Brevet FR2570344A1 — publié le 19860321

ENGIN LENTICULAIRE DE NAVIGATION AQUATIQUE POU VANT ETRE ANIME AU MOYEN DE L'ENERGIE SOLAIRE. Ce qui ne permet pas l'expension rapide de l'utilisation de l'énergie solaire comme source d'énergie mécanique, malgré sa gratuité, c'est, dans la plupart des cas, I'insuffisance de rendement spécifique des cellules solaires actuellement utilisables. Cet inconvénient est surtout sensible quand on désire adapter cette souce d'energie aux moyens de transport, même maritimes, qui sont pourtant ceux qui présentent en valeur absolue les surfaces utiles les plus grandes, celles-ci pouvant même dépasser, si nécessaire, les limites géométriques de l'engin qui ne sont contenues par aucune limite naturelle. Mais cette dernière solution impose la construction de structures complémentaires spécialement et exclusivement destinées à cet accroissement de surface, ce qui accroît le poids mort du bâtiment, réduisant d'autant sa charge utile ainsi que ses performances. Et cela renchérit aussi l'investissement nécessaire pour la construction de structures spécifiques non utilisables à d'autres fins. Indépendamment du fait que le cout élevé et le faible rendement de ces cellules ne permettent leur emploi que sur des vaisseaux de haute rentabilité commerciale, pouvant transporter rapidement un fret important avec une consommation relative réduite, ce qui n'est pas encore réalisé. Il est donc nécessaire, pour envisager l'utilisation de cette source d'énergie apparemment gratuite, de concevoir un bâtiment qui présente un coefficient de navigabilité élevé tout en présentant une grande surface capable de recevoir le plus grand nombre de cellules solaires, ladite surface ne devant pas permettre seulement cette utilisation, mais devant pouvoir être aussi utilisée pour recevoir le fret payant. Ces caractéristiques avantageuses sont réalisées dans le dispositif objet de la présente invention. Pour cela les cellules photovoltaiques, au lieu d'être installées sur des structures extérieures au gabarit du bâtiment et construites specialement et exclusivement dans ce but, sont placées sur le dôme convexe qui couvre la totalité de le surface du navire qui épouse dans ce cas, dans le plan horizontal, une forme circulaire, sa forme générale en coupe verticale etant lenticulaire. Un tel bâtiment offre en effet pour un même volume utile une plus grande surface horizontale qu'un navire de forme classique. Et il a un tirant d'eau inférieur, ce qui diminue sa résistance à l'avancement, même en eaux calmes, ces avantages étant aussi appréciables par gros temps, lorsqu'il est soumis a la houle.Par suite en effet du dévelop pement de sa surface latérale par rapport a sa longueur, ce qui est du à sa forme circulaire, un tel vaisseau se trouvera toujours porté simultané- ment par plusieurs vagues, quelle que soit leur orientation, ce qui supprimera, ou tout au moins réduira fortement, les effets de tangage et de roulis. Ce confort de navigation est encore accru par la forme lenticulaire convexe donnee à la superstructure qui surmonte le plat-bord. En effet, grâce à cette forme particulière, quelle que soit la direction des vagues, celles-ci ne heurteront jamais de front les oeuvres vives du navire.Elles glisseront toujours sur le dôme lenticulaire, leur force vive s'epuisant au cours de ce glissement sans freiner de façon sensible la vitesse de dèplacerrent de l'embarcation. Des aménagements particuliers de la coque et de la carène de la structure flottante, objet de l'invention, contribuent par ailleurs a lui conférer une grande finesse qui accroIt son rendement énergétique, rendant, de ce fait, possible et rentable l'emploi de l'énergie solaire pour les transports maritimes et fluviaux, meme pour les transports lourds de passagers et de marchandises. Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple seulement, mok trent un mode de réalisation du dispositif objet de la présente invention, selon differents modes de réalisation. La figure 1 est un demi plan de formes vertical vu du coté babord d'une structure flottante conforme à l'invention. La figure 2a est un demi plan de formes vertical vu du coté de l'étrave de ladite structure flottante La figure 2b est un demi plan de formes vertical vu du coté de la poupe. La figure 3a est un demi plan de formes vertical vu du coté de l'étrave d'une structure flottante conforme à l'invention, selon un autre mode de réalisation. La figure 3b est un demi plan de formes vertical vu du coté de la poupe de cette derniere structure flottante. Les figures 4,5,6 et 7 sont des vues schématiques en coupe verticale, diamétrales, orthogonales à la direction d'avancement du même dispositif, selon différents modes de réalisation. Telle qu'elle est représentée la structure flottante objet de l'invention est constituée par un volume généralement circulaire centré sur l'axe vertical AB coiffée au dessus du plat -bord CD par une calotte lenticulaire convexe régulière 1 qui epouse un profil sensiblement hyperbolique, dont la corde est environ dix fois la flèche. La coque 2, quant a elle, de faible épaisseur et de faible hauteur aussi par rapport au diamètre du plat-bord, présente une- forme géné- rale symétrique (fig.2) de babord a tribord par rapport à la quille, sur toute sa longueur, mais disymétrique par rapport au couple passant par 11 axe vertical AB de l'engin (fiv. 1) depuis l'étrave 7 jusqu'à l'étambot 4, la profondeur de la quille au centre étant environ quatre fois moindre que le diamètre extérieur du bâtiment. Ladite quille suit une ligne brisée inscrite dans une courbe sensiblement hyperbolique qui se raccorde en 3, selon un bouchain vif, a l'étambot 4 incliné à 45" environ, ladite quille plongeant légèrement vers l'arrière au dela de l'axe vertical AB du navire. Selon les figures 1 et 2 les couples, que ce soit à l'avant ou a l'arrière, se terminent par le plat-bord 5 de très faible hauteur, garni sur toute la périphérie du bâtiment du bourrelet de caoutchouc 6 qui assure la sécurité à l'abordage des quais. Ces mêmes couples, qui au niveau de l'étrave 7 ont une forme sensiblement hyperbolique, prennent une forme de plus en plus sinusofdale au fur et à mesure que l'on s'approche de l'axe du navire, puis au delà de cet axe passent progressivement, en allant vers la poupe 8, de cette forme sensiblement sinusoidale à une forme pratiquement rectiligne au niveau de l'étambot 4. Comme on le voit sur les figures 2a et 2b, pour un volume détermine, un tel bâtiment dispose selon sa charge d'une surface importante de contact avec l'eau qui le fait toujours porter sur plusieurs lames de part et d'autre de sa quille 17. Il ne prendra donc que très peu de gite, de même qu'il ne déjaugera que très difficilement, ce qui lui assure une très grande stabilite aussi bien au roulis qu'au tangage, malgré un très faible tirant d'eau.Ces différents avantages permettent donc l'affrètement de tels vaisseaux pour des transports de passagers dans des conditions de grand confort par tous temps, ainsi que pour le transport lourd de marchandises aussi bien sur mer que sur les eaux peu profondes des estuaires et des fleuves, ces transports s'effectuant dans des conditions de rapidité qu'aucune autre struc ture flottante ne pourrait atteindre a consommation d'énergie égale. En effet la finesse de la carène confère a l'objet de l'invention un très haut rendement énergétique qui ne se trouve pas compromis par l'intervention de la houle, même forte. La résistance qu'il oppose aux vagues est en effet très faible, celles-ci glissant de part et d'autre de l'étrave 7 du fait de la forme générale arrondie de la coque. De la meme manière qu'elles s'évacuent en écoulement pratiquement laminaire sur le dôme lenticulaire 1, de quelque bord qu'elles viennent, ce qui diminue, par rapport a un navire classique, la puissance nécessaire pour le mouvoir. Et la stabilité de cap est aussi assurée par sa quille 17, qui du fait de la largeur du bâtiment ne nécessite aucun lest, accroissant par cela même la capacité de fret. Et la maniabilité d'un tel engin est supérieure a celle de tout autre grâce a la possibilité que sa grande surface latérale offre de