Brevet FR2551718A1 — publié le 19850315

Gréement diapason pour voilure à chute bloquée La quasi totalité des gréements modernes utilise une grande voile de forme triangulaire dont le bord d'attaque est rigide en raison de la présence du mat à la différence de la chute qui reste libre. Cette forme triangulaire donne sous l'action au vent naissance à un creux de forme complexe résultant de l'action d'un faisceau de tensions multidirectionnelles. La maitrise de la forme de ce creux, tant en position qu'en grandeur, essentielle dans le contrôle des forces de poussée vélique, est très délicate. La liberté donnée à la chute n'en fait qu'aggraver les difficultés. En particulier la réduction du creux par temps de brise ne trouve sa solution que par une sollicitation préalable des matériaux (étarquage de la voile, cintrage du mat) qui agit comme une précontrainte venant se superposer au jeu normal des forces directement créées par le vent. Dans cette qptique le mat doit être surdimensionné en section avec pour contrepartie une perte de rendement aérolique. Un autre inconvénient notable de ce type de gréement sont les difficultés soulevées par la réduction de voiture pendant la marche. Difficulté de réglage du creux dans le système de bome à rouleau ou perte momentanée de la poussée vélique dans les systèmes avec prise de ris. L'objet de la présente invention applicable à la propulsion de tout bateau, chariot, traineau ou autre engin de glisse, évite cette série d'inconvénients Son principe de base est d'abandonner la forme triangulaire de la voile au profit d'une forme rectangulaire et d'en fixer le bord de fuite le long d'un espar identique à celui du bord d'attaque. La forme rectangulaire est préfentielle pour au moins trois raisons. Elle permet d'obtenir un profil constant pour le creux de la voile sur toute sa hauteur. Aucune tension verticale n'apparait dans la voile sous l'effet du vent. I1 est possible de réaliser des réductions de voilure, très simplement, sans modification du creux en faisant descendre celle-ci le long de ses deux bordures. D'autres formes moins intéressantes au regard de ce triple point de vue sont néanmoins envisageables telles que parallélogramme Fig. 2, trapèze Fig. 3, voire hexagone aplati Fig. 4, etc. Pour que l'incidence du plan de voilure ainsi constitué puisse être modifiée par rapport à la direction du vent, les deux espars précédents sont intégrés dans un ensemble rigide destiné à pivoter sur lui-même et ayant la forme d'un diapason tenu vertical. En version courante, cet ensemble comporte en se référant à la figure 1 qui est une vue en élévation un pied (I) assurant la liaison de gréement avec l'engin à propulser un tronc (2) autour duquel pivote le plan de voilure ; ce tronc n'est pas placé obligatoirement dans le plan de symétrie de la voile deux bras (3) ou branches affectés aux bords d'attaque et de fuite de la voile et chargés d'en reprendre les tensions ; deux épaules (4) ayant une triple fonction. Premièrement de supporter les bras, deuxièmement de les maintenir écartésss et troisièmement d'empêcher toute rotation aussi minime soit-elle entre ceux-ci de façon à les maintenir rigoureusement dans le même plan.Ce troisième point mérite d'être souligné car il s'agit de combattre un phénomène auquel n'est pas soumis la forme trian gulaire, celui de la propension au gauchissement de toute ligne brisée ou de polygone plan non triangulaire sous l'action de forces extérieures à leur plan. D'autres versions destinées à soulager les efforts dans le tronc et les épaules sont envisageables. Elles font surtout appel à des pièces complémentaires obliques (6) figure 5. Elles peuvent aller jusqu'à la suppression du tronc, figure 6. Sauf recours à des treillis multidirectionnels elles ne parviennent pas à supprimer les efforts de torsion dans les épaules. La réussite du gréement passe par le dimensionnement correct des pièces soumises à- torsion. Sous Inaction du vent, les forces exercées par la voile sur les deux bras vont soumettre ceux-ci à des efforts de flexion déviée décomposable selon deux plans, l'un qui est le plan des deux bras, l'autre qui est le plan perpendiculaire au premier et passant par le bras. La flexion dans le plan des deux bras a pour effet de les rapprocher l'un de l'autre ce qui conduit à une augmentation du creux. Celle dans le plan perpendiculaire aura peu d'effet sur le creux lui-même puisque les deux bras se déplacent alors parallèlement. La première flexion est la plus pernicieuse sur le plan du contrôle du creux à la différence de la seconde qui ne l'est pratiquement pas. Heureusement elle est facilement combattable à la différence de la seconde qui ne peut l'être en raison de la difficulté d'établir des haubans sur les bras. Pour cela on utilisera une ou plusieurs entretoises (5) ayant pour rôle de maintenir écartés les deux branches. La position de ces entretoises