Brevet FR2586993A1 — publié le 19870313

La présente invention concerne une carene fractionnée de bateau ou, plus généralement, de tout engin de locomotion sur eau, y compris de planche à voile. Il est connu que les architectes et ingénieurs navals cherchent, pour atteindre des vitesses de plus en plus grandes, à réduire, par un déjaugeage approprié, la surface mouillée des carènes et donc le frottement dans l'eau. Toutefois, les carènes de l'art antérieur, ne peuvent pas subir un déjaugeage aussi satisfaisant que les engins à ailes marines ou foils, eux-mêmes limités en propulsion vélique, notamment. La présente invention vise, de ce fait à proposer des carènes à déjaugeage horizontal maximal. A cet effet, la présente invention concerne une carène fractionnée d'engin de locomotion sur eau, pourvue d'un plan de symétrie longitudinal et d'au moins un longitudinal s'étendant dans un plan longitudinal au moins parallèle au plan de symétrie, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux points bas extrêmes d'application de portance, à partir desquels s'étendent respectivement deux longitudinaux élémentaires. Dans un cas, les deux points bas sont situés dans un même plan au moins parallèle au plan de symétrie le long dtun longitudinal estrame rectiligne. Dans un autre cas, les deux points bas sont situés dans deux plans parallèles au plan de symétrie, respectivement. Le longitudinal de la carène de l'invention sera décrit dans une première configuration, la plus simple, est contenu dans un seul plan vertical, confondu avec le plan de symétrie longitudinal de la carène. Ce longitudinal, la base du système, s'détend dans un plan longitudinal vertical, et est caractérisé par le fait qu'il comporte dans ce plan au moins deux points bas eztrmes d'application de portance, contenus dans le même plan horizontal, à partir desquels s'étendent, respectivement, deux longitudinaux élémentaires identiques, au moins dans la partie statiquement immergeable de la carène. Ainsi, sous l'action d'une vitesse croissante, la ligne de flottaison horizontale de la carène de l'invention s'abaisse et, à la limite supérieure, au moins deux points bas, les deux points bas du longitudinal, restent encore dans l'eau, permettant à la carène de l'invention de se maintenir on équilibre longitudinal stable. Sn d'autres termes, la carène de l'invention peut subir un déjaugeage horizontal optimal, pratiquement celui de la limite théorique, ce qui, bien entendu est un gage de rapidité. Il faut noter ici que le fonctionnement longitudinal, dans la condition de translation énoncée des points bas de la carène entre deux plans horizontaux, ne peut être effectif que lorsque le centre de gravité de la carène est sens i- blement positionné, longitudinalement, à égale distance des plans, perpendiculaires au plan de symétrie longitudinal, contenant les points bas. Une autre caractéristique du longitudinal de la carène de l'invention est qu'il est conformé de sorte que chacun de ses longitudinaux élémentaires, identiques, aient un même angle d'incidence positif sur le plan horizontal, pour qu'en immersion statique, il présente une continuité, au moins sensiblement au-dessus de la flottaison de la carène dans une zone située en arrière du plan perpendiculaire au plan de symétrie longitudinal, contenant le (ou les) point bas avant et en avant du plan parallèle au premier, contenant le- (ou les) point bas arrière de la carène, sur une longueur variable en fonction du rapport poids/volume de la carène. Dans une forme de réalisation intéressante de la carène de leinvention, les deux points bas, de la première configuration du longitudinal retenu pour montrer le principe longitudinal de la carène, sont respectivement situés dans deux espaces limités par trois plans perpendiculaires au plan de symétrie longitudinal de la carène, dans le cas d'un espacement minimal des points bas, cest-à-dire lorsque les longitudinaux élémentaires, considérés en projection sur le plan horizontal, ont respectivement une longueur égale à L/2, L, étant la longueur totale de la carène. De ce fait, les deux points bas sont respectivement situés dans deux espaces limités par quatre plans perpendiculaires au plan de symétrie longitudinal, dans le cas d'un espacement longitudinal plus grand, de ces points, csest-à-dire lorsque les longitudinaux élémentaires sont plus petits que L/2, étant entendu que le premier longitudinal élémentaire est mesuré à partir du plan d'étrave et le second à