Brevet FR2567098A1 — publié le 19860110

La présente invention concerne un dispositif permettant d'améliorer la portance et de diminuer la trainée en adoptant un profil épais au lieu d'une simple surface plane maintenue par un mit fixe. Contrairement a la voile classique ce profil épais pourra être contrôlé à volonté et indépendamment du vent ambiant. Ces voiles classiques à simple surface entrainent une accumulation de perturbations aérodynamiques (trainée du mnt perturbant l'écoulement laminaire, traînée induite importante d'o un rapport de finesse lamentable, etc.) et de plus elles ne peuvent être contrôlées correctement: 1 La voile devrait être la plus plate possible lorsque le vent forcit, résultat inverse, puisque le vent creuse cette voile, et que des forces énormes doivent être employées pour empécher cette déformation. 2 La voile devrait être creusée lorsque le vent faiblit, résultat passable, puisque ce vent faible n'a plus la force de creuser ce profil mince. Le dispositif de la présente invention permet de rémédier à ces inconvénients, ainsi qu'à certains autres, et ce, dans un esprit de simplification. On connaît actuellement plusieurs types de systèmes propul- sifs épais ou voiles épaisses: - L'effet d'aspiration dans le cylindre mis au point par la Fondation Cousteau qui est une importante amélioration des décou- vertes de Monsieur Malavard basé sur le principe Magnus du cylindre tournant. - Le propulseur épais de Messieurs Philippe et Coessin. - La voile rigide utilisée sur le caboteur pétrolier "Shin Aito Kumaru" inventé au Japon. Ces différentes découvertes malgré leurs intérêts évidents, comportent certaines lacunes comme, un poids important dans les parties hautes, des systèmes complexes et fragiles nécessitant soit un personnel nombreux soit une assistance par ordinateur, l'absence de possibilité d'affalage, l'utilisation d'un minimum d'énergie pour leur mise en oeuvre et, d'autre part, ils sont souvent très loin de l'idée que se font de la voile les consom- mateurs habituels, tant par l'esthétique, le coût, mais surtout par le besoin de continuer à utiliser des cordages et autres manoeuvres comme dans la marine & voile classique. La présente invention a pour objet la propulsion de véhi- cule terrestre ou marin sans apport d'aucune énergie extérieure en dehors du vent et sans présenter les inconvénients cités dans le paragraphe précédent. A cet effet le dispositif se compose d'un mât (1) de section ronde (1') ou carrée (l"), souple, haubanné ou non, tournant dans la coque du véhicule le soutenant et pouvant être contrôlé dans sa rotation de façon précise. Sur ce mât coulissent de bas en haut au minimum six ensem- bles (FIG.1), perpendiculaires à l'axe du mat et qui se composent d'un mécanisme (2), d'un profil de bord d'attaque (3) équipé d'une partie gonflable (4) et de deux lattes (5) maintenues symétrique- ment par des entretoises (E1,E2,E3). La bague (10) situéedans le mécanisme qui coulisse sur le mât (1) et qui est entrainée par lui dans sa rotation à droite ou à gauche, agit par traction sur les câbles (8 et 9) fixés aux deux lattes (5) à la hauteur de l'entretoise (E3). Cette traction amène la déformation des lattes car elles sont également maintenues à leur extrémité (bord de fuite) par un système de bras d'écoute (6). L'ensemble de ces deux manoeuvres coordonnées permet le contrôle précis de la coubure et de l'incidence de ces ensembles en rapport avec les profils aérodynamiques choisis (FIG.6). Les différentes figures annexées vont permettre de mieux comprendre la réalisation et le fonctionnement de la présente invention. - La figure 1 est une vue cavalière de l'ensemble, mécanisme, bord d'attaque et lattes. - La figure 2 est une rue en élrévation éclatée des piéces qui composent cet ensemble. - La figure 3 est une vue en élévation d'un ensemble complet, monté. - Les figures 4 et 5 illustrent de façon shématique et en vue cavalière les variantes de réalisation du mécanisme avec un mât de section ronde (1') ou carrée (l") et des lattes de section rondes (5') ou rectangulaires (5"). - La figure 6 définie quelques possibilités d'obtention de profil avec réversabilité. - La figure 7 est une vue