Brevet FR2579164A1 — publié le 19860926

Les structures habituellement rencontrées des catamarans dans l'état antérieur de la technique sont de deux sortes : A)- Les Catamarans à Bras de Liaisons (C.B.L.) La figure 1 illustre un C.B.L. selon une section transversale avec son bras de liaison reliant les deux coques. La figure 2 montre le même bateau vu de profil. La. figure 3 le même vu de dessus. Les avantages de cette formule apparaissent clairement. Indépendamment de la légereté, donc de la vitesse -Cette structure offre peu de prise au vent (il ne s'agit pas du fardage mais de l'action du vent tendant à s'engouffrer sous les superstructures exposées par l'action des vagues pour faire sancir (figure 7) ou chavirer (figure 8r le bateau. -Cette structure peut théoriquement être composite et modulaire permettant donc le transport. Inconvénients : -Cés bateaux ne sont propres qu'à la course en effet (voir figures 1 -2 -3) seules les coques sont habitables offrant un inconfort notoire. Les bras de liaison relativement fins introduisent une différence de phase notable entre les vibrations d'une coque par rapport à l'autre, ce régime de vibrationsnon amorties en l'état actuel de la technique, auquelles s'additionnent les effets propres de dislocation des coques, maintenues uniquement latéralement vont finir par fatiguer les liaisons qui peuvent se rompreJentrainant la perte du bateau. -En fait, sauf pour des esquifs/la structuration composite des grands catamarans pour les raisons que nous venons d'exprimer est un mythe. Ces bateaux seront toujours construits en monobloc pour raison d'homogénéité de structure et de matériau et donc jamais démontables. Le transport routier sauf pour les petites unités est donc impossible. -Ces bateaux,s'ils sont aisément rendus insubmersibles, une fois chavirés en haute mer, sont perdus, car non autoredressables. B)- Les Catamarans à Plateforme Centrale (C.P.C.) Les C.B.L étant inhabitables il a fallu en prolongeant les bordés externes et internes de chaque coque à l'hori- zontale créer une plateforme centrale (fig. 4,5,6) Les avantages sont lâ aussi évidents : -L'habitabilité est exceptionnelle, toute la plateforme est aménageable, les deux coques servent de couloir en général. -La structure est parfaitement rigide car homogène et épaisse pouvant se comparer à celle d'un navire monocoque (comparer fig. 1 et fig. 4) -il n'y a pas de souffrance des liaisons car pas de mouve ments relatifs d'une coque par rapport a' à l'autre, ni de vibrations. Les Inconvénients : -Les bateaux obtenus sont plus lourds donc plus lents. -La plate-forme centrale offre une prise au vent équivalente à une voile de bonne dimension quand sous effet des vagues le bateau expose cette superstructure au vent il est aisément chaviré. (voir fig. 7 et 8) -Les bateaux chavirés sont rarement insubmersibles pour ne pas obérer ltespace intérieur. En outre malgrés dtintéressantes et vagues propositions théoriques pour les rendre autoredressables/ en pratique aucun des C.P.C. qui naviguent ne le sont car aucun n'a été construit pour l'être et s'ils venaient à ltêtrezil perdraient leur qualité primordiale:l'habitabilité I -Ces bateaux sont bien sur indémontables et intransportables sauf ceux de petite taille. On a trouvé et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un dispositif de structure original présentant les avantages des C.P.C. et des C.B.L et éliminant les inconvénients respectifs. -La dite structure pouvant être en outre démontable -La diteastructure selon l'invention pouvant en outre hêtre insubmersible sans obérer l'espace intérieur. -La dite structure rendant ce navire éventuellement autoredressable pour pallier radicalement aux conséquences tragique d'un chavirage en haute mer. L'équipage redressera le bateau au sec et en sécurité. Le dispositif de structure selon l'invention est composé de sept modules intervenants dans une réalisation préférentielle. Enumération des modules Module NO 1 = Coque ou flotteur babord (1) Module NO 2 = Coque ou flotteur tribord (2) Module NO 3 = Triangle de liaison avant (3) Module NO 4 = Nacelle (4) Module NO 5 = Triangle de liaison arrière (5) Module NO 6 = Bras de liaison arrière (10) Module N0 7 = Espar bipode (24) Les coques dans une réalisation préférentielle sont dénommées "flotteurs" car non habitables et d'usage purement technique. Description générale d'une réalisation préférentielle: L'invention de