disposer de propulseurs fortement éloignés de l'axe de navigation, qui peuvent même être aisément organisés orientables. Un tel engin peut donc facilement accoster dans un port sans l'assistance de remorqueurs. Pour cette même raison il est mieux adapté pour une navigation côtière. Il se prête mieux aussi a l'informatisation de ses commandes par cette plus grande souplesse de navigation. Dans certains cas, selon un autre mode de réalisation, il peut être avantageux de réduire encore la hauteur de quille (fig.3). Iwans ce cas le plat -bord 18 est augmenté en hauteur, les caractéristiques genérales de l'invention restant inchangées. De la même maniere, afin d'adapter le bâtiment à des destinations spéciales, quant à la nature du transport ou -des conditions de navigation, il est parfois avantageux de doter la carène de plusieurs dérives 9 et 10 parallèles en direction à la quille centrale 17 ef verticales selon la figure. 4, ou, selon la figure 6, orthogonales 11 et 12 aux bordées de la coque qui dans ce cas peut présenter une forme de calotte semi-sphérique lenticulaire pratiquement symétrique du dôme I par rapport au plat-bord 5, ou bien formant entre elles deux tunnels 13 et 14 a la façon d'un trimaran (fig.5) ou encore formant une pluralité de tunnels (fig.7). Dans chacun de ces cas les cellules photovoltaiques peuvent occuper la totalité ou la quasi-totalité de la surface du dôme 1, procurant ainsi une source d'énergie gratuite de grande capacité, qui peut être stockée dans des accumulateurs logés dans la partie basse du bâtiment. L'énergie solaire recueillie par les cellules peut aussi être stockée sous forme de gaz hydrogène, l'énergie électrique préalablement produite étant utilisée pour exécuter l'électrolyse de l'eau, le gaz ainsi produit étant lui-même stocké soit sous sa forme détendue, soit liquéfié, selon les possibilité dont le b ti- ment dispose, et utilisé dans des moteurs thermiques. Ce procédé de construction navale qui assure au bâtiment un grande stabilité en même temps qu'une grande finesse de la carène, ce qui lui confère un haut rendement énergétique, assure aussi une grande habitabilité, comme le montrent les figures 1 et 2 oQ l'on voit la possibilité d'aménager sur de grandes unités plusieurs niveaux superposés, dont plusieurs peuvent occuper une grande surface du fait même de la forme circulaire du bâtiment. Dans le cas de transport de passagers, le pont supérieur coiffé par la dôme 1 peut comporter à sa périphérie de longues baies vitrées 15 qui s'intègrent parfaitement dans l'architecture générale de l'ensemble sans modifier ses caractéristiques hydrodynamiques. En outre la forme particulière de la carène permet d'aménager de vastes hublots 16 dans les zones pratiquement horizontales, de part et d'autre de la quille 17, qui offrent la possibilté d'observation particulièrement aisée des fonds marins, ce qui constitue un avantage intéressant tant du point de vue scientifique que touristique. L'invention n'est pas limitée à l'exemple ou aux exemples qui en ont été décrits, toute variante, considérée comme une équivalence, ne pouvant en modifier la portée. L'invention peut être utilisée pour la construction de bâtiments maritimes et fluviaux de toutes dimensions, pouvant aller jusqu'a la construction de paquebots et de cargos de gros tonnage, qui présentent une grande stabilité en même temps qu'un faible tirant d'eau et une grande finesse de carène, ce qui autorise une faible dépense relative d'énergie pour les mouvoir, ce qui rend possible l'utilisation de l'énergie solaire par l'emploi de cellules photovoltaiques malgré leur faible rendement spécifique, la grande surface d'exposition offerte par le dôme circulaire qui coiffe le bâtiment assurant la production maximale d'énergie gratuite pour un tonnage déterminé. REVENDICATIONS 1") - Engin de navigation aquatique, Caractérisé, vu en plan, par sa forme circulaire conjuguée avec ses superstructures situées au dessus de son plat-bord (5) qui sont constituées par le dôme lenticulaire (I), convexe, continu se développant, en coupe verticale, selon une courbe sensiblement hyperbolique. 