schématique en élévation de deux systèmes de contr8le des déformations du profil. - La figure 8 est une perspective cavalière du dispositif complet non équipé de son revêtement et illustrant les manoeu- vres internes. - La figure 9 illustre de façon schématique le bord d'atta- que gonflable, le système de prise de ris, le système de balan- cines. - La figure 10 est une vue en coupe transversale des diffé- rentes variantes de réalisation du revêtement des deux faces de cette voilure et de leur système de liaison avec les différents ensembles. - La figure 1 illustre de façon schématique l'installation de deux dispositifs conformes & l'invention sur un voilier mono- coque. L'invention consiste & obtenir & partir d'un profil aérody- namique épais, que son extrados devienne intrados et inverse- ment en passant par tous les profils du catalogue aérodynamique choisi. En regard des dessins annexés, les éléments suivants permet- tent la réalisation conforméemnt A l'invention principale s - Une bague (10) coulisse de bas en haut sur le mût (1) de section ronde (1') ou carrée (l") et est entrainée dans sa rota- tion soit par la section carrée du mât,soit-, pour le mât rond, par un rail (1)) fixé verticalement sur ce dernier et circulant dans la gorge (13') de la bague. Àette bague est r4alisée de telle façon qu'elle soit entiè- rement d6montable (FIG.4 & 5) sans avoir à la sortir du mat. Pour ce faire elle est réalisée A partir de plusieurs demi-fias- ques circulaires (14) assemblées entres elles par chevauchement pour former un ensemble homog&ne dont les parties en frottement (15) seront r6alisées en matière ayant de très bonnes caracté- ristiques de glissement. Elle comporte également une gorge de réa (16) dans laquelle seront fixés et circuleront les cables (8 & 9) actionnant la courbure des lattes (5) par rotation du mat. - Le boitier de mécanisme (2) se compose de deux pièces (11) identiques (11) tournant autour de la bague sans toucher le mit. Ces deux pièces qui portent les deux lattes symétriques (5) sont fixées en avant sur le profil de bord d'attaque (3) et en arrière sur la pièce (12) rigidifiant le mécanisme et qui sert au passage des cibles (8 & 9) de modification de courbure. Elles sont toutes deux réalisées de préférence en matériau léger et rigide tel que l'AG 4 utilisé en aéronautique. - Le profil de bord d'attaque (3) sera réalisé en bois, plasti- que moulé ou autre, en recherchant toujours la légèreté et la résistance. Il se compose d'un évidement avant dans lequel passe le boyau gonflable (4) servant A rigidifier le bord d'attaque, d'un évidement central traversé par un axe rotatif (7) sur lequel vient tourner le cordage (17) de prise de ris qui redescend au pied du mat en passant & travers les évidements centraux des autres ensembles inférieurs. Il est également percé de trois trous pouvant tre munis de passe fil evitant l'usure par ragage des balancines (23) et de quatre passages pour les vis de fixation du boitier de mécanisme. - La pièce (12) rigidifiant la partie arrière du mécanisme gagne A être réalisée en nylon ou matière identique permettant d'éviter l'usure des deux cables (8 & 9) la traversant dans le sens horizontal ainsi que l'usure par ragage des drisses (24) et balancines (23) passant par les trois trous percés verticalement. Il comporte également quatre passages pour les vis de fixa- tion au boitier de mécanisme. - Les lattes (5) peuvent être de section ronde (5') ou rectan- gulaire (5"), réalisées pour les rondes en verre filé6, époxi, carbone, ou bambou et pour les rectangulaires en dural trempé, bois lamellé collé ou autre. Leurs parties avant Jusqu'à l'entre- toise (El) gagneront à être renforcées pour minimiser la défor- mation d'intrados dans cette partie et pour respecter au mieux toutes les différentes courbures des profils aérodynamiques choisis. Elles comportent au minimum trois entretoises d'écartement (E1,E2,E3) dont chaque extrémité est articulée sur les lattes, un encrage de renvoi du cible de courbure (8 & 9) A la hauteur des articulations de l'entretoise (E3) la plus proche du bord de fuite et enfin A l'extrémité de ce même bord de fuite deux anneaux en inox traversant chacun une des deux