deux flotteurs ou coques:les modules 1 (1) et 2(2), d'une forme inédite1 a permis de répercuter les éfforts respectifs engendrés par la mer (flotteurs) et le vent (gréement) par triangulation des forces à l'aide des modules 3(3) et 5(5) au niveau d'un amortisseur-botte de torsion la nacelle ou module 4(4). Ce module 4(4) étant relié de façon particulière (22)(23) (25)(26) aux flotteurs ce qui permet à la structure de réagir de façon totalement homogène aux éléments. Il est prévu dans le cadre d'une réalisation préférentielle d'utiliser en(13)(14)(15)(16)(17)(18)(6)(7)(20)(21)(22)(23) (25)(26) des liaisons souples et démontables, ce qui permet de réaliser des modules composites, c'est à dire en matériauxdif- férents selon les service exigé pour chaque module : ainsi les coques pourront être construites en aluminium la nacelle stratifiée. Caractéristiques techniques des modules 1(1) et 2(2). Ces modules sont des coques ou flotteurs qui peuvent bénéficier de toutes les techniques architecturales existant en matière d'oeuvres mortes ou vives. Cependant et c'est l'objet de la présente invention,on modifie de façon originale la forme même des flotteurs ou coques en prolongeant l'arrière ou le tableau arrière des dites coques vers le haut, selon un angle d'incidence variable plus ou moins proche de la verticale, sur une distance pouvant par exemple aller du quinzième au tiers de la longueur des dites coques pour constituer un appendice aérien (11) (12) de dimension variable en largeur et en épaisseur, monobloc, composite, ajouré ou même tubulaire servant de jambe de force ou d'arc boutant. La figure 9 illustre la jambe de force tribord (11) du module 2(2) selon l'invention. Rôle des iambes de force (11) (12) Ces jambes ont pour role de surélever la structure vers l'arrière sur le plan longitudinal donnant sur une vue de côté un profil épais comparable à celui des C.P.C. de la figure 5 en plus efficace encore. Ces jambes de force pourront admettre soit deS liaisons souples ou rigides soit directement par collage soudure stratification des bras de liaison en toute matière (figurant en pointillé sur la fig 9). Ces bras de liaisons (27) peuvent comme il est indiqué dans la figure 10 qui constitue une variante, provenir directement de l'extrèmité avant du flotteur opposé en suivant une trajectoire diagonale se croisant vers leur milieu en X avec le bras de liaison controlatéral. La figure 10 illustre bien le trajet des bras sur cette variante avec en outre le bras transversal avant (8) le bras transversal arrière supérieur (9) joignant les sommets des deux jambes de force (11)(12). Le bras transversal arrière inférieur (10) est commun avec la réalisation ci-dessous. Selon une réalisation préférentielle les modules 1(1) et 2(2) sont maintenus respectivement en (13)(14)par le module 3(3) en (15)et(16)par le module 5(5),en (76)et(18)par le module6(10) et en outre maintenus doublement de chaque côtes en(22)(23)et(25) (26) par la nacelle ou module 4(4). La figure 11 illustre le dispositif de structure global vu du dessus. La figure 12 illustre le dispositif de structure global vu de côté avec en premier plan le module 1(1). il convient pour la suite des explications techniques de se reférer sans cesse à ces deux figures. Caractéristiques des modules 3(3) et 5(5) Ces bras de liaison selon le projet préférentiel forment deux modules distincts et aisément individualisables par démontage, de forme grossièrement triangulaire isocèle, symétrique l'un par rapport à l'autre se fixant à la nacelle (4) par leur sommets éventuellements tronqués respectivement (6)et (7) les bases (8) et (9) reliant respectivement par les liaisons (13)et(14) les avants des flotteurs (1) et (2) et par les liaisons (15)et(17) les sommets des jambes de force (11)et(12) en arrière. Ces bras de liaisons seront construits éventuellement étanches et serviront de réserve de flottabilité pour rendre le bateau insubmersible flottant au ras de l'eau, seule une faible partie de la nacelle, elle aussi éventuellement étanche sera au contact de l'eau, l'équipage étant au sec dans la dite nacelle (4). Ils ont en outre une fonction de répartitions des efforts des coques et du gréement pour les transmettre à la nacelle(4). Caractéristiques du modules 4(4) ou nacelle. il s'agit techniquement d'un amortisseur ou boîte de torsion de forme grossièrement parallélépipédique dans le projet préférentiel ou encore de toute