieure (relevage par palan). Pour éviter les chocs dus aux mouvements des vagues le col de la quille ou les parois du puits sont munis d'amortisseurs en caoutchouc, ou tout autre matière, sorte de butées élastiques placées de part et d'autre de l'axe CI. Dans le cas d'une quille l'inclinaison n'est pas recherchée pour obtenir un effet porteur mais au contraire pour maintenir la quille le plus verticalement possible par vent faible pour limiter au mas.imum le dérapage tout en laissant la carène prendre une certaine gîtes fig. IO. L'operation de relevage limite automatiquement l'inclinaison et l'orien- tation au fin et à mesure de la rentrée dans le foureau. Enfin unedernier mode de réalisation dune dérive, fig. II et fig.12, permet d'obtenir à volonté9 par réglage, soit une orientation sans inclinaison, soit une grande inclinaison avec plus on moins d'orientation selon les besoins. Ce système s'adapte particulièrement bien sur les multicoques qui recherchent un plan antidérive efficace pour remonter dans le vent alors qu'un effet porteur obtenu par une forte inclinaison > 450 est recherché dès que l'engin peut prendre de la vitesse, (ou pour soulager le flbtteur sous le vent). Les procédés connus jusqu'à présent utilisent généralement deux hydrofoils fixes, inclinés à 450 environ un sur chaque bord, qui développent une poussée orientée vers le haut et l'intérieur, Ce qui a pour inconvénient de rendre négative l'action du "foil" au vent quand il touche l'eau, ne serait-ce que par intermittence (vagues). L'invention revendiquée consiste à utiliser une dérive pivotante ou du type sabre précédemment décrite, fig. 119 munie de la surépaisseur matérialisant l'axe OIs lequel est à 450 environ de l'horizontale dans un puits relativement étroit, à parois planes et parallèles, qui permet d'obtenir cependant l'orientation souhaitable (par les mécanismes décrits précédemment) e Et c'est tout ce puits qui s'incline dans la coque elle-même sur laquelle il est articulé, fig 12.Pour cela sa base présente à chaque extré mité, l'antérieure et la postérieures un axe de rotation (I4) qui vient s'engager dans un logement (15) prévu à cet effet dans la noque L'étanchéité est assurée par un joint souple (I6) qui relie la coque à la base du puits Dans la coque l'inclinaison peut etre contrôlée de différentes maniè res, notamment par un arceau (17) suivant le rayon de rotation du puits et sur lequel le haut du puits est contrôlé. (clavette). Deux butées ex trimes (I8) limitent le maximum d'inclinaison admise. Une autre manière de résoudre le problème de l'étanchéité consiste à inclure le puits mobile précédemment décrit dans une cage à parois litérales obliques vers le haut et l'extérieur, cage enfermant l'espace nécessaire aux mouvements d'inclinaison du puits de part et d'autre de la verticale. Le haut de la cage est alors munni d'un couvercle permettant d'accéder au puits pour les réglages. Toutes les pièces décrites peuvent etre construites en utilisant les matériaux classioues, (bois, métal, polyester armé, etc . L'invention s'applique plus particulièrement aux planches à voile7 aux dériveurs classiques et surtout aux multicoques dont on peut ainsi équiper soit la coque centrale, soit les flotteurs latéraux ou toutes les coques en privilégiant par exemple l'orientation sans inclinaison sur la coque centrale et l'inclinaison avec ltorientation voulue sur le flotteur sous le vent dans le but d'augmenter sa portance. REVENDICATIONS La présente invention a pour objet d'équiper un bateau à voile monocoque ou multiceque ou tout autre engin propulsé par le vent, tel qu'une planche à voile par exemple, d'une u de plusieurs " dérives " qui soient à la fois : Auto-orientables Auto-inclinables qu'elles seient : Pivotantes, ou du type SABRE Dans certains cas le voilier peut être muni d'une quille ( ou de plusieurs ) qui est, elle aussi, auto-orientable, auto-incli nable, pivotante ou du type SABRE. 1) Ces dérives ou ces quilles sont caractérisées par le fait que leur orientation résulte de leur rotation autour d'un axe O situé dans le plan de symétrie longitudinal du navire, plus ou moins oblique sur l'horizontale selon le réglage voulu et modifiable à volent pour contrAler l'orientation en fonction de l'inclinaison quand l'axe se redresse sur la verticale et inversement. 2) Ces dérives ou ces quilles sont caractérisée par le fait que l'axe OI qui engendre l'orientation et l'inclinaison est centrôlé et matérialisé seit sur la dérive ou la quille elle-même, soit sur les parJis du puits correspondant : matérialisé par une surépaisseur en ligne de crêteF3 qui lenge l'axe OI ou par deux pretubérances placées aux deux extrémités de celui-ci (F1).Quand il est réalisé sur le col l'ensemble peut être réglé à volent sur des alignements différents entre la verticale et l'horizontale de sanibre à modifier l'orientation ( F1.F3.). Ceci en utilisant l'un des orifices disposés en arc de cercle sur le col pour permettre la liaison entre l'paulement continu (ou la protubérance) tribord et son homologue babord ( F1.F3). Dans le cas d-1un épaulement continu (F3), l'axe 7 placé à la partie inférieure permet la rotation de l'ensemble. 3) Ces dérives ou ces quilles sont caractérisées par le fait que l'effet moteur de l'orientation est d'autant plus marqué que l'allongement de l'aileron est plus grand, ce qui est un fac- teur bien connu de rendement (F7). 4) Ces dérives ou ces quilles sont caractérisées par le fait que l'orientation et l'inclinaison induite sont progressivement supprimées à partir d'un certain angle de pivotement quand la tête biseautée de la dérive eu de la quille basc-ulant sur l'avant, pénètre dans son logement ou simplement dans le puits lui même (F1 F3 F5 F6 F7 ). 5) Ces dérives ou ces quilles sont caractérisées quand elles utilisent un puits très étroit ( pour des raisons diverses) par une échancrure 13, fig 5 qui marque la liaison entre le col et l'aileron de manière à augmenter les possibilités d'orientation. 6) Ces dérives ou ces quilles sont caractérisées par le fait qu'elles traversent une plaque d'obturation F9 triangulaire, mobile autour d'un axe -postérieur et contrAlle sur l'avant par une vis à tête plate passant dans une lumière en arc de cercle. Cette plaque peut etre placée à la base du puits, sous la coque, pour limiter les turbulences, mais aussi éventuellement à sa partie supérieure pour combler tous les vides et faciliter ainsi le contact des pieds nus qui peuvent ainsi faire pivoter la dérive sans danger compte tenu de la forme de la tAte prévue à cet effet. 7) Ces quilles sont caracterisées par le fait que dans un premier temps elles laissent la coque giter de quelques degrès sous le vent en restant parfaitement verticales, fig 10, ce qui est la position idéale pour s'opposer au maximum au dérapage, (maximum de rendement du plan anti-dérive). Cette caractéristique re vendiquée est particulièrement intéressante par vent faible quand il peut être utile de faire légèrement giter la carène (dans le cas d'une quille l'axe OI est organisé dans une direction perpendiculaire à celle adoptée sur une dérive). 8) Ces dérives ou ces quilles sont caractérisées par le fait que le col (ou le puits) peut être muni de part et d'autre de l'axe OI de butées en caoutchouc, ou tout autre matière, destindes à amortir les chocs contre les parois du puits. 9) Ces dérives sont caractérisées par le fait qu'elles peuvent être installées dans un puits mobile autour d'un axe longitudinal installé à sa base (F12) ce qui autorise une inclinaison supérieure à 450 engendrant un effet porteur important.