Brevet FR2566734A1 — publié le 19860103

La présente invention concerne un nouveau système de flottement pour véhicules aquatiques grâce auquel la navigation océanique a grande vitesse est rendue possible pour les bateaux de fort tonnage. Ce système a pour principe la présence au fond du bateau de deux tunnels, ou davantage, droits, parallèles et ouverts sur leur partie inférieure, disposés dans le sens de l'axe de translation du véhicule, ces tunnels etant soumis, a l'intérieur, à une pression d'air supérieure à la pression atmosphérique au moyen d'une source indépendante d'air sous pression, fourni de manière continue ou intBrmittente avec des débits variables en fonction des pertes pouvant se produire dans le système pendant son fonctionnement. Les tunnels soumis a ladite pression d'air interne sont munis, sur leurs deux extrémités et sur leur partie intermédiaire, de fermetures mobiles aptes a empêcher la sortie de l'air sous pression vers l'extérieur. L'ensemble constitué par les tunnels et leurs membranes de fermeture antérieures, intermédiaires et postérieures, forme un système de cellules fermées ou il est possible de maintenir jusqu'a un certain degré la pression d'air établie dans ces cellules. Chaque cellule dispose d'air sous pression indépendamment des autres. Les membranes de fermeture, qui sont mobiles, peuvent faire mouvement en arrière sous l'effet de la pression en gendrée au cours de la translation du véhicule, réduisant la résistance a l'avancement sans perdre l'étanchéité a l'air intérieur. La configuration du système assure au véhicule flottant des couples de forces aptes a corriger les inclinaisons qui le dévieraient d'une position parallèle par rapport a la surface de l'eau sur laquelle il flotte. De même, sa configuration permet d'agir sur la pression d'air dans certaines cellules pour corriger des inclinaisons déviant le véhicule de sa position horizontale. Pour faciliter la compréhension de ce qui est décrit dans le présent mémoire, il a été joint des dessins sur lesquels est représentée, uniquement à titre d'exemple, une rea- lisation pratique du nouveau système de flottement pour ve- hicules aquatiques. Sur ces dessins - la Fig. 1 est une vue en coupe transversale, schématique, du véhicule flottant ; - la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale, schematique, sur laquelle on voit les membranes ou fermetures mobiles, anterieures, intermediaires et postérieures ; - la Fig. 3 est une vue en plan, schematique, du ve- hicule sur laquelle on voit quatre cellules, constituées par trois côtés et six membranes ; - la Fig. 4 est une vue en plan, schématique, sur laquelle on voit une autre configuration avec six cellules, constituées par quatre côtés et neuf membranes ;; - la Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale, schematique, de la- partie anterieure du vehicule, sur laquelle on voit la membrane anterieure dans une position d'équilibre appuyée, par sa face anterieure, sur une grille et soumise à la force de l'air sur sa face-posterieure ; - la Fig. 6 représente la même vue en coupe qué la figure 5, mais avec la membrane pliee en arrière par une force supérieure à la force opposée ; - la Fig. 7 est une vue en coupe longitudinale, schematique, de la partie intermédiaire du véhicule, sur laquelle on voit la membrane intermédiaire dans une position d'e- quilibre entre des forces egales ;; - la Fig. 8 représente la même vue en coupe que la figure 7, mais avec la membrane pliee en arriere par une force supérieure à la force opposée ; - la Fig. 9 est une vue en coupe longitudinale, schématique, de la partie posterieure du véhicule, sur laquelle on voit la membrane dans une position d'équilibre entre deux forces qui s'opposent ; - la Fig. 10 représente la même vue en coupe que la figure 9, mais avec la membrane pliée en arrière par une force supérieure à la force opposée ; - la Fig. 11 est une vue en coupe transversale, schématique, du véhicule flottant, sur laquelle on constate que les dépressions de la surface de l'eau à l'intérieur des cellules sont de même valeur et que les forces de flottement sont égales ;; - la Fig. 12 est une vue en coupe transversale dans une situation de flottement où les dépressions de la surface sont d'une valeur inégale et les forces de flottement sont d'une valeur directement proportionnelle aux dépressions ; - la Fig. 13 est une vue en coupe longitudinale, schématique, du véhicule flottant, sur laquelle on constate que les dépressions de la surface de l'eau a l'intérieur des cellules sont de même valeur et les forces de flottement sont égales - la Fig. 14 est une vue en coupe longitudinale dans une situation de flottement ou les dépressions de la surface sont d'une valeur inégale et les forces de flottement sont d'une valeur directement proportionnelle aux dépressions respectives ; - la Fig. 15 représente deux vues en coupe transversale correspondant à deux situations de flottement différentes ; et - la Fig. 16 représente deux vues en coupe longitudinale correspondant à deux autres situations de flottement différentes. Le nouveau système de flottement pour véhicules aquatiques est représenté sur les dessins par des tunnels paralleles