est libre. En cas d'entretoise unique la position de celle-ci sera situee utilement en partie haute du bras mais non à son sommet de façon à ce que, au sens de la résistance des matériaux, la flèche de la partie libre soit égale à celle de la partie intermédiaire sur deux appuis. Les entretoises peuvent etre conçues de différentes façons. Par une simple barre, auquel cas la voile comportera une subdivision (7) (7') à la hauteur de celles-ci de façon à pouvoir passer à chaque changement d'amure d'un coté ou de l'autre de l'entretoise sans être entravée. Par une double barre cintrée, du genre wishbone, à l'intérieur de laquelle la voile peut changer de sens de courbure sans être entravee. Par une simple barre cintrée (8) telle que définie plus loin dans le descriptif. Deux rôles supplementaires peuvent être donnés aux entretoises. Le premier qui vient en complément de l'invention est de les faire participer à la lutte contre le gauchissement des deux bras entre eux. Pour cela il faut que le ou les entretoises aient un profil résistant à la torsion et soient encastrees à leurs extremites sur les deux bras. Le second est de créer, s'il est possible d'ajuster leur longueur, une contreflèche prealable destinée à neutraliser par la suite les flexions dues au vent se produisant dans le plan des deux bras. La position du tronc, c'est-à-dire de l'axe de rotation du plan de voilure peut être quelconque. Lorsqu'elle coïncide avec l'axe de symétrie longitudinal de la voile, les deux montants peuvent alors jouer indifféremment le rôle de bords d'attaque et de fuite sans rupture d'équilibre de la voilure. Dans ce cas le domaine des manoeuvres se voit ouvrir des perspectives nouvelles. La première est que le changement d'amure sous vent arriere se fait sans empannage proprement dit, la voile restant constamment sous le vent de l'axe de rotation. La seconde est qu'il est possible de concevoir un virement vent debout sans faseyage de la voile, l'engin poursuivant sa trajectoire habituelle tandis que la voile pivote rapidement sous le vent de l'axe de rotation. En ne recourant qu'à ce type de virement pour les virements vent debout intrados et extrados restent affectés en permanence au même coté de la voile, supprimant ainsi l'intérêt du wishbone en entretoise qu'il convient de remplacer par une barre simple sans avoir à subdiviser la voile à la hauteur de cette barre. Ce gréement peut être équilibré de différentes façons. il suffit d'adapter en conséquence les liaisons mécaniques du gréement avec l'engin qu'il est destiné à propulser. Pour les applications qui telle la planche à voile utilisent un pied articulé en tout sens, l'une des entretoises sera tenue directement par l'utilisateur de l'engin à propulser pour realiser l'orientation et l'équilibre complémentaire du gréement. Pour les autres applications où le gréement doit rester autostable, s'il n'est pas fait appel à un système de haubanage pivotant, l'axe de rotation doit être encastré. Un exemple de realisation donné par la figure 8 utilise deux anneaux (20) et (21) ceinturant le tronc du diapason à ses deux extrémites, l'anneau (21) étant maintenu par au moins trois poteaux obliques. La voile peut être fixée de façon conventionnelle à chacun des deux bras, c'est-à-dire par coulisseau ou ralingue coulissant dans une gorge menagée le long des bras du diapason. Dans ce cas le rendement de la voile près est affecté pa la présence de l'espar sur la chute. Une première amélioration valable pour les petits gréements consiste à doter la voile de deux fourreaux destinés à ceinturer chacun des brais, la mise en place de la voile se faisant alors par le sommet des deux bras tout comme pour un greement ordinaire de planche à voile. Une seconde amélioration venant en complément de l'invention consiste, selon la figure 9 qui est une coupe, à utiliser un tube de toile (9) unique de grande dimension qui ceinture directement les deux bras à la fois et réalise ainsi une voile épaisse réduisant les perturbations de l'écoulement de l'air autour des bords d'attaque et de fuite. Le tube de toile peut être maintenu définitivement fermé par simple couture, sans aucune ralingue, s'il est possible de l'enfiler par le haut du diapason, ce qui est le cas des gréements basculants. Pour les autres ne pouvant basculer, il est nécessaire de pouvoir ouvrir provisoirement le tube le long de l'une de ces génératrices longitudinales de façon à pouvoir le mettre en place autour du tronc du diapason. Position de repos a partir de laquelle il est alors possible de le hisser autour des deux bras. Différentes solutions permettant cette ouverture provisoire sont envisageables. La plus simple venant en complément de l'invention consiste à combiner fermeture eclair et ruban autoaggripant pour assemblage instantané et amovible, les premières se chargeant d'amener en vis à vis les deux génératrices à assembler, les