partir de l'extrOme arrière de la carène, en projection dans le plan horizontal Soit, pour un espacement minimal des points bas, un plan d'étrave, un plan de maîtresse section arrière et un plan intermédiaire contenant le point M, milieu de la longueur de la carène et, pour un espacement plus grand, des points bas, un plan déprave, un plan de mattresse section arrière et deux plans intermédiaires, à égale distance et de part et d'autre du plan milieu de la carène. A partir des espaces définis des points bas, dans un plan vertical et dans le plan horizontal, on voit que le longitudinal de la carène peut être réalisé suivant plusieurs configurations dans le plan horizontal, dès lors que le fonctionnement longitudinal énoncé de la carène reste le tome, De même, tout aménagement ou adjonction, susceptible de favoriser son comportement hydrodynamique, n'est pas exclu du principe de la carène de l'invention. Ainsi, un seul longitudinal, contenu dans le plan de sy métrite longitudinal, donc une carène comportant deux portions identiques et symétriques dans le prolongement l'une de l'autre, adjacentes ou non, pourrait comporter, comme pour un monocoque conventionnel, nn lestage intérieur, ou extérieur, sous la forme d'une quille, porteuse ou non, pourvu que le centre do gravité de l'ensemble soit maintenu dans le plan longitudinal, sensiblement à égale distance des points bas. Ainsi, le longitudinal, dans une autre configuration de la carène de l'invention, peut comporter, par exemple, dans l'espace défini entre le plan d'étrave et un premier plan intermédiaire, un longitudinal élémentaire contenu dans le plan de symétrie longitudinal de la carène et, on arrière de celui-là, deux autre longitudinaux élémentaires, identiques au premier, au moins dans la partie statiquement immergeable de la carène contenus dans le deuxième ou le troisième espace, suivant qu'ils sont égaux ou plus petits que L/2, et contenus dans des plans verticaux parallèles entre eux et au plan de symétrie contenant le premier, de part et d'autre et à égales distances de celui Dans une autre forme de réalisation de la carène de ligne vention, elle comporte plusieurs portions de carène éldmen- taires identiques, comportant, chacune, un longitudinal élémentaire à l'intersection dune surface en pression et d'une surface en dépression, les longitudinaux élémentaires étant parallèles entre eux. Alors, chaque demi-carène de l'invention peut comporter un nombre pair ou impair de portions élémentaires. Dans le cas d'un nombre impair de portions, et si la carè ne de l'invention comporte plusieurs plans longitudinaux extrêmes eux-mêmes, c'est-à-dire s'étendant sur touts la longueur de la carène, il est préférable que la carène comporte latéralement, au delà de ces plans, d'autres portions élémentaires pour que les surfaces portantes de la carène soient continues et divergent depuis l'étrave jusqu'à la mattresse section arrière. Chaque portion élémentaire, de forme sensiblement tétra- édrique, suivant des droites ou des courbes, peut outre disposée d'un même côté du plan contenant son longitudinal élémentaire et parallèle au plan de symétrie de la carène, ou posséder comme plan de symétrie le plan contenant son longitudinal élémentaire et parallèle au plan de symétrie de la carène. La carène de l'invention est notamment bien adaptée à la propulsion vélique. Elle est de construction aisée. Elle ne peut couler que très difficilement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs formes de réalisation de la carène de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 représente schématiquement une vue en plan de dessous d'une première forme de réalisation de la carène de l'invention pour un espacement minimal des points bas. La figure 2 représente schématiquement une vue de face retournée de la carène de la figure 1, dans une configuration d'espacement minimal des points bas. La figure 3 représente schématiquement une vue arrière de la carène de la figure 1. La figure 4 représente schématiquement une vue de côté gauche do la carène de la figure 1. La figure 5 représente schématiquement une vue en plan de dessous d'une deuxième forme de réalisation de réalisation de la carène de l'invention. La figure 6 représente schématiquement une vue arrière d'une troisième forme de réalisation de la carène de l'invention. La figure 7 représente schématiquement une vue arribre dune quatrième forme de réalisation de la carène de l'invention. La figure 8 représente schématiquement