Brevet FR2553373A1 — publié le 19850419

La présente invention concerne les constructions navales et a notamment pour objet un appareil de gouverne de voilier. L'appareil de gouverne faisant l'objet de l'invention peut être utilisé avec une efficacité maximale sur les catamarans à voiles. Son emploi est particulièrement efficace sur les gros catamarans marins de course. On connaît largement des appareils de gouverne de catamaran à voile comprenant deux gouvernails liés ciné- matiquement à un organe de manoeuvra et entre eux pour leur orientation simultanée lors des changements de direction du bateau. La liaison cinématique entre les gouvernails comprend deux barres rigidement assemblées par l'une de leurs extrémités aux gouvernails et articulées par leur autre extrémité à une traverse qui, sur les petits catamarans à voiles, fait office d'organe de manoeuvre. Les axes géométriques d'orientation des gouvernails sont situés en avant (suivant le sens de déplacement du bateau) des points d'application de la poussée résultante de l'eau sur les gouvernails. On sait que, en présence de lames, les couches supérieures de l'eau effectuent des dcplacements verticaux et horizontaux changeant périodiquement de sens. Les particules d'eau se trouvant près de la surface se déplacent suivant des trajectoires circulaires, de telle sorte que, à la crête des ondes,l'eau se déplace dans le sens de propagation des ondes, et dans le creux entre les ondes, dans le sens- contraire. Si un catamaran dont l'appareil de gouverne se com- pose de deux gouvernails liés cinématiquement, suit une route qui est perpendiculaire à la direction de propagation des ondes, et si à un certain moment l'un des gouvernails coupe la crête d'une onde tandis que l'autre se trouve dans un creux entre deux ondes, l'eaudans les zones respectives des gouvernails, se déplace en travers du mouvement du bateau et en sens contraires. En conséquence, la direction du courant d'eau arrivant à chaque gouvernail s'écarte de la direction du mouvement du bateau. Comme les gouvernails sont orientés suivant la direction du mouvement du bateau, le courant d'eau relatif arrive aux gouvernails sous un angle d'attaque déterminé.Il en résulte l'apparition aux gouvernails de poussées supplémentaires, ces poussées étant dirigées en sens contraires. Au fur et à mesure que le temps s'écoule, chaque gouvernail coupe tantôt la crête d'une onde, tantôt le creux entre deux ondes, aussi les poussées supplémentaires exercées sur les gouvernails changent-elles constamment de valeur et de sens. Quand la vitesse du catamaran est relativement grande et la houle forte, au moment ot l'un des gouvernails coupe une crête croulante, les poussées supplémentaires agissant sur les gouvernails peuvent avoir une valeur dépassant de plusieurs fois la poussée de l'eau sur les gouvernails lors du mouvement du catamaran sur eau plate à la même vitesse. Par exemple, si la surface de chaque gouvernail du catamaran est de 0,5 m2, et sa vitesse, de 20 noeuds, sur houle forte l'angle d'attaque des courants arrivant au gouvernail peut augmenter temporairement jusqu'à 8-10 et la poussée supplémentaire sur les gouvernails peut s'accroître jusqu'à 1,5-2 t, ce qui est de 7 à 10 fois supérieur à la poussée maximale exercée sur les gouvernails du catamaran se déplaçant à la même vitesse sur eau plate. Il s'ensuit que l'appareil de gouverne doit avoir une grande résistance mécanique, d'où l'augmentation de son poids et de son prix. Pour abaisser la poussée supplémentaire, on est forcé de diminuer la surface des gouvernails comparativement à la valeur requise pour assurer les meilleuresqualitésde marche. On s'est donc proposé de créer une liaison cinématique entre gouvernails qui permettrait d'abaisser notablement la poussée supplémentaire exercée sur les gouvernails par l'eau en présence de houle, et, par conséquent, d'abaisser le poids et le prix du catamaran, tout en augmentant sa fiabilité. La solution consiste en un appareil de gouverne de voilier, comprenant deux gouvernails liés cinématiquement à un organe de manoeuvre et entre eux pour leur orientation simultanée autour d'axes situés en avant (suivant le sens de mouvement du bateau) des