autre forme. il est possible d'y installer des aménagements pour la croisière. Ce Module (4) est solidaire par tout procédé de liaison(6)(7) dans cet exemple des modules 3(3) et 5(5)et par (22)(23)et (25)(26)du module 1(1) et le module 2(2). Dans la réalisation préférentielle on voit une structure tubulaire avant (6) arrière(7) fortement épaulée à l'intérieur de la nacelle et se continuant pour la (6) par des prolongement respectivement babord (21) et tribord(20)qui vont supporter la base articulee de l'espar bipode ou module 7(24) maintenu par l'étai avant et les pataras. Fonction de la nacelle -Amortir les efforts des coques et du gréement et les répartir de façon homogène dans toute la structure = rôle d'amortisseur- botte de torsion. -Résister souplement par son volume et son élasticité aux efforts de compression de l'espar bipode sous l'effet de la voilure. -Par sa forme particulière sur l'avant elle va aider au redres sesent du bateau les modules 1(1) et 2(2) étant remplis d'eau. -Naintenir l'équipage à l'abri et au sec quelle que soit l'avarie et même en cas de chavirage grâce à la flottabilité des modules 3(3) et 5(5) et 7(24). il est aisé de voir sur la figure 13 que la nacelle repose hors de l'eau en toute position du bateau, endroit, envers, verticale. -La nacelle est en outre l'espace de vie du bord, elle abrite de très confortables aménagements. Caractéristiques techniques du module 6(10) Le module 6(po) est un simple bras de liaison postérieure étanche et insubmersible reliant transversalement par les liaisons (16) (18)1'arrière des deux flotteurs au niveau de l'implantation des jambes de force sur les flotteurs. Fonction : rigidifier la structure. Caractéristiques techniques du module 7(24) Ce module pouvant être dans une variante remplacé par un simple mat. il s'agit d'un espar bipode (24) solidement structuré, cet espar repose par sa base bipode sur la tructure tubulaire (6) de la nacelle (4) en (20) et (21), il peut être dans une réalisation préférentielle articulée en (20)(21) pour pivoter aisement vers l'avant. Fonction : -Cet espar soutient les étais où sont gréées tes voiles -Cet espar a une structure étanche et insubmersible , il a donc une portance positive qui contribue fortement à la sécurité du bateau en cas de retournement voir figure 13. -Il peut porter en tête un ballon autogonflable pouvant accroître encore cette portance à la demande pour redresser le bateau après que les flotteur (1) et (2) aient été remplis d'eau. -il est inclinable vers l'avant grâce à sa base articulée en (20) et (21) à la structure tubulaire (6) de la partie antéro-supérieur de la nacelle (4) (ceci dans le cadre d'une réalisation préférentielle) -il peut aussi être fixe et disposé ailleurs ou autrement. S'il est mobile après chavira go, les pataras étant déposés ainsi que les haubans si nécessaire, l'étai avant faisant retour a la nacelle (4) par une poulie située au milieu du bras (8) et treuillé sur un cabestan, l'espar va prendre une forte quète sur l'avant s'appuyer sur l'eau grâce à son ballon gonflé, (les flotteurs (1) et (2) préalablement remplis d'eau le catamaran étant à la verticale comme il est montré sur la figure 14). L'espar toujours plus sollicité va agir comme un levier pour achever le redressement du catamaran (figure 15). il ne restera plus comme il est montré sur la figure 16 qu'a vider les flotteurs (1) et (2) de leur eau, à remonter le mat en treuillant le pataras sur un cabestan à 'aide d'un matereau. Caractéristiques techniques des liaisons. il est prévu d'utiliser en (6)(7)(20)(21)(15)(16)(17)(18)(14) (13)(22)(23)(25)(26) des liaisons souples à contrôle de jeu et démontables dans le cadre d'un dispositif préférentiel (articulations + axes amortisseur de vibration )car ces liaisons absorbent les vibrations et ne les transmettent pas à la structure. Une variante peut être conçue utilisant tout autre type de liaisons. Description de la méthode permettant de redresser un catamaran du type décrit dans le projet préférentiel après chavirage. Le catamaran repose à l'envers ainsi qu'il est illustré sur la figure 13, les coques sont allongées vers l'arrière et vers le haut les modules (3)(4)(5) sont au contact de l'eau, une faible partie de la nacelle (4) comprise entre les modules (3) et (5) est immergée, cette partie peut être construite étanche. L'équipage laisse les coques se remplir d'eau, à cet effet on voit une protubérance sur