Brevet FR2561204A1 — publié le 19850920

La présente invention concerne le domaine technique de l'établissement et du réglage d'une voile sur un voilier et elle vise, plus particulierement, les voiles adaptées sur des mandrins ou mâts tournants. L'invention concerne, plus particulierement, 11 établis- sement des focs montés sur des enrouleurs à commande manuelle ou motorisée. L'établissement d'une voile dans le domaine ci-dessus consiste, généralement, a munir le guindant de moyens techniques susceptibles de coopérer avec des moyens complémentaires portés par la surface extérieure d'un axât, afin de permettre un deplace- ment axial de la voile et faciliter ainsi, soit son établissement, soit son réglage, soit son affalement. Les moyens complémentaires peuvent être constitués par des chevillots et un rail ou, encore, par un cordon de ralingue et par une gorge ou un tunnel présenté par le mandrin ou mât. Si cette forme d'assujettissement donne satisfaction au plan de la liaison physique, en revanche, les qualités aérodynamiques sont médiocres. Ceci est dû a la traînée relativement importante présentée par le mandrin ou mât et a l'établissement d'un régime d'écoulement d'air turbulent avec décollement de la couche limite sur la face de la partie de la voile s'étendant immédiatement après le mât ou mandrin. Pour tenter de résoudre ce problème, on a cherché à conférer à la liaison mandrin-voile un aspect tendant à se rapprocher de la forme en section droite transversale d'une aile d'avion 2 profil épais. Dans ce but, on a proposé de réaliser le mandrin ou mât directement en forme de profil aérodynamique, un bord d'attaque épais à I1 extrémité duquel est fixée la voile par les moyens techniques connus. Il peut être considéré qu'une telle solution apporte une reponse au problème posé. Cependant, cette solution n'est pas pratiquement acceptable pour deux raisons. La première est relative à l'impossibilité d'assurer l'enroulement du foc ou de la voile et, par conséquent, le réglage de la surface en fonction des conditions météorologiques, en raison de la forme du mat. La seconde réside dans la très forte traînée que présente le mat lorsque le bateau est à quai ou dans un port. Cette forte traînée peut atre la cause de dommages Importants en cas de vents violents. Pour tourner cette difficulté, on a proposé de réali- ser un mat cylindrique enfilé dans un gousset de voile. En éta- blissant la voile, le gousset, tendu par la traction de la voile, prend le profil d'aile épaisse En pratique, une telle réalisation n1 est pas satisfaisante car elle rend les manoeuvres de voile (affalement, prise de ris) tràs difficiles La présente invention vise à proposer une solution permettant de régler le problème posé, c1 est-à-dire celui de conférer des qualités aérodynamiques améliorées à la liaison entre une voile, plus particulièrement un foc, et un mandrin tournant de ma nièce à pouvoir améliorer le rendement de la voile dans des proportions importantes, tout en disposant des qualités et caracte- ristiques de maniabilité d'un enronleur de voile. L'objet de l'invention est, par ailleurs, de proposer une liaison aérodynamique profilée présentant la particularité de s'etablir naturellement sans intervention positive de l'équipage et de se régler et de s'adapter automatiquement en fonction de la modification des conditions météorologiques. Un autre objet de l'invention est de proposer une liaison aérodynamique profilée de faible coût, simple, robuste et fiable. Un objet de l'inventiDn est de proposer un liaison aérodynamique profilée permettant de conférer des caractéristiques aérodynamiques particulièrement améliorées pouvant être considérées comme voisines de celles fournies par un profil d'aile d'avion è bord d'attaque épais et du type à intrados creux. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un mandrin présentant en section droite trans versale une forme de bord d'attaque d'un profil épais d'aile d'avion et comportant, de part et d'autre de son plan de symétrie longitudinal, deux gorges latérales, paralleles ouvertes vers l'arrière du mandrin en considération du sens général de progression du voilier, - et un foc possédant deux ralingues de guindant munies de deux cordons coopérant avec les gorges, définissant, entre leur fixation sur le foc et les deux cordons, deux surfaces ou parois s inscrivant, après montage des cordons dans les gorges et établie sement du foc tendu parton écoute dans le profil transversal du mandrin, et ayant une largeur choisie pour déli miter, avec la section droite du man drin, un profil d'aile à bord d'attaque épais de profondeur comprise entre 5/1 et 10/1 de l'épaisseur dudit bord d'attaque. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. I est une vue schématique illustrant le domaine technique visé par l'invention. La fig. 2 est une coupe transversale prise sensiblement selon la ligne II-II de la fig. 1. ta fig. 3 est une coupe transversale, analogue a la fig. 2, illustrant l'objet de l'invention dans une autre position caractéristique de fonctionnement. La fig. 4 est une coupe transversale, analogue à la fig. 2, mais montrant une variante de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 5 est une coupe transversale mettant en évidence une caractéristique particuliere de l'exemple de réalisation selon la fig. 4. La fig. 1 montre, de façon schématique, une voile constituée par un foc 1 dont le guindant est assujetti à un mandrin tournant 2 qui est centré et maintenu sur un étai 3 tendu entre le pont 4 d'un voilier et la tête d'un mât 5. La base du mandrin 2 est associée à une poulie 6 permettant d'entraîner le mandrin en rotation par une commande à distance 7 de tout type convenable. A la fig. 1, le foc 1 est entièrement développé et offre toute sa surface à l'action du vent. En fonction des modifications de conditions météorologiques, par exemple, la surface peut être réglée et réduite, simplement en agissant sur la commande à distance 7 pour provoquer la rotation du mandrin 2 et assurer l'enroulement partiel du foc 1. L'objet de l'invention est de proposer, entre le mandrin tournant 2 et le foc -1, une liaison 8 profilée, ayant de bonnes caractéristiques aérodynamiques, de manière à pouvoir être assimilée au profil d'une aile d'avion en section droite transversale correspondant par exemple à la ligne II-II. On sait que les qualités aerodynamiques d'une aile d'avion se caractérisent par sa finesse qui est le rapport entre la portance et la traînée. Il est, par ailleurs, établi que la finesse d'un profil d'aile croit rapidement avec sa profondeur, c' est-à-dire le rapport entre son épaisseur maximale et la longueur du profilé pris dans le sens d'écoulement normal d'un vent relatif. Une amélioration sensible des qualités aérodynamiques est obtenue pour un rapport de 5/1, le meilleur rapport étant, généralement3 10/1 pour des vitesses relatives de premier ordre. Dans le but de conférer de telles caractéristiques aérodynamiques à la liaison 8, il est prévu, selon l'invention, de constituer cette dernière en conferant au mandrin 2 une section droite transversale analogue à un bord d'attaque d'un profil épais d'aile d'avion La fig. 2 montre, a titre d'exemple, que le mandrin 2 peut ainsi présenter, sensiblement, une forme en fer à cheval, par exemple obtenu au moyen d'une filière permettant la réalisation d'un mât 2 tubulaire en alliage léger.De façon classique, un tel mât est centré par des coussinets 9 sur l'étai tendu 3, de tels coussinets ne faisant pas partie directement de l'invention Il doit être considéré aussi que le mandrin 2 est réalisé, soit d'une seule pièce, soit, de préférence, a partir de segments assemblés entre eux selon des techniques actuellement connues. Selon l'invention, le mandrin 2 présente, également, une section droite transversale comportant, sur la partie gauche selon le dessin, deux gorges 10 qui sont disposées a égale distance du plan de symétrie longitudinale P. Les gorges 10 sont ouvertes vers l'arrière et s'établissent sur toute la longueur du mandrin ou des segments le constituant, d'une maniere analogue aux tunnels de ralingue connus dans la technique. Les gorges 10 offrent une section utile interne de forme générale cylindrique dont le diamètre est supérieur a la largeur de l'ouverture qu'elles ménagent. La liaison aérodynamique profilée 8 selon l'invention fait intervenir également une voile il comportant deux rubans ou ralingues 12 de mme largeur, dont les bords libres sont munis d'un cordon de ralingue 13. Les rubans ou bandes 12 peuvent être formés de plusieurs façons convenables, par exemple par deux élé- ments rapportés par couture le long d'une ligne 14 ou, encore, par une seule bande rapportée sur la voile 11 par une couture 14 située en retrait de