points d'application de la poussée résultante de l'eau sur les gouvernails, appareil dans lequel, d'après l'invention, la chaine cinématique liant les gouvernails est réalisée de façon qu'elle rende possible le pivotement libre des gouvernails sensiblement d'un même angle mais en sens mutuellement contraires sous l'action des efforts extérieurs appliqués aux gouvernails. Il est avantageux que l'appareil de gouverne comporte un dispositif pour limiter l'angle de pivotement libre des gouvernails sous l'action des efforts extérieurs qui leur sont appliqués, ce dispositif coopérant avec au moins l'un des éléments de la chaine cinématique liant les gouvernails. Equipé d'un tel dispositif, l'appareil de gouverne comportant la liaison cinématique décrite plus haut produit pendant la marche du catamaran à l'allure mer ae travers une force de propulsion supplémentaire, résultant de l'utilisation de I'nergie de la houle. Il est avantageux que la chalne cinématique liant les gouvernails comprenne deux barres montées sur les gouvernails, une traverse portant à ses extrémités des poulies qui sont contournées par un lien flexible en boucle fermée formant deux brins dont chacun est amarré à la barre de l'un de go7vernails, et des limiteurs de déplacement de la traverse par apport aux barres dans les directions verticale et horizontale. Une telle chaîne cinématique liant les deux gouvernails du catamaran est de fabrication simple, fiable en utilisation et peut être utilisée sur les petits et moyens catamarans marins. Il est avantageux que chaque barre comporte à son extrémité avant une tige fixée verticalement, que la traverse soit creuse pour recevoir les poulies et le lien flexible en boucle fermé, et que chacun desdits brins soit amarré à l'une des tiges, et qu'elle comporte des rainures longitudinales managées dans ses parois opposées, du coté de chacun de ses bouts, lesdites tiges passant à travers ces rainures et le rôle des limiteurs de déplacement de la traverse par rapport aux barres étant joué par les rainures et les tiges coopérant entre elles. Une telle réalisation de la chaine cinématique la rend compacte et assure la sécurité de l'équipage. Le dispositif pour la limitation de l'angle de pivotement des gouvernails est constitué par un ressort cylindrique amarré par un bout à la traverse, et fixé par l'autre bout à une plaque ayant des trous pour le passage des brins du lien flexible, lesquels peuvent comporter d'un côté de la plaque des renflements de diamètre plus grand que celui des trous de la plaque. Un tel système est de conception relativement simple et permet de loger le dispositif dans la traverse creuse. Pour les gros catamarans, l'appareil de gouverne peut etre réalisé de telle sorte que la chaine cinématique reliant les gouvernails comprenne des poulies calées respectivement sur les gouvernails, et un lien flexible en boucle ferméecontournant ces poulies successivement, l'une dans le sens horaire et l'autre dans le sens antihoraire, chacun de ses brins passant entre une paire de galets de guidage, laquelle est fixée à la coque du bateau, et formant une boucle qui contourne une poulie amarrée à l'extrémité d'un second lien flexible, lequel contourne le tambour de l'organe de manoeuvre. Un tel système cinématique est commode en ce que tous ses éléments peuvent être logés à l'intérieur de la coque du bateau. La chaîne cinématique liant les gouvernails peut être réalisée sous la forme d'un système articulé à élé ments multiples et à quatre articulations, les bouts de deux desdits éléments étant rigidement assemblés aux gou vernails et l'élément transversale étant accouplé de façon qu'il puisse se déplacer en translation avec l'un des brins d'un lien flexible bouclé, qui contourne une poulie fixée à la coque du bateau et le tambour de l'organe de manoeuvre. L'appareil de gouverne de voilier, réalisé d'après l'invention, permet d'abaisser de plusieurs fois les char ges maximales sur les gouvernails pendant la navigaticn du bateau à l'allure mer de travers, ce qui, à son tour, permet d'abaisser notablement le poids de l'appareil de gouverne, et, par conséquent, de tout le bateau. En outre, le dispositif faisant l'objet de l'inven tion produit une force de propulsion supplémentaire quand le bateau navigue à l'allure mer de travers, en élevant les qualités de marche du catamaran. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure i représente schématiquement un catamaran avec un appareil de gouverne conforme à l'invention (vue de dessus); - la figure 2 représente une coupe suivant II-TI de la figure 1, à plus grande échelle; - la figure 3 représente schématiquement un catamaran avec un appareil de gouverne dans lequel la liaison cinématique entre les gouvernails est constituée par un lien flexible;; - la figure 4 représente schématiquement un catamaran avec un appareil de gouverne dans lequel la liaison cinématique entre les gouvernails est constituée par un système articulé à éléments multiples et à quatre articulations. L'appareil de gouverne de voilier, en l'occurrence d'un catamaran, comprend deux gouvernails 1 (figure 1) liés cinématiquement entre eux pour leur orientation forcée lors des changements de direction du catamaran, et ayant la possibilité de pivoter chacun librement autour d'un axe 2 d'un même angle La chaîne cinématique liant les gouvernails 1 comprend deux barres 3 assemblées chacune au gouvernail-1 respectif, une traverse 4 et un lien flexible 5 en boucle fermée. La traverse 4 (figure 2), dans l'exemple décrit, est raalisée creuse et contient à l'intérieur de ses extrémités des poulies 6 qui sont contournées par le lien flexible 5. Pour permettre ae varier la tension du lien flexible 5, les poulies 6 sont montées de façon qu'il soit possible de changer la distance entre elles. Il est prévu à cet effet des vis de réglage 7 montées dans des flasques 8 fermant la traverse 4 à ses extrémités. Sur les extrémités avant des barres 3, c'est-à-dire sur leurs extrémités opposées à celles qui sont assemblées aux gouvernails 1, sont fixées des tiges verticales 9, 10. Ces tiges servent à accoupler les barres 3 au lien flexible 5. L'un (5a) des brins du lien flexible 5 est relié à la tige 9 de l'une des barres 3, et l'autre brin (5b), à la tige 10 de l'autre barre 3. Pour le passage des tiges 9, 10, des rainures débouchantes 11, 12 sont réalisées dans les côtés mutuellement opposés de la traverse 4 et servent à limiter le déplacement horizontal de la traverse 4 par rapport aux barres 3. Pour limiter le déplacement vertical de la traverse par rapport aux barres 3, les tiges 9, 10 comportent des têtes 13. Le diamètre ce ces têtes est plus grand que )a. largeur des rainures 12. Dans la traverse 4 est monté un dispositif 14 pour la limitation de l'angle d de de pivotement libre des gouvernails 1 en sens mutuellement contraires sous l'action de forces extérieures (de la poussée de l'eau). Ce dispositif est constitué notamment par un ressort cylindrique, indiqué par le même chiffre de référence 14, logé dans la cavité de la traverse 4. Ce ressort est fixé par l'une de ses extrémités aux parois de la traverse 4 de telle sorte que les brins 5a, 5b du lien flexible 5 passent à travers lui. A l'autre extrémité du ressort 14 est fixée une plaque 15 avec deux trous 16 à travers lesquels passent les brins 5a, 5b du lien flexible 5. A proximité de la plaque 15, les deux brins 5a et 5b du lien flexible 5 comportent chacun, du côté du ressort 14, des renflements 17 dont le diamètre est plus grand que celui des trous 16. Dans l'appareil de gouverne représenté sur la figure 3, la chaîne cinématique reliant entre eux les gouvernails 18, 19 comprend des poulies 20, 21 fixées respectivement aux gouvernails 18, 19, un lien flexible 22 en boucle fermée,et deux paires de galets de guidage 23, 24 et 25, 26 fixés à la coque du catamaran. Pour la liaison du lien flexible 22 à l'organe de manoeuvre 27, il est prévu un second lien flexible 28, celui-ci contournant le tambour 29 de l'organe de manoeuvre 27 et étant relié à ses extrémités à des poulies 30 et 31. Le brin 22a du lien flexible 22 quittant la poulie 20 contourne successivement le galet de guidage 23, la poulie 30 et le galet de guidage 24, en formant ainsi une boucle, puis arrive sur la poulie 21. Le brin 22b quittant la poulie 21 contourne successivement le galet de guidage 26, la poulie 31 et le galet dé guidage 