A, B ouverts sur leur face inferieure, situés au fond du bateau, disposes sur l'axe de translation du véhicule ; sur la figure 1, on voit les côtes C, alors que N1 désigne le niveau de 1 'eau à pression atmosphérique, N2 designe le niveau de l'eau a l'intérieur des tunnels et "c.g." le centre de gravité. Les côtés C constituent des barrières pour l'air intérieur. Les éléments MA, MI et MP des tunnels, qui se situent transversalement à l'axe de translation du vehicule, sont mobiles ; leur structure et leur fonction sont decrites ciaprès. Ces éléments mobiles ferment chacun des tunnels en un minimum de trois groupes : antérieur, postérieur et un ou plusieurs groupes intermédiaires. Ces éléments mobiles, qui seront désormais appelés membranes, ont leur bord inferieur immergé dans l'eau, complétant de cette façon la formation de cellules d'air sous pression, ouvertes seulement sur leur côté inferieur (figure 2). De cette manière, deux tunnels fermés par trois membranes chacun forment un ensemble de quatre cellules, 1, 2, 3 et 4, qui constituent la base du flottement du système (figure 3). Le système de flottement peut avoir des configurations de plus de quatre cellules en augmentant le nombre de tunnels ou de membranes, sans que cela n'apporte plus que des variantes au système (figure 4). Chacune des cellules décrites dispose d'air sous pression indépendamment des autres, de sorte qu'une modification de la pression d'air dans une quelconque des cellules ne modifie pas nécessairement la pression dans les autres. Les éléments appelés membranes M ont la forme d'une plaque ou cloison et peuvent se mouvoir autour d'un pivot ou d'un système de pivots, à axe horizontal, situé sur leur partie superieure. Ce mouvement est accompli en maintenant l'étanchéité à l'air grâce aux joints dont sont munies leurs parties coulissantes. I1 existe trois types de membranes selon leur positionnement dans le système : antérieur, intermediaire et posterieur. Chacun de ces trois types de membrane, bien que correspondant à la précédente description genérale, a un fonctionnement et une structure différents. Chaque membrane M anterieure reçoit la pression de l'air F1 sur sa face interne (figure 5) et son mouvement en avant est limite par un mécanisme à mouvement independant en forme de grille ou peigne R qui s'appuie sur sa face ex terne ou antérieure ; le mouvement en arriere de la membrane M anterieure (figure 6) est provoqué par la pression F2 variable et intermittente des vagues qui lui arrivent par devant quand le véhicule se déplace. Des que cesse la pression F2 de la vague, la membrane fait mouvement en avant, de fa çon élastique, jusqu'à ce qu'elle se trouve à nouveau dans une position d'équilibre de forces entre sa face externe et sa face interne ou jusqu'à ce qu'elle s'appuie contre le mécanisme limiteur en forme de grille. Les membranes M intermédiaires reçoivent sur les deux faces à peu près la même pression F1 d'air et se trouvent ainsi dans une position d'équilibre (figure 7). Elles peuvent céder vers l'arrière devant la pression F2 variable et intermittente des vagues (figure 8) et récupérer leur position d'equilibre dès que cesse la force de la vague. Chaque membrane M postérieure reçoit la pression F1 de l'air sur sa face antérieure (figure 9) et, également sur la même face, la pression variable et intermittente des vagues lorsque le véhicule se déplace en avant. Son mouvement en avant est provoque par un mecanisme qui exerce sur la membrane une force capable d'équilibrer la pression interne de l'air jusqu'à ce que la membrane s'appuie, par sa face antérieure ou interne, sur un mécanisme en forme de grille ou peigne dont les caractéristiques et le fonctionnement sont identiques à ceux des mécanismes déjà décrits qui correspondent aux membranes antérieures. Le mouvement en arrière des membranes posterieures (figure 10) est provoqué par la pression F2 variabie et intermittente des vagues qui leur arrivent par devant quand le vehicule se déplace. Dès que cesse la pression de la vague, la membrane concernée fait mouvement en avant, de façon élastique, jusqu'à ce qu'elle adopte à nouveau une position d'equilibre de forces entre ses deux faces. Les trois sortes de membranes decrites peuvent etre actionnees indépendamment les unes des autres afin d'adopter des positions d'équilibre correspondant à des besoins varia bles en fonction du regime d'immobilisation ou de marche ou en fonction des différentes vitesses de deplacement. De me- me, elles peuvent ceder, independamment les unes des autres, devant les forces de l'air ou des vagues exercées sur leurs faces à des moments differents ou avec des valeurs différentes par suite du déplacement sur une surface d'eau irrégulière. Le système decrit fonctionne de la manière suivante le flottement du véhicule selon ce système se produit par déplacement d'une masse d'eau égale à la masse du véhicule ; ce déplacement de l'eau se produit sur toute la surface ouverte des cellules et il a lieu par suite de la presente d'une pression d'air donnée, superieure à la pression atmos sphérique, à l'intérieur des cellules, de sorte que la surface de l'eau descend à l'intérieur des cellules jusqu'à ce que la