une vue arrière d'une cinquibme forme de réalisation de la carène de l'invention, et La figure 9 représente schématiquement une vue arrière d'une sixième forme de réalisation de la carène de l'invention. La figure 10 représente schématiquement une vue arrière d'une septième forme de réalisation de la carène de l'invention. La figure 11 représente schématiquement une vue de dessous de la septieme forme de réalisation de la carène de l'in- vention, pour un espacement longitudinal des points bas plus grand que L/2. La figure 12 montre schématiquement une vue longitudinale générale de la carène pour un espacement des points bas plus grand que L/2. Les figures 13I à 13VI montrent schématiquement six dispositions longitudinales de base de la carène de l'invention, pour un espacement minimal des points bas. Les figures 14I à 14VI montrent schématiquement six dispositions longitudinales de base de la carène de l'invention, pour un espacement longitudinal des points bas. plus grand que L/2. La figure 15 montre schématiquement le positionnement lon- gitudinal, par rapport aux points bas B1, B2, dans un cas de figure où le longitudinal élémentaire a une longueur de L/4 mesurée dans le plan horizontal H, da centre de gravité G. La carène de la figure 8 comporte deux plans longitudinaux extrêmes avec des portions élémentaires toutes symétriques. La carène de la figure 9 comporte quatre plans longitudinaux extrêmes avec des portions élémentaires toutes asymétriques. De façon générale, et vue de dessous, la carène de l'inven- tion se compose de portions élémentaires de carène, toutes identiques ou dont certaines sont de surface moitié de celle des autres, ces portions dans chaque demi-carène étant disposées les unes à côté des antres selon un pas longitudinal égal à leur longueur et/ou un pas transver- sal égal à leur largeur, dans le cas d'un espacement longitudinal minimal des points bas. L'espacement étant proportionnellement plus important longitudinalement et laté raclement en fonction d'un espacement longitudinal des points bas plus grand que L/2. Considérant les figures 1-4, il est représenté très sché- matiquement une carène 1, conformée pour subir un déjaugea- go horizontal équilibré de la masse déplacée, pratiquement limite, afin de diminuer au maximum a surface mouillée dynamique et augmenter ainsi sa vitesse. La carène 1 possède un plan de symétrie longitudinal 2 et deux plans longitudinaux extrêmes 3, 4, parallèles au plan 2. Dans chacun des plans 3, 4, la carène comporte, au même niveau, deux points bas extrêmes d'application de portance 3, 6 et 7, 8. A partir de ces points bas, s'étendent, dans les plans longitudinaux extrOmes, les longitudinaux élémentaires 9, 10 et 11, 12, respectivement. Les points bas 6, 8 sont disposés dans un plan de maitres- se section arrière, les points bas 5, 7 dans un plan de maîtresse section intermédiaire, les longitudinaux 9, 10 ayant leurs extrémités opposées à leurs points bas 5, 6 dan. un plan d1 étrave de la carène 1. Le plan intermédiaire est à égales distances du plan de maîtresse section arrière et du plan d'étrave, dans le cas d'un espacement minimal des points, ces trois plans étant perpendiculaires au plan de symétrie 2. Les longitudinaux 9-12 sont parallèles entre eux et s'étendent depuis leurs points bas respectifs jusqu'au plan supérieur horizontal de la carène, ici celui des livets 20, 21, de plus grande largeur et longueur. La carène ainsi décrite est remarquable par le fait que, dans chaque plan longitudinal extrême 3, 4, elle présente, entre le plan de maîtresse section intermédiaire et le longitudinal élémentaire s'étendant en arrière de ce plan, un espace vide, au-dessus de la ligne de flottaison, provoquant une rupture de poussée aussi bien hydrostatique qu'hydrodynamique. La carène 1 comporte des portions de carène élémentaires identiques, construites sur les longitudinaux élémentaires, dans le prolongement l'un de vautre ou. parallèles entre eux, ces longitudinaux séparant, chacun, une surface 13 destinée à être en pression et une surface 14 destinée à être en dépression. Sur la figure 1, on voit bien les surfaces en pression de ces portions élémentaires 13, 15, 16, 17, 18, 19. Les portions 13, 15 sont dans le prolongement l'une de lsautre, parallèlement au plan de symétrie 2, tout comme les portions 16, 17. La carène des figures î-4 comporte donc deux plans longitu dinaux extrêmes et, en l'occurrence trois portions élémen- taires par demi-carène Au-delà de ces