l'avant de la coque où est disposée une vanne d'admission comportant un clapet a inertie (non illustré) il est prévu une vanne pour l'échappement de l'air. Au fur et à mesure que les flotteurs (1) et (2) se remplissent d'eau le catamaran se dresse à la verticale l'arrière vers le ciel (voir figure 14). A ce stade il est fort possible que la forme oblique de l'avant de la nacelle avec l'aide de la carène liquide figurant dans les dits flotteurs, aidée en outre par la forte portance de l'espar bipode (24) suffise à redresser le bateau. Si cela était insuffisant on actionnerait de la nacelle le gonflage du ballon de tête de mat pour augmenter encore cette portance (figure 15). Si cela était encore insuffisant on déposerait les pataras et l'on manoeuvrerait comme il est dit l'espar bipode (24) en lui donnant une quète sur l'avant, le bateau redressé, on viderait les flotteurs au moyen d'une pompe située dans la nacelle dont la crépine figure au fond des flotteurs , l'espar regrée, le bateau est pret à refaire route (figure 16) il est remarquable que grâce à ce dispositif de structure l'équi- page n quitte à aucun moment la nacelle pour effectuer ces manoeuvres, il reste donc constament en sécurité voire au sec. L'abandon du bateau n'est plus nécessaire même en cas d'avarie de l'espar (24) l'équipage pourrait avantageusement rester à bord en attendant du secours plutot que de confier sa vie à quelque faible et hasardeux esquif. REVENDICATIONS 1) Structure pour navire multicoque (catamaran)caractérisé en ce que les coques ou flotteurs babord et tribord (1)et(2) ont leur arrière ou leur tableau arrière prolongé vers le haut selon un angle d'incidence variable (par exemple celui des pataras) pour constituer un appendice aérien (11)(12) de dimension variable en largeur et en épaisseur, monobloc, composite, ajouré ou tubulaire, prolongement naturel de la coque vers le haut ou rapporté, servant de jambe de force dont le rôle est, à l'aide de bras de liaison fixés à son sommet de donner une meilleur rigidité longitudinale au bateau et de maintenir la nacelle (4) hors de l'eau après chavirage. 2) structure selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les coques (1)(2) sont reliées entre elles par des bras de liaisons (8)(9)(10) transversaux et deux bras en diagonale se croisant (27). 3) Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les coques (1)(2) sont reliées par deux modules (3),(5) de forme grossièrement triangulaires dont les bases (8)(9) réunissent respectivement les deux avants et le haut des deux jambes de force arrière (1I)(12) les arrières de (1) et (2) étant réunis par un simple bras de liaison transversal (10). 4) Structure selon les revendications 1 et 3 caractérisée en ce qu'une nacelle ou module (4) est intercallée entre (3) et (5) et reliée à (1) et (2) 5) Structure selon les revendications 1,2,3, et 4 caractérisée en ce qu'un espar éventuellement bipode (24) vient se poser ou s'articuler sur (3) ou (4) pour supporter le gréement et/ ou aider au redressement du bateau. 6) Structure selon les revendications 1,3 et 4 caractérisé en ce que la nacelle (4) a sa partie antérieur inclinée vers l'arrière et le bas pour donner par cette seule forme une assiette déjà pratiquement normale au bateau dont les flotteurs sont emplis d'eau en vue de le redresser après chavirage. 7) Structure selbn les revendications 1,3,4 et 5 caractérisée en ce que les coques (1)(2) sont des flotteurs pouvant être totalement remplis d'eau en cas de chavirage du bateau pour que ce lest liquide permette à l'équipage de redresser le dit bateau, cette eau étant ensuite évacuée. Les modules triangulaires (3) et (5) sont alors étanches, insubmersibles et leurs volumes calculés pour qu'ajoutée à la portance de la nacelle (4) hors de l'eau. 8) Structure selon les revendications 1,3,4,5 et 6 caractérisée en ce qu'un ballon autogonflable placé en tête de l'espar bipode (24) autorise le redressement du bateau chaviré grâce à la quète sur l'avant donnée à cet espar dont les bases sont articulées. 9) Structure selon l'une des revendications 1 à8 caractérisée en ce que les modules composites sont reliés entre eux par des articulations démontables montées sur des joints élastiques, constituant des amortisseurs de vibration assurant à la fois rigidité, homogénéité et souplesse de la structure, du fait de la forme particulière de l'arrière des coques telle que décrite ci-dessus.