lattes, permettant de réunir leurs extrémités par un cordage pour qu'elles puissent se déplacer l'une par rapportàl'autre et être reliées au système de bras d'écoute par les pattes d'oie. - Deux systèmes de contr8le de déformations des lattes sont représentés figure 7, ils ont les utilisations suivantes s 1 Les deux cables souples (18 & 19) servent a limiter lorsqu' ils sont tendusles déformations de l'intrados a la hauteur de l'entretoise El. Pour ce faire ils sont fixés respectivement sur la pièce 12 d'un bord et sur l'articulation de l'entretoise E1 sur l'autre bord (et inversement pour le deuxième), en leur laissant un jeu suffisant pour qu'il existe une déformation mini- mum correspondant le mieux A la courbure du profil aérodynamique choisi. 2eLes deux cables (20 & 21) servent a rigidifier le profil quelle que soit sa courbure pour emp$cher les déformations de l'extrados au niveau du mécanisme El.Ils sont montés de la façon suivantes L'extrémité de ces cables souples (20 & 21) est fixée sur un bord a l'articulation de l'entretoise E1 et va ensuite sur Vautre bord tourner sur une poulie fixée sur la pièce 12,et revient sur le mame bord de l'entretoise El contourner une autre poulie pour aller ensuite se fixer de l'autre bord sur l'arti- culation de l'entretoise E2 (et inversement pour l'autre cble)o - Le bord d'attaque gonflable (4), fixé sous la tatiare (22) ainsi qu'à l'ensemble situé le plus bas, passe dans une chemi- née (26) du revêtement entre chaque ensemble et dans les évide- ments avant du profil de bord d'attaque (3). Il est gonflable par deux valves l'une en haut l'autre en bas, lA o il est fixé, soit par une pompe & main insufflant de l'air soit par tout autre moyen insufflant un gaz adiquat. Ces -valves sont reliées par un tuyau étanche au pied du ait ou à tout autre endroit utile. - Les deux possibilités de revStement sont représentées en coupe sur la figure 10, sachant que celui-ci tourne autour des six ensembles et de la têti&re pour former le bord d'attaque et les deux faces du profil pouvant indifféremment représenter l'extrados ou l'intrados de ce dispositif. Dans un premier cas il s'agit d'un revêtement classique de toile A voile(25) ligaturée sur les ensembles suivant les deux méthodes indiquées figure 10, soit par ligature interne (27) d'un revêtement allant de bas en haut du profil, soit par la réalisation de pièces de toiles indépendantes (28) ligaturées par leurs parties basses et hautes (29) & tour de rôle. Dans le deuxième cas il stagit d'un revêtement réalisé a partir de deux enveloppes étanches pouvant être gonflées(25')et fixées de la mGme façon que ci-dessus. Ce gonflage rigidifiant la surface du profil entre chaque ensemble, sert comme le bord d'attaque gonflable, de volume de sécurité empochant le chavirage par retournement dans le cas d'une utilisation maritime sur un navire. Pour illustrer une application du dispositif selon l'inven- tion on a représenté sur la figure 11 un voilier équipé de deux dispositifs conformes A l'invention. Il est également possible et envisageable d'utiliser ce dispositif & la production d'énergie par son adaptation comme pales multiples d'une éolienne, qui entrains un générateur ou tout autre mécanisme. TouteSles variantes tant en formes, qu'en matériaux utili- sés, sont envisageables, l'invention n'est pas limitée par la description qui vient d'en être faite dans les paragraphes précé- dents. Le dispositif ainsi défini va donner 2 et demi A 3 fois plus de puissance qu'une voile mince classique telle que " IOR n par exemple. Il sera donc possible pour une puissance égale de réduire sa surface et d'obtenir un coût très inférieur. L'utilisation d'un tel dispositif ne nécessite plus les forces colossales employées acbellement (palans, vinchw, rails, étarqueurs, etc.)