Brevet FR2587675A1 — publié le 19870327

AILERONS A PROFIL REVERSIBLE CONCAVE ET CONssEXE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTON : a) - ailes porteuses - mats-ailes de voiliers; - pales aériennes; b) - quilles de voiliers ; c) - safran de gouvernails ; d) - dispositifs antiroulis ; e) - propulseurs, hélices à 2 sens de rotation. Ces ailerons a profils réversibles interessent tous mobiles se mouvant dans un fluide par exemple aeronefs (air) et bateaux (eau). ETAT DE LA TECHNIQUE L'aileron le plus simple est forme par un plan (1) se dépla çant dans le fluide (2) (Fig. 1). L'aérodynamique ou l'hydrodyna- mique est très mauvaise. I1 se créent des turbulences, qui entraî- nent une resistance à l'avancement et une mauvaise portance. Une amelioration (Fig. 2) est constituée par un aileron (3) ayant une face plane (4) et l'autre convexe (5). Le profil optimal (6) est formé par une face concave (7) (intrados) et une face convexe (5) (extrados). I1 donne une traînée minimale et une portance maximale (Fig. 3). C'est le cas largement etudié des ailes d'avion qui reçoivent la poussée de l'air sur leur face inferieure. Mais, il existe des cas où les ailerons reçoivent la poussée du fluide tantôt sur une face, tantôt sur l'autre. Dans le cas d'une quille ou d'un gouvernail de bateau, les profils utilisés jusqu'à présent sont symétriques et pisciformes (Fig. 4). Le profil idéal concave-convexe ne pouvant être utilisé, l'aileron reçevant la pression de l'eau tantôt d'un côté tantôt de l'autre, suivant la marche du bateau. DESCRIPTION DE L'INVENTION La presente invention a pour but de palier cet inaonvénient et de réaliser un aileron presentant automatiquement un profil idéal, choisi a La construction et optimalise en fonc tion de son utilisation. ~ L'aileron présente dans tous les cas les caractéristiques suivantes -1 Une forme creuse (8) deformable, constituée d'une seule pièce ou de deux plaques symetriques par rapport a son plan médian et formant un volume étanche/g).ER constitue la partie extérieure de l'aileron (Fig. 5) -2 Un squelette rigide (10) indeformable, solide, ayant la forme de l'aileron, mais presentant des flancs plans ou concaves, perçés de trous (11) pour relier les deux faces entre-elles (Fig.6) -3 Un fluide remplissant l'enceinte souple et déformable.Ce fluide pouvant être un gaz (cas d'une aile aérienne) ou un liquide (cas d'un aileron immerge dans l'eau).(12) Il passe d'une caviez à l'autre par des trous (II) ou par ane tubulure (I4) Pig, 5-6 - 8 -4 Eventuellement, si le squelette est formé d'un aileron ayant ses deux faces planes, de pistons (13) jouant librement dans les trous du dit aileron-squelette (10) et possedant des têtes d'épaisseurs variables, pour obtenir un profil pisciforme au repos et concave-convexe au travail (Fig. 7).Les pistons ont pour but de remplacer le fluide leurs ddplacements déterminent les courbures concave et convexe des deux parois déformables de l'aileron, la fixation et l'ésanchéisé des parois ne sont nécessaires que sur les bords d'attaque et de fuite de aileron, -5 La quantité de gaz ou de liquide peut varier en remplissant (I2) plus ou moins le volume de l'aileron, on utilise une tubulure reliant les deuil cavités latérales, possédant une pompe, une (14) saureet un orifice de remplissage (Pig.8) -6- -Dan-s le cas intéressant une quille de bateau a voiles, le squelette doit être massif et lourd (fonte, acier, plomb, etc...). Le liquide peut être d'une densite supérieure à l'eau, soit par solution saline (NaCl ou CaCl2) soit par utilisation de liquides organiques halogénés. Dans le eas intéressant les ailes aériennes, les mats-ailes de bateaux, le squelette doit être très léser (matériaux composites résines + fibres > alliages d'aluminium etc...) le fluide est un gaz. -7- Les formes de l'aile ainsi obtenue peuvent être très diverses: -vue de profil: rectangulaire, parallélogrammique, trapèzoï- dale et:... A -vue de dessus :formaat un plan épais, ou deux faces concaves. Les parois souples prenant la forme bi-convexe au repos. Le sque lette peut présenter un renflement en hautet en bas permettant un effet de galbord (15) et un effet de saumon de lest.(16) (Fig..9) -8 Dans le cas d'ailerons de bateaux.la ou les parties souples se-ront avantageusement constituées par des élastomeres possédant une hydrophobie et une antiadhérence naturelles,comme les élas tomeres orgahosiliciques ou les élastomères et matieres fluorées, pour éviter l'emploi de péintures dont l'accrochage peut être. aléatoire. FONCTIONNEMENT : Prenons l'exemple d'une quille de voilier. Le bateau avance par action du vent sur ses voiries, la force vélique du vent se décompose en une force propulsive et une poussée de dérive per pendiculaire au bateau. Pour empêcher a derive, le bateau doit avoir un aileron de quille, fonctionnant comme une aile d'avion. C'est le profil concave-convexe qui offre les meilleures performances. Le bateau reçevant le vent tantôt sur babord, tantôt sur tribord, les ailerons de quille utilisés jusqu'a maintenant étaient symétriques et pisciformes. La presente invention a pour but de dater les voiliers d'ailerons antidérives et de safrans, dont les profils sont concavesconvexes, améliorant ainsi leurs performances et permettant aux voiliers de faire un meilleur cap par rapport à la