Brevet FR2588821A1 — publié le 19870424

L'invention concerne un planeur aquatique relié par câble à un engin tracteur et apte en particulier à permettre la navigation de celui-ci sous l'effet du vent. Cette invention trouve son origine dans le planeur aquatique décrit par le Brevet Français N0 I 494 784 du même auteur. Un tel planeur, tiré par un bateau à voile, un cerf-volant ou un dirigeable au moyen d'un câble oblique, se stabilise en semi-immersion > de par sa forme et son système d'attache,et exerce une force de retenue latérale dont le vecteur est peu incliné sur le plan normal à la vitesse. Le planeur agit ainsi comme une quille et permet la propulsion par le vent de l'engin tracteur. L'invention procède également des paravanes tirés sous l'eau par des bateaux à moteur et dotés de surfaces planantes procurant des forces perpendiculaires au déplacement, vers le bas ou vers les côtés. On connait ainsi des objets profilés ou "poissons" tires par câbles, servant simplement d'appâts de pêche ou contenant des détecteurs de haute technologie; de tels "poissons" peuvent dans certains cas comporter des gouvernes télécommandées pour affiner leurs trajectoires. Le planeur aquatique semi-immergé, permettant la navigationd'un engin au vent, présente l'avantage de ne nécessiter aucun automatisme, mais 1 'inconvé- nient de donner lieu à un sillage de surface et à une possibilité de ventilation de l'extrados de la surface portante; de plus, placé dans la zone agitée par les vagues, il procure une tension irrégulière et peut le cas échéant être projeté hors d'eau, en retombant à plat sur l'eau sans reprendre prise. Un autre inconvénient constaté est celui de la mise en vibration de la portion de câble tendue sous l'eau. La présente invention a donc pour objet un planeur aquatique fonctionnant sous l'eau et échappant aux inconvénients mentionnés, tout en ne nécessitant que des systèmes automatiques aussi simples que possible. Selon la présente invention, un planeur aquatique comportant une aile, un fuselage et un empennage, relié par un câble a un engin tracteur, comporte un moyen de mesure de la profondeur d'immersion, et une gouverne de lacet commandée par un automatisme utilisant cette mesure. Cette mesure est avantageusement procurée par la détection de la longueur mouillée du câble. Les particularités de l'invention seront exposées par le texte qui suit et par les figures suivantes: - Figure 1: Vue de côté du planeur aquatique, - Figure 2: Vue de face du planeur aquatique, - Figure 3: Ensemble d'un dirigeable et d'un planeur aquatique - Figure 4: Construction géométrique pour apprécier la vitesse atteinte. Le planeur selon l'invention ( Fig. 1 et 2), de symétrie bilatérale, comporte une aile 2 en dièdre positif, un fuselage 4 et un empennage 6 de lacet, munie d'une gouverne 8 actionnée par un servomoteur 10. L'attache du câble tracteur 12 est effectuée au bout d'un bras profilé 14 articulé sur l'extrème avant et orienté d'avant en arrière par une bielle 16 aboutissant à un glisseur 18 actionné d'avant en arrière par un servomoteur 20, par exemple par l'intermédiaire d'un système vis-écrou. Le câble 12 aboutit par l'intermédiaire d'un émerillon 22 à une bouée profilée 24 et se continue au délia de cette bouée par un câble aérien 26 également relié par émerillon et parvenant à l'engin tracteur qui peut être un dirigeable (Fig 3). A l'inirieur de la bouée est placé un poste de télécommande et d'automatisme 26 accessible par un couvercle étanche 28. Le câble 12 intègre des conducteurs électriques aboutissant au planeur aquatique et, par l'intermédiaire de contacts tournants, au poste 26. On peut ainsi radiocommander la position avant-arrière du bras 14 et ainsi la prise d'incidence du planeur; en position extrème avant de ce bras, on permet le glissement et l'élimination des algues et déchets qui ont pu s'accumuler sur le câble près de son attache. La bouée 24 comporte autour du câble 12 une extension profilée 28 servant d'une part à diminuer la trainée du câble, d'autre part à mesurer sa longueur d'immersion. A cet effet, cette extension 28, en matériau isolant, porte deux fils métalliques nus, l'un 30 en bord d'attaque, l'autre 32 en bord de fuite, ces fils aboutissant au poste 26 où se trouve mesurée la résistance électrique entre les deux fils, et par là la longueur immergée dans l'eau salée. A partir de cette longueur, et de sa dérivée par rapport au temps, l'automatisme agit de manière connue en soi sur la gouverne de lacet pour régulariser la profondeur d'immersion. Par radiocommande, on obtient la régularisation de l'immersion pour la marche avec traction soit sur bâbord soit sur tribord. Le poste 26 et les servomoteurs 10 et 20 sont alimentés électriquement par une batterie non figurée, et le cas échéant par une dynamo entrainée par une hélice 34 montée en arrière de l'extension 28. On pourrait aussi, bien entendu, obtenir le même fonctionnement sans radiocommande en utilisant des fils électriques tout le long du câble aérien 26, mais la radiocommande donne lieu à des connexions plus simples et permet l'utilisation d'un câble en fibre synthétique extensible, amortissant les variations d'effort. L'attache du câble 26 sur le dirigeable s'effectue par l'intermédiaire d'une patte d'oie réglable et pouvant passer d'un côté à l'autre, qui ne sera p3s détaillée; on a avantage à disposer d'un dirigeable à quille rigide. Le fonctionnement peut être ainsi résumé: Le planeur aquatique, de trajectoire stabilisée, agit comme la quille d'un bateau tandis