Brevet FR2630082A1 — publié le 19891020

DISPOSITIF MOTEUR HYDRODYNAMIQUE POUR CORPS FLOTTANT La présente invention concerne le domaine technique de la propulsion de corps flottants et elle vise, plus particulièrement, ceux des dispositifs utilisant l'énergie des vagues pour assurer La propulsion de tels corps. Des dispositifs du type ci-dessus sont connus par la technique antérieure. A titre d'exemples, ils ont fait l'objet de publications par les brevets US 2 021 815, 2 367 765 et par le brevet français 2 408 517 (78-31 881). De tels dispositifs sont, dans tous les cas, constitués de manière à comprendre au moins un panneau immergé, en forme d'aile, pouvant, généralement, être animé d'un déplacement angulaire alternatif par rapport a un axe sensiblement horizontal occupant une direction perpendiculaire à celle d'avancement du corps flottant. La mobilité du panneau par rapport à l'axe peut être assurée par rotation sur un axe porteur ou, encore, par flexion relative. Dans tous les exemples de réalisations données, le panneau immergé est porté par le corps flottant pour être situé sensiblement à l'aplomb de ce dernier ou, encore, à proximité de La poupe. Les explications données pour justifier l'action propulsive hydrodynamique d'un tel dispositif s'appuient sur le fait que la houle génère des déplacements sensiblement verticaux alternatifs d'au moins la couche supérieure du milieu liquide, en raison du déplacement reLatif des vagues ainsi formées par rapport au corps flottant. Il est soutenu que le passage d'une vague, par rapport au corps flottant, fait intervenir une première phase d'élévation du niveau liquide sollicitant le panneau hydrodynamique en pivotement vers le haut générant une force résultante dont la composante horizontale est responsable d'une poussée propulsive appliquée au corps flottant.Après le passage du sommet de vague, le défilement de cette dernière génère un abaissement du niveau liquide responsable dcun infléchissement vers le bas du panneau hydrodynamique qui, pour les mêmes raisons que celles précédemment soutenues, produit une poussée propulsive dans Le même sens. En réalité, la justification ainsi donnée ne procède que d'une approche théorique du phénomène de la houle et s'avère, en pratique, erronée. il faut, en effet, garder à l'esprit que si le mouvement vertical du milieu liquide se produit effectivement avec un passage relatif d'une vague, le milieu liquide la constituant peut être divisé en colonnes ou volumes liquides d'orientation verticale. Les molécules d'eau sont soumises à un déplacement vertical d'amplitude égale au sein d'une même colonne mais différente pour deux colonnes. A supposer que la section d'une telle colonne puisse être grossièrement assimilée à la surface occupée par le panneau hydrodynamique, on conçoit que si le milieu liquide est sollicité en déplacement ascendant lors de l'approche d'une vague par rapport au corps flottant, toute la colonne correspondante subit le même déplacement qui est, aussi, imposé au corps flottant, au moins pour la partie de ce dernier située à l'aplomb du panneau hydrodynamique. En d'autres termes, le corps flottant est simultanément sollicité par le déplacement de la colonne liquide et il n'existe, alors, que peu ou pas de déplacement relatif du milieu liquide entre le corps flottant et le panneau hydrodynamique. Cette absence de déplacement relatif est responsable de l'absence de pivotement ou d'infléchissement du panneau hydrodynamique qui, dans le meilleur des cas, ne peut être soumis qu a un très faible déplacement d'amplitude très limitée incapable de générer une action propulsive efficace. C'est la raison pour laquelle, il peut être considéré qu'aucun dispositif ainsi conçu n'a encore été pratiquement mis en service. En effet, si dans le meilleur cas d'implantation, eu égard à la longueur entre proue et poupe du corps flottant, le panneau immergé peut être faiblement sollicité en pivotement autour de l'axe sensiblement horizontal, un tel déplacement est très