plans longitudinaux extrtmes, et latéralement, la carène 1 comporte en effet une portion élémentaire 18, 19 de chaque cté, adjacente J la portion 13, 16, pour que les surfaces portantes de la carène soient continues et divergent depuis le plan d'étrave jusqu'au plan de maîtresse section arrière. Chaque portion élémentaire a une forme sensiblement tAtra- dorique, dont la base est disposée dans le plan de maî- tresse section arrière, pour les portions 139 16, 18, 19, ou dans le plan de maîtresse section intermédiaire, pour les portions 15, 17, disposée d'un même côté du plan contenant son longitudinal élémentaire et parallèle au plan de symétrie 2. Chaque portion élémentaire est construite sur des couples, non représentés, à l'exception du couple de base de mat- tresse section, représenté très schématiquement, parallèles entre eux. Dans l'exemple des figures 1-4, ces couples s'appuyent, depuis l'arrière, sur une portion de surface hélicoidale 22 convergente de l'arrière vers l'avant et qui se prolonge par une portion de surface dans le plan longitudinal extrême associé. La carène 1 présente, entre ses deux plans longitudinaux extrêmes internes 3, 4, un canal inférieur 23. Ce canal améliore la stabilité latérale de la carène. Lors de son déjaugeage, la carène 1 subit un mouvement ascensionnel harmonieux, sans pivotement longitudinal ou latéral autour de son centre de gravité. On vient de décrire une forme de réalisation de carène dont les plans longitudinaux extrtmes contiennent chacun deux points bas. Ils pourraient en contenir plus mais la solution à deux points bas est de loin préférée. De même, il ntest pas nécessaire que ces points bas soient exactement situés dans les plans de maîtresse section puisque géométriquement ils peuvent occuper respectivement n'importe quel emplacement sur les longitudinaux élEmen- taires à l'intérieur des espaces précédemment définis, dès lors que le positionnement longitudinal du centre de gravité du système reste à égale distance de ces points. En effet, les points bas des portions de carène élémentaires peuvent outre en avant de leurs plans de maîtresse section respectifs, pour améliorer, par exemple, l'écou- lement. Dans ce cas, et avantageusement, on peut conformer les portions élémentaires de carène, en arrière de leur point bas, comme un bord de fuite d'aile d'avion La stabilité de la carène conduit à un rapport longueur/ hauteur qui ne doit pas entre quelconque, mais laissé à l'appréciation des hommes de l'art, dans la mesure où il est sensiblement le m8me que pour les carène conven- tionnelles. Quant à la largeur de chaque portion de carène élémentaire, perpendiculairement au plan de symétrie longitudinal, elle est déterminée par l'angle d'ouverture des livets, c'est-à-dire l'angle de pénétration de la carène, par rapport à la longueur ou longitudinal élémentaire en projec- tion dans le plan horizontal. Chaque portion de carène élémentaire peut être asymétrique, comme dans le cas des figures 1-4, ou posséder comme plan de symétrie le plan parallèle an plan de symétrie de l'en- semble de la carène et contenant son longitudinal élémen- taire. Dans le cas de la carène de la figure 5, il est prévu deux portions élémentaires symétriques 30 et 31 et deux portions élémentaires asymétriques 32, 33, de sur +ace moitié de celle des portions 30, 31, pour que ici les livets 34, 35 soient continus et divergents depuis l'avant vers l'arrière, au moins jusqu'à la flottaison. Il faut noter ici que la carène de l'invention peut avoir, au départ, une forme triangulaire (fig. 5) ou trapézoïdale (fig. 1), selon que le plan de symétrie de l'ensemble de la carène est également un plan longitudinal etrme ou non. D'ailleurs, même une carène a priori trapézoïdale peut entre rendue triangulaire par un carénage avant approprié, pour améliorer la pénétration dans l'air et dans la vague On a décrit, en référence aux figures 1-4, des portions de carène élémentaires à couples appuyés sur une portion De surface hélicoïdale. Cette caractéristique n'est bien entendu pas limitative de l'invention.La surface en dépression pourrait être ainsi totalement plane, parallèle au plan de symétrie de la carène, ou non. De même, la surface en pression des portions élémentaires de la carène pourrait, elle aussi, être vrillée. Bulle pourrait aussi autre bombée vers l'extérieur, avec, au demeurant* une azote curviligne de cassure en surface, s'étendant dans le plan do déplacement du point d'application des forces, auxquelless