que le dirigeable, par sa portance dynamique associée 8 1- incidence, agit comme une voile ou un cerf-volant. En agissant sur les points d'attache du câble de liaison, par rapport àl'un et à l'autre, on peut effectuer les manoeuvres de la navigation à voile et se passer ainsi de moteur. Le planeur aquatique se trouve stabilisé en roulis par l'effet de dièdre et en immersion par l'automatisme sur la gouverne de lacet 8. Pour virer de bord, il faut inverser par radiocommande l'automatisme de profondeur. Le dirigeable peut manoeuvrer au moteur et repartir progressivement au nouveau cap, ou encore se laisser dériver dans le vent; le planeur effectue alors un looping sous l'eau et se retrouve du côté désiré. C'est pour de telles manoeuvres, et pour prévenir les emmêlements, que l'on a prévu les émerillons tels que 22. La trainée du câble immergé 12, entre l'extension profilée 28 et le planeur, peut être diminuée par divers moyens. On a figuré des carénages 36 enfilés en chapelet sur le câble et auto-orientables gràce à de petits empennages 38. Gràce à de telles précautions, et à un dessin hydrodynamique soigné du planeur, on peut escompter une finesse hydrodynamique de l'ordre de 15 pour l'ensemble immergé, à comparer à la valeur de 10 expérimentalement obtenue avec le planeur aquatique semi-immergé. A titre d'exemple, on va décrire l'adaptation d'un tel planeur à un dirigeable de volume B- 20 000 m3. La trainée de celui-ci en vol libre rectiligne est sensiblement egale à 0,03 #VB/23 our une incidence de 100 il apparait une trainée F accrue et une portance F approximativement centrée x y à 20Z de la longueur à partir du nez de l'appareil. On a alors sensiblement: Fxw 0,07 4/LrVL V B F 3 0,22 4/pV B y et la finesse est ainsi de 22/7. Si l'appareil n'est pas spécialement renforcé, il parait raisonnable d'admettre pour F la valeur de la résistance à l'avancement à pleine vitesse y au moteur soit environ 40 m/s. La vitesse relative à l'air, en marche à la voile, atteint ainsi ou environ 30 noeuds. La force sur le câble est alors F g 21 000 Newtons. y Pour procurer cette force de retenue à environ 30 noeuds sous l'eau, au Cz valant l'unité, la surface du planeur doit être de 0 > 2 m2. Pour éviter les problèmes de ventilation on a avantage à majorer cette surface et passer par exemple â 0,5 m2, avec une envergure de deux mètres. Supposant le câble incliné à 309 sur l'horizontale, les finesses effectives sont de 2,6 pour le dirigeable et de 13 pour le planeur. On note i - Arc coti2,6 = 21,05e et ss = Arc cotg 13 r 4,40, d'où = 25,450 et tg (&alpha;+ss) 0,476. Le triangle des vitesses peut alors être construit dans l'hypothèse des finesses constantes ( Fig 4). On porte verticalement la vitesse du vent W, et l'arc capable de i*t . Les divers points du cercle correspondent à divers fonctionnement: le point A à la vitesse maximale soit 232 W, le point B à la vitesse en travers du vent soit 2,10 W, le point C à la meilleure remontée au vent soit 0 > 66 W. Ces performances sont supérieures à celles de très bons voiliers d'autant plus que le dirigeable profite en altitude de vents plus forts et plus réguliers. En conclusion, on procure au dirigeable, et éventuellement au cerf-volant, la possibilité d'une navigation au vent avec d'excellentes performances. On peut envisager des applications à la patrouille maritime, qui devient beaucoup moins limitée par la consommation de carburant. Des applications sportives ou publicitaires, par exemple des raids transocéaniques, peuvent également être prévues. REVENDICATIONS 1. Planeur aquatique, de symétrie bilatérale, attaché par un câble à un engin tracteur hors d'eau, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de gouverne dite de lacet agissant dans le sens de la rotation autour du câble. 2. Planeur aquatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une aile en dièdre, un fuselage et un empennage, et en ce que ledit câble est attaché au fuselage avec un déport à l'extérieur du dièdre, de manière à procurer la stabilité en roulis. 3. Planeur aquatique selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite gouverne de lacet est constituée par un volet articulé derrière l'empennage, son axe se trouvant dans le plan de symétrie et sa commande étant procurée par un automatisme électrique utilisant une mesure de la profondeur d'immersion dudit planeur. 4. Planeur aquatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de détection de la profondeur d'immersion est constitué par une mesure de la longueur mouillée sur le câble par l'eau salée. 5. Planeur aquatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite mesure de la longueur mouillée est obtenue au moyen de deux fils conducteurs fixés le long du câble isolé, et d'un dispositif de mesure de la résistance électrique entre ces deux fils. 6. Planeur aquatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen télécommandé de déplacement longitudinal du point d'attache dudit câble. 7. Planeur aquatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie immergée dudit câble est doté de carénages libres en rotation. 8. Planeur aquatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les appareils de télécommande et d'automatisme sont contenus dans une bouée auto-orientable interposée sur ledit câble dans sa partie émergée. 9. Ensemble constitué par un planeur aquatique selon l'une des revendications précédentes et par un dirigeable, reliés par ledit câble, celui-ci se trouvant attaché au dirigeable par l'intermédiaire d'une patte-d'oie réglable.