rapidement amorti des que la composante propulsive se trouve opposée à une force de réaction ou d'inertie. La présente invention a pour objet de proposer un nouveau dispositif moteur hydrodynamique prenant, justement, en compte les lacunes de l'art antérieur pour permettre l'implantation ou l'adaptation, à un corps flottant sur un milieu liquide, d'un dispositif moteur hydrodynamique réellement capable de transformer, automatiquement, l'énergie des vagues pour transmettre au corps flottant une action propulsive dont la valeur dépend de l'amplitude de pivotement et de la surface d'un panneau hydrodynamique immergé. Pour atteindre cet objectif, l'objet de l'invention est caractérisé en ce que le panneau est monté sur une structure porteuse liée au corps flottant par un axe qui se trouve éloigné, sur la direction d'avancement, du centre de flottaison dudit corps flottant en étant situé à une distance de l'une des extrémités de ce dernier inférieure à la longueur d'onde moyenne de la houle animant le milieu liquide. L'invention vise, également, un corps flottant muni d'un dispositif moteur hydrodynamique selon l'invention. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. I est une élévation schématique du dispositif de l'invention adapté à un corps flottant. La fig. 2 est une vue en plan prise sensiblement selon la ligne 11-11 de la fig. 1. Les fig. 3 à 5 sont des élévations en coupe montrant différentes possibilités de réalisation de l'un des éléments constitutifs de l'objet de l'invention. La fig. 6 est une vue schématique illustrant une autre forme d'adaptation du dispositif de l'invention. Les fig. 7 et 8 sont des vues schématiques montrant différentes possibilités d'adaptation du dispositif. L'exemple illustré par les fig. 1 et 2 s'applique à l'adaptation du dispositif moteur hydrodynamique selon l'invention à un corps flottant 1 représenté sous la forme d'un bateau du type à moteur. La forme de ce bateau n'est donné qu'à titre illustratif, car le dispositif moteur hydrodynamique selon l'invention doit être considéré comme adaptable à tout type de coque, de carène, de corps ou d'engins flottants à vocation de plaisance, de voyage, de transport, de survie, etc. Le dispositif moteur hydrodynamique, désigné dans son ensemble par la référence 2, comprend une structure 3, dite porteuse, s'étendant parallèlement à la direction d'avancement du corps et liée à ce dernier, de préférence mais non obligatoirement, par une articulation 4 d'axe horizontal. L'articulation 4 est, de préférence, prévue entre l'une des extrémités de la structure 3 et la coque, la quille, l'étambot ou partie analogue du corps flottant 1, lorsque la structure 3 est disposée à partir de la poupe de ce dernier. Il doit être considéré qu'une disposition équivalente pourrait intervenir en adaptant la structure porteuse 3 à partir de la proue du corps flottant 1. La structure porteuse 3 est du type poutre située, dans le présent exemple, dans un état d'immersion permanente. La partie terminale de la poutre 3, opposée au corps 1, est liée à un flotteur 5, soit de façon rigide, soit de façon articulée. Le flotteur 5 est choisi pour posséder un tirant d'eau sensiblement du même ordre que celui du corps flottant 1. De cette manière, la structure porteuse 3 s'étend sensiblement horizontalement. Il doit être considéré qu'une variante de réalisation pourrait consister à adapter la structure porteuse 3 rigidement à la quille du corps flottant 1, de maniere qu'elle s'étende de façon sensiblement horizontale. Dans un tel cas, l'autre partie terminale de la structure porteuse 3 est dépourvue du flotteur 5. Selon une disposition de l'invention, la structure porteuse 3 assure le support d'au moins un panneau hydrodynamique 6. située sur un axe x-x', sensiblement horizontal, occupant une direction perpendiculaire à celle d'avancement du corps flottant schématisée par les lettres y-y'. L'axe x-x' est situé sur la structure 3, de telle manière qu'il se trouve éloigné, sur la direction d'avancement, du