masse d'eau deplacée s'equilibre avec la masse du véhicule en flottement. Quand le véhicule se deplace, le maintien de la pression d'air à l'intérieur des cellules provoque un deplacement simultané de la dépression de la surface de l'eau sous le véhicule, à la manière d'une vague inversée. Le maintien du flottement pendant un temps indéfini n'entraine pas de sortie d'air vers l'extérieur du système, étant donné que la pression nécessaire à l'intérieur des cellules est inférieure à la pression necessaire pour que la dépression de la surface de l'eau dépasse le bord inferieur des côtés et des membranes. Sur la base de ce principe, la fonction principale de la source d'air sous pression est de maintenir une pression donnée dans le système, bien qu'elle puisse exercer également une fonction secondaire consistant à remplacer les pertes d'air qui, dans une situation réelle de fonctionnement, pourraient se produire, pour diverses raisons, independamment de la théorie de flottement decrite. On décrit ci-après les principes de contrôle du tangage et du roulis et les forces de redressement, ces termes etant compris dans le sens où ils sont utilisés en ingénierie navale. Le contrôle actif du roulis peut être obtenu par une augmentation de la pression d'air dans les cellules2 de manière à ce que la dépression de la surface de 1 'eau atteigne une valeur plus forte que dans la position horizontale. De cette façon, le coté le plus déprimé, dont les bords in férieurs se trouvent à une plus grande profondeur, reçoit une poussée de flottement plus forte que le côte oppose (figures 11 et 12). Si l'augmentation de pression est réalisée de façon identique dans toutes les cellules, le contrôle du roulis aura lieu avec perte d'air sous les bords du côté le plus elevé. Par contre, si l'augmentation de pression concerne uniquement le côté qui descend, le contrôle du roulis peut être réalisé sans sortie d'air vers l'extérieur. Le même principe décrit pour le contrôle du roulis est applicable pour le tangage (figures 13 et 14). Redressement : De façon automatique, sans besoin d'agir spécialement sur la pression d'air, ce système de flottement engendre des forces de redressement qui tendent à disposer le plan horizontal du vehicule dans une position parallèle à la surface de l'eau. Ces forces agissent de la manière suivante : quand il se produit un mouvement de roulis (figure 15) ou de tangage (figure 16), la simple pression de flottement entrain une pression plus grande de la surface de l'eau dans le côté le plus déprimé2 la poussée de flottement augmentant alors proportionnellement à la dépression. Dans des conditions limites de roulis ou de tangage, il peut arriver que le bord inférieur du côté le plus élevé sorte au-dessus de la surface de l'eau ; à ce moment-là ce côté perd entièrement sa force ascensionnelle, alors que le côté oppose dispose de la force maximale ; il se crée egalement dans ce cas un couple de forces qui provoque le redressement. REVENDICATIONS 1 - Nouveau système de flottement pour véhicules aquatiques, caractérisé par le fait qu'il comporte, au fond du bateau, deux tunnels (A, B), ou davantage, parallèles, ouverts sur leur partie inférieure et soumis à l'intérieur, une pression d'air supérieure à la pression atmosphérique. 2 - Nouveau système de flottement pour véhicules aquatiques selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tunnels soumis à la pression interne d'air sont munis, à leurs deux extrémités et dans leur partie intermediaire, de fermetures mobiles (MA, MI, MP) aptes à empêcher la sortie de l'air sous pression vers l'extérieur. 3 - Nouveau système de flottement pour véhicules aquatiques, selon les revendications 1 et 2, caractérise par le fait que l'ensemble tonstitue par les tunnels et leurs membranes de fermeture, anterieures, intermediaires et postérieures (MA, MI, MP), forme un système de cellules fermées (1, 2, 3, 4) ou il est possible de maintenir jusqu'a un certain degré la pression d'air qu'on établit dans ces cellules. 4 - Nouveau système de flottement pour véhicules aquatiques selon les revendications 1 à 3, caractérise par le fait que chacune des cellules (1, 2, 3, 4) dispose d'air sous pression independamment des autres. 5 - Nouveau système de flottement pour vehicules aquatiques selon les revendications 1 à 4, caractérise par le fait que les membranes de fermeture (MA, MI, MP) qui sont mobiles, peuvent faire mouvement,en-arrière sous la pression engendrée au cours de la translation du vehicule, reduisant la résistance à l'avancement sans perdre l'étanchéité à l'air intérieur. 6 - Nouveau système de flottement pour véhicules aquatiques selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que sa configuration lui assure des couples de forces aptes à corriger des inclinaisons qui dévieraient le véhicule d'une position parallèle par rapport à la surface de l'eau sur laquelle il flotte. 7 - Nouveau système de flottement pour véhicules aquatiques selon les revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que sa configuration lui permet d'agir sur la pression de l'air dans certaines cellules pour corriger des inclinaisons qui dévieraient le vehicule de la position horizontale.