secondes de résister aux efforts de tension. Pour des voilures plus importantes, le recours à des ralingues speciales à emboitement male et femelle est alors nécessaire. Une propriété de la voile tube améliore encore l'écoulement de l'air. En effet, de par sa conception la voile tube qui n'est soutenu qu'en haut des deux bras du diapason est libre de glisser autour d'eux, ce qui permet à l'extrados de se rallonger au détriment de l'intrados sous l'effet des forces supérieures, en réalité des dépressions qui s'exercent sur lui, et au profil global de la voile de se rapprocher du profil d'une aile d'avion. L'utilisation d'une voile tube permet de concevoir un troisième type d'entretoise (8) venant en complément de l'inventi9n. Ce type d'entretoise est réalisé au moyen d'une barre unique cintrée, placée à l'intérieur du tube et pouvant pivoter sur elle-même de façon à suivre les changements du sens de courbure de la voile. Un simple jeu de drisse (10) selon le schéma 10 suffit à assurer la rotation de ces entretoises cintrées. Dans sa forme d'origine l'espacement constant entre les deux bras du diapason ne permet pas de régler c'est-à-dire d'amplifier ou de réduire le creux de la voile. A vrai dire cette faculté n'est pas nécessaire à l'invention en raison de la facilité de réduction de voilure que l'invention procure. Un dispositif illustré par la figure 11 et venant en complément de l'invention est toutefois possible pour effectuer ce réglage même en marche. Dans ce dispositif, le bord d'attaque (11) ou de fuite, ou les deux a la fois, sont dissociés du bras (3) qui leur est affecté et en sont maintenus ecartés parallèlement, à distance variable, grâce à une série de biellettes (12) paralleles entre elles. L'ecartement désiré est alors obtenu par déplacement, selon les proprietés de déformation des parallélogrammes, de la bordure vers le haut ou le bas.Le gauchissement du dispositif sous l'action des tensions developpees par la voile est combattu en donnant aux biellettes la plus grande largeur possible à leur extremite en contact avec le bras du diapason. Un exemple de réalisation est donné par la figure 12. Les biellettes réduites à des simples tiges (13) sont dédoublées pour aller converger vers les ailes d'une charnière (14) placée parallèlement au bras du diapason et qui joue le rôle de fuite. Les deux ailes (15) de cette charniere qui s'ouvre plus ou moins selon son eloignement du bras du diapason se placent ainsi constamment dans les deux plans des forces de flexion s'exerçant sur la charnière, ce qui permet de les alléger. La dernière qualité de ce greement qui demande toutefois des matériaux de haute qualité mecanique pour être realisé est sa facilite de manoeuvre. A ce titre il peut être employé comme voile d'appoint sur des navires à moteur où il est susceptible de générer des économies d'énergie importantes. Revendications Gréement diapason pour voilure à chute bloquée 1. Gréement destiné à la propulsion de tout bateau, chariot, traineau ou autre engin de glisse caracterise en ce qu'il comporte une voile à bords d'attaque et de fuite bloqués, tendus sur les deux branches 2. Gréement selon revendication 1 caractérisé en ce que une ou plusieurs entretoises (5) participent au maintien de l'écartement des branches du diapason. 3. Gréement selon revendication 2 caractérise en ce que les entretoises contribuent également à la lutte contre le gauchissement du plan de voilure. 4. Gréements selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 caractérisés en ce que Tes branches (3) au diapason sont parallèles et associées à une voile de forme rectangulaire avec creux de profil constant. 5. G,enents selon l'une quelconque Ges revendications 1, 2, 3, 4 caractrises en ce que la voile y est i^álisee au moyen d'un tube de oile (9) qui ceinture les deux bras (3) du diapason, de façon à créer un profil épais améliorant l'écoulement de l'air autour des bordures d'attaque et de fuite de la voile. 6. Voile tube pour gréement selon revendication 5 caracterisée en ce qu'elle peut s'ouvrir et se refermer longitudinalement par l'association d'une fermeture éclair avec une paire de rubans autoaggripants pour assemblage instantané et amovible. 7. Entretoise pour gréement selon revendication 5 caractérisée en ce qu'elle est realisée au moyen d'une barre cintrée unique placée à l'intérieur de la voile tube et pivotant sur elle-même de façon à pouvoir suivre les changements du sens de courbure de la voile. 8. Dispositif destine à réduire ou amplifier le creux de la voile selon revendication 5 caractérisé en ce que l'un ou les deux bords bloques de la voile sont fixés sur un profil (11) distinct des branches du diapason et relies à ces dernières par une série de biellettes (12) parallèles entre elles lui permettant de s'écarter des branches tout en leur restant parallele, par simple traction vers le haut ou le bas du profil.