centre de flottaison CF du corps flottant 1, tout en étant situé à une distance d de l'une des extrémités dudit corps, en l'occurence la poupe, qui est inférieure à la longueur d'onde moyenne L de la houle animant le milieu liquide. Dans une disposition avantageuse, la position de l'axe x-x' est située par rapport au centre de flottaison CF à une distance d de ce dernier voisine de la demi-longueur d'onde L.La position de l'axe x-x' peut être déterminée, a priori, ou encore et, de préférence, être adaptable le long de la structure porteuse 3 par l'intermédiaire de moyens d'entraînement en déplacement susceptibles d'être commandés à distance Le panneau 6 est réalisé pour présenter, selon la fig. 3, sensiblement la forme d'une aile dont le bord d'attaque est situé vers l'avant du sens de déplacement. Le panneau 6 peut être monobloc ou constitué par deux demi-ailes 6a. Dans tous les cas, le profil de l'aile est du type biconvexe symétrique, de manière à générer des réactions identiques selon le mouvement relatif ascendant ou descendant du milieu liquide dans lequel il est immergé. Le panneau 6 peut être fixe, rendu mobile ou, encore, flexible. La fig. 3 montre un exemple d'adaptation d'un panneau 6 qui peut être rigide sur l'axe x-x' ou, encore, rendu mobile sur cet axe par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage et d'amortissement 7, mécanique ou hydraulique. Dans le cas de montage mobile sur l'axe x-x', il est avantageux de disposer le centre de poussée Cp du panneau à une distance L en arrière de l'axe x-x', de manière à augmenter la composante horizontale de poussée en inclinant le panneau 6 par le dispositif 7 d'un côté ou de l'autre du plan hor-izontal p-p'. Dans un tel cas, le panneau 6 est monté à rotation sur des tourillons 7 ou analogues matérialisant l'axe x-x'.Le panneau 6 peut, éventuellement, être associé à un système élastique accordé 8 déterminant son retour en une position neutre dans laquelle la corde du profil se trouve, alors, alignée avec la direction relative d'avancement au sein du milieu liquide. La fig. 4 montre une autre disposition avantageuse selon laquelle le panneau 6 comprend un ou plusieurs segments 61, 62 articulés à la suite les uns des autres sur des axes 81 et 82. La fig. 5 montre un exemple de réalisation selon lequel le panneau 6 est constitué par un élément en matière déformable élastiquement ancré sur une traverse porteuse 9 matérialisant l'axe x-x'. Dans un tel cas, la mobilité du panneau, par rapport au milieu ambiant, est procurée, non pas par rotation autour de l'axe x-x', mais par un fléchissement propre du panneau selon les flèches f1 ou f2, de part et d'autre de sa position neutre. Ces différentes structures ne sont pas limitatives et peuvent être combinées entre elles. Les dispositions structurelles, décrites ci-dessus, permettent de constater que le panneau hydrodynamique 6 est situé à distance du centre de flottaison CF du corps 1 et a distance de l'une des extrémités de ce dernier, une telle distance d étant inférieure à la longueur d'onde moyenne L de la houle. De cette façon, le panneau hydrodynamique 6 ne se trouve pas situé dans le même milieu liquide vertical que tout ou partie du corps flottant 1 et subit l'influence d'un déplacement relatif intervenant entre les deux colonnes liquides ainsi séparées. A titre d'exemple, dans le cas de la fig. 1 et à supposer que le sommet d'une vague V soit animé d'un déplacement dans le sens de la flèche f3, on conçoit que le corps flottant 1 sera sollicité, par cette vague, en déplacement descendant dans le sens de la flèche f4. Simultanément, la colonne liquide, dans laquelle se trouve situé le panneau 6, sera sollicitée en déplacement ascendant selon la flèche f5 en raison de l'approche de la vague successive V. Le panneau hydrodynamique 6 sera, alors, sollicité en pivotement dans le sens de la flèche f1, s'il est monté mobile sur l'axe x-x' jusqu a sa position de bute assimilable à la position fixe occupée par un panneau 6 non mobile.Le