25, en formant lui aussi une boucle, puis arrive sur la poulie 20. De la sorte, le lien flexible 22 en boucle fermée contourne les poulies 20 et 21 successivement dans le sens horaire et dans le sens antihoraire. Les galets de guidage 23, 24 et 25, 26, ainsi que les poulies 30 et 31,sont montés de façon que les brins de la boucle formée entre eux soient parallèles. La chaîne cinématique reliant entre eux les gouvernails 32 et 33 peut être un système articulé à éléments multiples et à quatre articulations. L'élément transversale 34 est accouplé par des articulations 35 et 36 à des éléments longitudinaux 37 et 38. Les éléments 37 et 38 sont accouplés par des articulations 39, 40 à des éléments 41 et 42, dont les bouts opposés sont rigidement réunis aux gouvernails 32, 33. L'élément transversal 34 est accouplé en son milieu à un lien flexible 43 qui contourne le tambour 44 de l'organe de manoeuvre 45 et une poulie 46 fixée à la coque du bateau. Celui des brins du lien flexible 43 qui est relié à l'élément transversal 34 passe dans un guidage 47 fixé à la coque. Les éléments 41 ét 42 sont disposés d'un même côté des gouvernails 32 et 33, auxquels ils sont accouplés à angle droit. L'appareil de gouverne fonctionne de la façon suivante. Quand le catamaran navigue sur eau plate, le ressort 14 maintient une distance constante entre les tiges 9, 10 et le fonctionnement de l'appareil de gouverne ne diffère en rien de celui des appareils de gouverne ordinaires des catamarans à voiles. En présence de houle, quand il y a des déplacements d'eau transversaux de sens contraires sur la trajectoire des gouvernails 1, le vecteur V des vitesses du bateau se combine avec les vecteurs W1, W2 de la vitesse de déplacement transversal de l'eau dans la zone de chaque gouvernail 1, ce qui créé aux gouvernails 1 des vecteurs Q1, Q2 de courant relatif qui forment des angles et2 avec la direction longitudinale du bateau. Il s'ensuit l'appa rition aux gouvernails 1 de forces supplémentaires R1 et R2, qui sont appliquées en arrière des axes 2 d'orientation des gouvernails 1 et sous l'action desquelles les gouvernails 1 pivotent en sens contraires, mais d'un même angle OC . Les tiges 9 et 10, en se déplaçant alors dans les rainures 11, 12, font déplacer les brins 5a, 5b du lien flexible 5 en sens mutuellement contraires et allongent le ressort 14. La diminution des angles t1 et t2 d'attaque du courant relatif provoque une diminution des forces R1 et R2tet la tension du ressort 14 s'accroît jusqu'à ce que les forces R1 et R2 s'équilibrent. Les forces R1 et R de poussée de 2 l'eau sur les gouvernails 1, qui sont alors appliquées aux gouvernails 1 orientés suivant un angle Quand le sens de déplacement transversal de l'eau change, les gouvernails 1 pivotent en sens contraires. Comme les deux gouvernails 1 pivotent toujours d'un même angle mais en sens contraireS le bateau conserve le cap initial. En outre, l'appareil de gouverne faisant l'objet de l'invention présente encore un avantage. En cas d'inclinaison du catamaran par suite d'un renforcement du vent, quand il y a risque de chavirement et que la coque au vent sort de l'eau avec le gouvernail 1, le gouvernail 1 du corps sous le vent pivote sous l'action de la force de résistance à la dérive et le bateau change de cap en venant au vent. Il s'ensuit une diminution de la poussée du vent sur la voile, d'où une diminution de l'inclinaison. Le fonctionnement des appareils de gouverne représentés sur les figures 3 et 4 est, pour l'essentiel, analogue à celui de l'appareil de gouverne décrit plus haut. Les gouvernails 18, 19 et 32, 33 des deux appareils de gouverne peuvent pivoter librement en sens mutuellement contraire; Quand le catamaran équipé d'un tel appareil de gouverne navigue à l'allure mer de travers,les gouvernails, sous l'action de la différence de poussée, pivotent jusqu'à ce que les poussées sur les deux gouvernails 18, 19 ou 32, 33 s'égalisent et que leur somme devienne égale à la force de résistance à la dérive encaissée par l'appareil de gouverne. Les poulies 30 et 31 de la figure 3 ou l'élément transversal 34 de la figure 4 pivotent alors d'un certain angle. Lors des changements de cap du catamaran et