2") - Engin de navigation aquatique selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que sa coque (2) présente, en plan, une forme circulaire de même diamètre que le dôme (1), ladite coque comportant une quille (17) selon son diamètre et étant de forme générale symétrique de babord à tribord par rapport à ladite quille (17) sur toute sa longueur, mais disymétrique par rapport au couple passant par l'axe vertical l,^.n) de l'engin depuis l'étrave (7) jusqu'a l'étambot (4). 3 ) - - Engin de navigation aquatique selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que les couples de la carène ont au niveau de l'étrave (7) une forme sensiblement hyperbolique,pour se transformer en une forme sensiblement sinusoidale au fur et à mesure qu'ils sont plus proches de l'axe du navire; puis, au delà de cet axe, passent progressivement de cette forme sensiblement sinusoidale a une forme pratiquement rectiligne au niveau de l'étambot (4). 4 ) - Engin de navigation aquatique selon la revendication 3, Caractérisé par le fait que la quille (17) suit une ligne brisée depuis l'étrave (7) jusqu'à l'étambot (4) qui est incliné à 45" environ, et auquel ladite quille (17) est raccordée selon un bouchain vif, ladite quille (17) s'inscrivant dans une courbe sensiblement hyperbolique. 5 ) - Engin de navigation aquatique selon la revendication 4, Caractérisé par le fait que les couples, que ce soit à l'avant ou à l'arrière, se terminent sur le plat-bord (5) qui présente une très faible hauteur par rapport au diamètre de l'engin. 60) - Engin de navigation aquatique selon la revendication 5, Caractérisé par le fait que le dôme lenticulaire (I) qui prend appui sur le plat-bord (5) présente sa corde dix fois supérieure environ en longueur à sa flèche. 7 ) - Engin de navigation aquatique selon la revendication 6, Caractérisé par le fait que la coque (2) présente au niveau de sa quille (17) une hauteur quatre fois moindre environ que le diamètre extérieur de l'engin au niveau de son plat-bord (5) qui est garni d'un bourrelet extérieur de caoutchouc (6). 80) - Engin de navigation aquatique selon l'ensemble des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que les cellules photovoltaiques, sensibles à la lumière solaire, sont organisées sur la quasi-totalité du dôme lenticulaire (1), L'énergie électrique qu'elles fournissent durant le jour étant stockée selon tout procédé connu, par exemple par accumulateurs ou par stockage du gaz hydrogène produit par l'électrolyse de l'eau et utilisé dans des moteurs thermiques. 9 ) - Engin de navigation aquatique selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le dôme lenticulaire (1) est pourvu à sa périphérie de baies vitrées (15). 10")- Engin de navigation aquatique selon la revendication 9, Caractérisé par le fait que sa carène est munie de larges hublots (16) dans ses zones horizontales de part et d'autre de la quille (17), lesdits hublots etant destinés à l'observation des fonds sous-marins. 11")- Engin de navigation aquatique selon l'ensemble des revendications précédentes, Caractérisé par le fait qu'il comporte deux dérives verticales (9) et (10) parallèles à la quille principale (17) et symétriques par rapport a elle. 120)- Engin de navigation aquatique selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que la carène se présente sous la forme d'une calotte semi-sphérique sensiblement asymétrique du dôme (1) par rapport au plat-bord (5) et est munie de deux derives (11) et (12) orthogonales aux bordées de la coque et symétriques par rapport a la quille principale (17). 13 )- Engin de navigation aquatique selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que la coque circulaire présente deux tunnels (13) et (14) parallèles à la quille principale (17) et symétriques par rapport a elle, à la manière d'un trimaran. 14")- Engin de navigation aquatique selon la revendication 1, Caractérisé par - le fait que sa coque circulaire présente une multiplicité de tunnels parallèles à la quille principale (17) et séparés entre eux par autant de dérives.