la bordure de guindant de ladite voile. Ainsi, une partie de la voile forme, par elle-même, la bande ou la ralingue 12. Les cordons de ralingue 13 sont assujettis dans les gorges 10, de manière classique, de sorte qu'en section droite transversale, après établissement du foc 11, les rubans ou bandes 12 s'inscrivent dans le profil transversal du mandrin 2 en assurant une liaison directe entre la paroi ou surface périphérique extérieure de ce dernier et la couture 14. La liaison ainsi établie présente, en section droite transversale, la forme d'un profil d'aile d'avion et la largeur qui est conférée aux bandes 12 est choisie pour qu'entre le nez 15 du bord d'attaque et la couture 14 pouvant être assimilée au bord de fuite, la profondeur résultant de la liaison aérodynamique profilée présente un rapport compris entre 5/1 et 10/1 par rapport à l'épaisseur e du bord d'attaque. L'examen des fig. 2 et 3 permet de constater qu'une liaison aérodynamique profilée, établie comme dit ci-dessus, confère effectivement à l'association mât ou mandrin 2 - voile 11 la forme d'un profil épais d'aile d'avion permettant de maintenir des conditions favorables d'écoulement des filets d'air, à la fois sur l'intrados I et sur l'extrados E, selon la direction et l'angle d'attaque entre le vent relatif V et le olan P. La liaison ainsi établie permet de favoriser un écoulement laminaire, de repousser les conditions d'apparition d'un régime tourbillonnaire et, par conséquent, d'augmenter le rendement de la voile et du foc 11. La fig. 4 montre un développement selon lequel la liaison aérodynamique profilée comprend un mandrin 2 réalisé pour pre- senter sensiblement les mêmes caractéristiques en section droite transversale. Ce mandrin comporte, de façon supplémentaire, une troisième gorge 16 médiane, située à égale distance entre les deux gorges latérales 10 et placée dans le plan P. La gorge médiane 16 est réservée au montage d'un cordon de ralingue 17 équipant le guindant d'une voile Il qui est munie de deux bandes ou ralingues 18 latérales rapportées par exemple par couture le long d'une ligne 14 répondant aux mêmes caractéristiques que ci-dessus pour ce qui concerne son éloignement par rapport au nez 15 du mandrin 2. Les ralingues latérales 18 présentent la caractéristi- que de posséder une largeur supérieure à la mesure comprise entre la ligne 14 et l'une ou l'autre des gorges latérales 10 lorsque la voile 11 est tendue. Ainsi, comme cela apparaît très nettement a la fig. 4, l'assujettissement des cordons de ralingue 19 des bandes latérales 18 dans les gorges latérales 10 et le montage simultané du cordon 17 dans la gorge médiane 16 ont pour effet de laisser subsister, lorsque la voile 11 occupe le plan médian P et se trouve rétablie, une mesure excédentaire pour chacune des bandes ou ralingues 18 qui, de ce fait, ne sont pas tendues. Lorsque la voile 11 est réglée pour présenter un angle d'attaque oL, la pression du vent relatif V, appliquée à la bande ou ralingue 18 attaquée directement, soumet cette dernière à une déformation par fléchissement en direction de la voile 11 et lui confère une forme comparable en section droite transversale à l'intrados concave d'un profil d'aile d'avion. De même, dans un tel cas, la dépression s'établissant le long de la face ppposée soumet la ralingue ou la bande 18 à une aspiration lui conférant la forme en section droite transversale de l'extrados convexe d'un profil d'aile d'avion. Ainsi, la liaison 8 s'établit automatiquement selon-un profil d'aile idéal à bord d'attaque épais, en fonction des conditions météorologiques, c'est-à-dire, plus particulièrement, de la vitesse du vent relatif V et de l'angle d'attaque . Cette adaptabilité de forme confère encore un gain de caractéristiques aérodynamiques et améliore le rendement de la voile, ainsi que cela est schématisé par le trajet des filets d'air suivant un écoulement laminaire à la fig. 5. Dans un tel cas, la partie de la voile, comprise entre le cordon de ralingue 17 et la ligne de couture ou d'attache 14, se comporte à la manière d'une corde de référence, de part et d'autre de laquelle peuvent se tendre les ralingues intrados et extrados, en fonction de la pression et la dépression relative qui s'établissent. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prevu de réaliser les ralingues ou bandes 18 en matière présentant une certaine porosité, par exemple de l'ordre de 10 %. La partie 20 de la voile l est aussi prévue pour présenter une telle caractéristique. Ainsi, dans le cas de figure selon la fig. 5, la surpression se développant sur la bande intrados 18a se traduit par une mise en pression du compartiment 21 ménagé à l'intérieur de la liaison 8 entre cette bande et la corde de référence 20. Cette surpression se transmet, également, par porosité au compartiment 22 ménagé entre la corde 20 et la bande extrados 18b. Compte tenu de la porosité de cette dernière, la montée en pression dans le compartiment 22 se traduit par un passage de l1air s'évacuant à l'ex- térieur au travers de la bande 18b. L'air évacué sous une pression relative tend à rétablir ou à maintenir un régime d'écoulement moins perturbé en limitant ou évitant le décollement de la couche limite. L'extrados peut ainsi être assimilé à un profil d'aile soufflé, possédant des caractéristiques aérodynamiques encore améliorées. Il peut être prévu de mettre en oeuvre une voile 11 étanche. Dans un tel cas, des ouvertures 23 (fig. 4) sont ménagées dans la partie 20 pour assurer l'intercommunication entre les compartiments 21 et 22. Les ouvertures 23 peuvent résulter du mode de montage sur le mandrin et, par exemple, de la présence de chevillots. Les avantages ci-dessus sont obtenus, indifféremment, quelle que soit la face de la voile offerte au vent et les bandes 18 peuvent ainsi, indifféremment, assumer une fonction d'intrados ou d'extrados. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Liaison aérodynamique profilée entre un foc et un mandrin tournant d'un voilier, du type comprenant, d'une part, un mandrin monté avec possibilité de rotation commandée sur un étai et comportant, extérieurement, au moins une gorge axiale ouverte et9 d'autre part, un cordon de ralingue équipant le guindant d'un foc et assujetti avec possibilité de coulissement axial dans la gorge, caractériséeca ce qu'elle comprend - un mandrin (2) présentant en section droite transversale une forme de bord dsattaque dsun profil épais d'aile d'avion et comportant, de part et d'autre de son plan de symétrie longi tudinal (P), deux gorges latérales, paralleles (10) ouvertes vers l'arrière du mandrin en con sidération du sens général de progression du voilier, - et un foc (11) possédant deux ralingues de guindant (12) munies de deux cordons (13) coopérant avec les gorges (10), définissant, entre leur fixation (14) sur le foc et les deux cordons (13), deux surfaces ou parois s'inscrivant, après montage des cordons dans les gorges et établissement du foc tendu par son toute, dans le profil transversal du mandrin et ayant une largeur choisie pour déli miter avec la section droite du mandrin un profil d'aile a bord d'attaque épais de profondeur comprise entre 5/1 et 10/1 de l'épaisseur (e) dudit bord d'attaque. 2 - Liaison aérodynamique profilée selon la revendica Lion 1, caractérisée en ce qu'elle comprend - un mandrin (2) comportant en plus une gorge médiane ouverte (16) disposée sur le plan de symétrie (P) à égale distance entre les gorges latérales (10), - et un foc (11) comportant . un cordon de ralingue (17) équipant le guindant et destiné à coopérer avec la gorge médiane (16), . deux ralingues latérales (18) de même lar geur equipées de deux cordons (19) desti nés à coopérer avec les gorges latérales (10). 3 - Liaison aérodynamique profilée selon la revendication 2, caractérisée en ce que les ralingues latérales (18) possè- dent une largeur supérieure à la mesure du foc comprise entre la fixation (14) des ralingues et le cordon de guindant du foc (17) et formant la corde de référence (20) du profil d'aile divisant ce dernier à partir du mandrin en deux compartiments (21-22). 4 - Liaison aérodynamique profilée selon la revendication 3, caractérisée en ce que les ralingues latérales (18) et la partie (20) du foc, comprise entre le cordon de guindant (17) et la fixation (14) des ralingues latérales, sont en matière ayant une porosité sensiblement égale à 10 %. 5 - Liaison aérodynamique profilée selon la revendication 3, caractérisée en ce que les ralingues latérales (18) sont en matière ayant une porosité sensiblement égale à 10 Z et en ce que la partie (20) de foc, comprise entre la fixation (14) des ralingues latérales et le cordon de guindant (17) est en matière étanche mais comporte des ouvertures (23) de place en place.