direction du vent. L'aileron reçoit la poussée de l'eau (17) sur une face, son flanc interieur (18) (intrados) se trouve plaqué sur son architecture-squelette (19) et épouse son profil concave. Comme l'aileron est rempli de liquide (20), l'autre flanc se trouve automatiquement repoussé à l'extérieur (21) et prend un profil convexe (extrados) (Fig. 10) Au virement de bord, l'aileron reçoit la poussée de l'eau sur son autre face et ainsi la forme de son profil s'inverSe automatiquement. Au repos ou en cas de marche au moteur l'aileron reprend sa forme symétrique. APPLICATIONS INDUSTRIELLES Les ailerons à profil réversible concave / convexe trouvent des applications nombreuses dans les cas ou la charge supportee par l'aileron est exercee tantôt sur l'une ou tantôt sur l'autre face. Dans la marine de plaisance la construction de quilles, de safrans, de gouvernails, de mâts-ailes , en utilisant ce procédé, conduirait à la conception de bateaux plus performants grâce au meilleur hydrodynamisme et a la meilleure portance des ailerons. Ces voiliers auraient un meilleur cap au près et une vitesse accrue. Dans le cas d'helices, les pales réversibles permettraient une efficacité identique dans les deux sens de rotation. Cas de propulseurs de navires de ventilateurs réversiblesr de bulbes Itrgdro-élec-triques réversibles etc... REVENDICATIONS 1 Dispositif pour l'amélioration des ailerons en mouvement dans les fluides et devant recevoir la pression tantôt sur une face, tantôt sur l'autre, caractérisé par le fait que les meilleurs per forlances de l'aileron sont obtenues par changement automatique de son profil, par simple pression du fluide. Il se forme un profil dont une face est plane ou concave et l'autre face convexe, ceci de manière réversible. La partie extérieure de l'aileron est réalisée en totalité en matériaux souples, ou en materiaux rigides, en ce qui concerne le bord d'attaque, le bord de fuite, les ex tremités et en matériaux souples en ce qui concerne les flancs. La partie interieure de l'aileron (squelette) est plane-plane ou concave-concave. Il existe donc une cavité de chaque c & é de I'ai- -leron, formée par le volume compris entre la paroi souple et le flanc du squelette. Ces cavités sont remplies ivec " fluide ou avec des pistons mobiles.Le fluide passe d'une cavité à l'autre du squelette par des trous-ou par une tubulure reliant les deux cavités e La pression reçue sur la face interne de aileron plaque la paroi diformable suoe la courbure du squelette, le liquide passe dans la cavets externe de Itaileronv Si le squelette possède deux faces planes, l'effet de concavité et de convexité est obtenu par des pistons se mouvant dans les trous de celui-ci. Les differences~d'epaisseur des te- tes des pistons donnent la forme du profil. Dans ce cas, l'etan- cherté de l'ensemble n'est pas nécessaire. -2 Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par un squelette rigide, construit en matériaux legers tels que le bois ou les composites fibres-plastiques ou bien lourds, dans le cas des ailerons de bateau tels que les métaux, fonte, aciers, aluminium, etc.* Ce squelette possède un profil symétrique par rapport au plan longitudinal de l'aileron. Les faces sont soit concaves soit planes. -3 Dispositif selon la revendication (2) caractérise par le fait que le squelette est perce de trous de part en part, permettant la circulation du fluide de chaque côté de l'aileron. -4 Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par une gaine souple, étanche et solide, permettant une déformation des parois par la poussée du fluide en mouvement et permettant aux flancs de l'aileron d'avoir des courbures variables. -5 Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par deux parois souples, -fixées de façon étanche sur les flancs du squelette, permettant une déformation des parois par la poussée du fluide en mouvement -6 Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par le remplissage de l'enceinte formée -entre les parois couples et le squelette avec un gaz ou un liquide. -7 Dispositif selon la revendication (6) caracterise par le fait que le liquide peut avoir une densite supérieure a celle de l'eau par utilisation de sels dissout ou de liquidesorgani ques,halogénes. -8 Dispositif selon la revendication (4) caractérisé par le fait que les parois souples sont constituees par des élastomè- res toilés ou non, par des matières plastiques ou autres-ma- tériaux permettant une deformation. Dans. le cas de bateaux, les produits hydrophobes et astiaak4rentst tels que les organosiliciques ou les matières fluorées seront utilises préfé- rentiellement pour obtenir un effet contre les 3aLissures, ,-9 Dispositif selon la revendication (I) caractérisé par le fait que le squelette ne possède pas de trous et que la mise en relation des deux volumes lateraux se fait dans ce cas a l'aide d'une tubulure extérieure avec une pompe et une vanne. Ce qui permet de moduler à volonté la forme concave-convexe du profil. -10 Dispositif selon la revendication (1) permettant la transformation de la courbure des côtés de l'aileron, obtenue par le déplacement de pistons mobiles, passant par les trous pratiqués dans le squelette double-plan. L'épaisseur des têtes de ces pistons et la longueur de leurs déplacements determinent le profil de l'aileron.