de la rotation du tambour 29 ou 46 de l'organe de manoeuvre, les poulies 30 et 31 ou l'élément transversal 34 se déplacent entranslation,et les deux gouvernails 18, 19 ou 32, 33 du catamaran s'orientent dans un même sens. REVENDICATIONS 1. Appareil de gouverne de voilier, du type comprenant deux gouvernails liés cinématiquement à un organe de manoeuvre et entre eux pour leur orientation simultanée autour d'axes respectifs situés en avant (suivant le sens de mouvement du bateau) des points d'application de la poussée résultante de l'eau sur les gouvernails, caractérisé en ce que la chaîne cinématique (3, 4, 5) reliant entre eux les gouvernails (1) est réalisée de façon à permettre le libre pivotement des gouvernails (1) sensiblement d'un même angle ( i) mais en sens mutuellement contraires sous l'action des efforts extérieurs appliqués aux gouvernails (1). 2. Appareil de gouverne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (14) de limitation de l'angle (bC) de pivotement libre des gouvernails (1) sous l'action des efforts extérieurs qui leur sont appliqués, de dispositif (14) coopérant avec au moins l'un (5) des éléments de la chaîne cinématique reliant les gouvernails (1). 3. Appareil de gouverne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chaîne cinématique reliant les gouvernails (1) comprend deux barres (3) montées sur les gouvernails (1), une traverse (4) portant à ses extrémités des poulies (6) qui sont contournées par un lien flexible (5) en boucle ferméeformant deux brins (5a, 5b) dont chacun est relié à la barre (3) de l'un de gouvernails (1), et des limiteurs de déplacement de la traverse (4) par rapport aux barres (3) dans les directions verticale et horizontale. 4. Appareil de gouverne selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que sur l'extrémité avant de chaque barre (3) est fixée une tige (9, 10) disposée verticalement, et en ce que la traverse (4) est creuse pour recevoir les poulies (6) et le lien flexible (5) en boucle fermes,chacun des brins (5a, 5b) de celui-ci étant relié à l'une des tiges (S, 10),ladite traverse comportant dans ses parois mutuellement opposées, du côté de chacune de ses extrémités, des rainures longitudinales (11, 12) à travers lesquelles passent les tiges (9,10), ces rainures et le rôle de limiteurs du déplacement de la traverse par rapport aux barres (3) étant joué par les rainures (11, 12) et les tiges (9, 10) coopérant entre elles. 5. Appareil de gouverne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif (14) pour la limitation de l'angle (g4) de pivotement des gouvernails (1) est constitué par un ressort cylindrique fixé par l'une de ses extrémités à la traverse (4), et lié à son autre extrémité à une plaque (15) ayant des trous (16) pour le passage des brins (5a, 5b) du lien flexible (5), ces derniers comportant, d'un côté de la plaque (15 ), des renflements (17) de diamètre plus grand que celui des trous (16) de la plaque (15). 6. Appareil de gouverne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne cinématique reliant les gouvernails (18, 19) comprend des poulies (20, 21) calées sur les gouvernails- (18, 19), respectivement;et un lien flexible (22) en boucle fermée contournant ces poulies (20, 21) successivement, l'une dans le sens horaire et l'autre le sens antihoraire, chacun des brins 22a, 22b) du lien (22) passant entre une paire de galets de guidage (23, 24) et (25, 26) fixés à la coque du bateau, et formant une boucle qui contourne une poulie (30, 31) suspendue à l'extrémité d'un second lien flexible (28), lequel contourne le tambour (29) de l'organe de manoeuvre (27). 7. Appareil de gouverne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaine cinématique reliant les gouvernails (32, 33) comporte en un système articulé à éléments multiples et à quatre articulations, les bouts de deux (41, 42) desdits éléments étant rigidement assemblés aux gouvernails (32, 33), et un élément transversal (34) dudit système articulé étant agencé de façon à pouvoir se déplacer en translation avec l'un des brins d'un lien flexible (43) en boucle fermée qui contourne une poulie (46) fixée à la coque du bateau et le tambour (44) de l'organe de manoeuvre (45).