est soumise la portion élémentaire de carène considérée, et passant par le point bas associé. Les cou ples pourraient titre concaves ou convexes. Les surfaces en pression et les surfaces on dépression peuvent aussi être agencées pour se couper, au niveau du point bas associé de la portion élémentaire de carène considérée, ou en arrière de ce point bas. Les longitudinaux élémentaires pourraient ne pas être rec tilignss, maus curvilignes, par exemple en arc de cercle. La carène de l'invention peut comporter un nombre pair ou impair de plans longitudinaux extrêmes. Dans le cas d'un nombre pair n de longitudinaux, et de deux points bas par plan longitudinal extrOme, le nombre de portions élémen- taires de carène formant la carène, pour que ses surfaces portantes soient continues et convergent de l'arrière vers lavant, est égal à à 2 n+ 2. Dans ce cas toujours, toutes les portions de carène sont asymétriques. On notera que la carène de la figure 5 par exemple, comporte un seul plan longitudinal extrême et deux portions de carène symétriques, mais qu'on pourrait la considérer comme comportant deux plans longitudinaux extrêmes confondus, avec des portions de carène asymétriques accolées. La carène de la figure 6, comporte deux plans longitudi naux extrêmes séparés par un canal. La carène de la figure 7 ne comporte qu'un plan longitudinal extrOme, au demeurant de symétrie, et des portions élémentaires symétriques. Revendications 1. Carène fractionnée d'engin de locomotion sur eau, pourvue dlun plan de symétrie longitudinal (2) et d'au moins un longitudinal s'étendant dans un plan longitudinal au moins parallèle au plan de symétrie, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux points bas extrêmes d'application de portance (5, 6; 7, 8), à partir desquels s'étendent respectivement deux longitudinaux élémentaires (9, 10; 11, 12). 2. Carène selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux points bas sont situés dans un mSme plan au moins parallèle au plan de symétrie, le long dun longitudinal extrême rectiligne. 3. Carène selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux points bas sont situés dans deux plans parallèles au plan de symétrie, respectivement. 4. Carène selon lune des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les deux points bas (3, 63 7, 8) sont respectivement situés dans deux espaces délimités par trois plans perpendiculaires au plan de symétrie (2), un plan dlétraveS un plan de maîtresse section arrière et un plan intermédiaire, à égales distances des deux autres. 5. Carène selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les deux points bas (5, 6; 7, 8) sont disposés sensiblement dans le plan de maîtresse section arrière et dans le plan intermédiaire, respectivement. 6. Carène selon l'une des revendications 1 à 5, caractEri- sée par le fait quelle comporte plusieurs portions de carène élémentaires identiques (13-19), comportant, chacun, un longitudinal élémentaire (9-12) A l'intersection d'une surface en pression (13) et d'une surface en dépression (14), les longitudinaux élémentaires étant parallèles entre eux. 7. Carène selon la revendication 6, caractérisée par le fait que chaque demi-carène comporte un nombre pair de portions élémentaires. 8. Carène selon la revendication 6, caractérisée par le fait que chaque demi-carène comporte un nombre impair de portions élémentaires. 9. Carène selon la revendication 8, caractérisée par le fait quelle comporte plusieurs plans longitudinaux estrt- mes (3, 4) et, latéralement, au-delà des plans longitudinaux extérieurs, d'autres portions élémentaires (18, 19) pour que les surfaces portantes de la carène soient oonti- nues et divergent depuis l'étrave jusqu'à la mattres6e section arrière. 10. Carène selon lune des revendications 6 à 9, caracte- risée par le fait que chaque portion élémentaire est tdtra- édrique et disposée d'un même côté du plan contenant son longitudinal élémentaire et parallèle an plan de symétrie de la carène 11. Carène selon l'une des revendications 6 à 9, caracté- risée par le fait que chaque portion élémentaire (30) est tétraédrique et possède comme plan de ymétrie le plan contenant son longitudinal élémentaire et parallèle an plan de symétrie de la carène 12. Carène selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait qu'elle présente, entre chaque plan de maîtresse section intermédiaire (7) et le longitudinal élémentaire (12) s'étendant en arrière de ce plan, un espace vide de rupture de poussée.