- car la partie du dispositif dépassant sur l'avant du mat agit comme compensateur des efforts appliqués par le vent & l'arrière de ce dernier. Les multiples bras d'écoute du système de la voile de Jonque randent les efforts inutiles par leur démultiplication. S'il est muni de ses parties gonflables,le dispositif présen- té dans les pages précédentes représente une sécurité trés importante pour la navigation. Pour toutes les raisons exposées ci-dessus tant dans la partie réalisation que dans la partie fonctionnement, mais aussi grace A son rendement, l'invention présentée est d'un intérêt certain pour " Monsieur tout le monde n", pour l'adaptation à tout futur voilier ou pour gagner sur un voilier de course. REVENDICATIONS 1) Dispositif de voilure à profil aérodynamique choisi dans les catalogues de profil clark Y, &oettingen et/ou autres, à concavité réversible, affalable et comportant un bord d'attaque pouvant devenir rigide, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un mit tournant (1) de section ronde ou carrée, sur lequel coulissent six ensembles au minimum, chacun d'eux portant s sur l'avant du mait (1) un profil de bord d'attaque (3) équipé d'une partie gonflable (4) à distance, perpendiculaires & l'axe du mit (1),de part et d'autre d'un mécanisme (2), deux lattes (5) souples et symétriques, et enfin sur ces six ensembles, un revê- tement (25) qui représente la surface de la voilure. 2) Dispositif selon la revendication ci-dessus caractérisé en ce que la déformation des lattes (5) est assuré par la bague (10) coulissante actionnée directement par la rotation du mait (1) dans le mécanisme (2). Cette bague (10) agit par l'intermédiaire decables (8 & 9) sur ces lattes (5) écartées par des entretoises ( E1,E2,23) 3) Dispositif selon la revendication N 1 caractérisé en ce que le mécanisme (2) no comporte en son sein. qu'une seule pièce mobile et coulissante sur le mat (1) s la bague (10). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce que le mécanisme (2) est fabriqué en deux pièces (11) et la bague (10) en plusieurs pièces (14,15) pour permettre leursdémontage total, à l'intérieur de la double voile, sans avoir & démiter et & démonter l'ensemble de la voilu- re, et ce même lors de son fonctionnement. ) Dispositif selon la revendication N I caractérisé en ce que la partie avant des ensembles comporte un boyau gonflable (4) qui passe dans l'évidement avant du profil de bord d'attaque (3). Ce boyau (4) passe simultanément dans un tube (26)-formé par la toile à voile (25) et dans le profil de bord d'attaque (3), défi- nissant ainsi une cheminée (bord d'attaque de la voile) pourvant &tre plus ou moins rigidifiée par la pression intérieure d'un gaz quelconque. 6) Dispositif selon la revendication N 1 caractérisé en ce que l'extrémité arrière des deux lattes (5) symétriques comporte un cordage (6') les reliant et sur lequel circule le réa d'une poulie (6") tenue par l'une des deux extrémités d'une patte d'oie du système d'écoute (6). 7) Dispositif selon la revendication N 1 caractérisé en ce que toutes les manoeuvres, cordages ou autres passent à travers les mécanismes (2) et A l'intérieur du profil épais de la voile, sans aucune gêne pour le fluide extérieur. 8) Dispositif selon la revendication N 1 caractérise en ce que chaque ensemble comporte entre le bord d'attaque et le passage du mat (2) dans le profil de bord d'attaque (3), un évidement traversé par un axe rotatif (7)pouvant être éventuellement remplacé par une poulie ayant la même fonction. 9) Dispositif selon la revendication N 1 caractérisé en ce que chacun des six ensembles ainsi que la têtière (22) de la voile sont reliés entre eux dans le sens vertical sur les deux faces par un tissu étanche double et gonflable (25'). ) Dispositif selon les revendications 5 & 9 caractérisé en ce que ces parties gonflables (Boyau: 4 et revêtements 25') représentent des volumes gonflés de sécurité empêchant le chavi- rage par retournement dans le cas d'une utilisation maritime. 11) Dispositif selon la revendication NO1 caractérisé en ce qu'il existe deux paires de cables (18/19 & 20/21) en tre les lattes (5) de chaque ensemble servant respectivement s - A contr8ler les déformation du profil sur l'intrados (18 & 19) - à bloquer les déformations de l'extrades (20 & 21). 12) Dispositif selon les revendications NO 9 & 10 caractéricé en ce que le revêtement (25/25') du dispositif est ligaturé de façon interne (27) dans le cas ou il est réalioé en une seule pièce, et de façon alterné (29) dans le cas de pièces de revête- ments indépendantes (28) entre chaque ensemble.