panneau 6, dans tous les cas, se trouve lié au mouvement descendant selon la flèche f4 du corps flottant, tout en subissant le déplacement relatif ascendant de la colonne liquide qui l'entoure. Ce déplacement relatif crée une poussée C1 dans le sens de déplacement du corps 1. Un phénomène inverse de même relation se produit lorsque le corps flottant 1 est soumis à un déplacement ascendant par la colonne liquide le portant, alors que, simultanément, le panneau hydrodynamique 6 est solticité en déplacement descendant par la colonne liquide dans laquelle il est situé, ces déplacements relatifs intervenant lorsque le corps flottant 1 passe, par exemple, d'un creux de vague à la crête d'une vague suivante. L'efficacité de la poussée propulsive C1 dépend, bien entendu, de facteurs divers, tels que la profondeur d'immersion, la surface du panneau 6, ainsi que la distance optimale de l'axe x-x' par rapport au centre de flottaison CF. Il doit être considéré que le panneau 6 peut être disposé pour que son bord d'attaque soit orienté à l'opposé de ce qui est représenté au dessin. Dans un tel cas, l'action propulsive est fournie dans le sens marche arrière du corps flottant. La fig. 6 illustre un développement de l'implantation du dispositif par rapport à un corps flottant 1. Dans cet exemple, la quille du corps flottant est pourvue d'une structure porteuse 3 s'étendant parallèlement à la direction d'avancement selon la flèche f3 et faisant saillie de part et d'autre de la proue et de la poupe du corps flottant 1. La structure porteuse 3 porte, dans un tel cas, à chaque extrémité un axe x-x' supportant un panneau hydrodynamique 6 et 6,. Le déplacement relatif d'une vague, par rapport au corps flottant, permet de générer, par I1 intermédiaire des deux panneaux hydrodynamiques, deux actions propulsives qui sont appliquées au corps flottant 1 par la structure porteuse 3. Dans un tel cas, les axes x-x' sont situés, par rapport au centre de flottaison CF, à des distances d, égales ou différentes. La fig. 7 montre qu'il est possible de lier deux corps flottants 1 et la avec une seule structure 3 au moyen d'articulations 4 et 4a. La structure 3 peut, alors, porter plusieurs axes x-x' parallèles les uns aux autres, par exemple deux, supportant autant de panneaux 6 et 6' et répondant, toujours, aux conditions d'implantation décrites précédemment. La fig. 8 illustre une autre variante de réalisation selon laquelle la structure porteuse 3 est du type émerge et possède une sous-structure 31 assurant une immersion permanente de l'axe x-x' portant le panneau hydrodynamique 6. Il doit être considéré que la sous-structure 31 pourrait, aussi, porter plusieurs axes x-x' d'adaptation de plusieurs panneaux hydrodynamiques 6. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Dispositif moteur hydrodynamique adaptable à un corps flottant (1) sur un milieu liquide, du type comprenant au moins un panneau (6) immergé, occupant un axe (x-x') sensiblement horizontal, de direction sensiblement perpendiculaire à celte d'avancement du corps flottant, caractérisé en ce que le panneau (6) est monté sur une structure porteuse (3) liée au corps flottant par un axe (x-x') qui se trouve éloigné, sur la direction d'avancement, du centre de flottaison (CF) dudit corps flottant, en étant situé à une distance (d) de l'une des extrémités de ce dernier inférieure à la longueur d'onde moyenne (L) de la houle animant le milieu liquide. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure porteuse est du type immergé. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure porteuse est du type émergé et comprend une sous-structure (31) de suspension du panneau dans un état d'immersion permanente. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure porteuse s'étend vers l'avant du corps flottant. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure porteuse s'étend vers l'arrière du corps flottant. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la structure relie deux corps flottants (1 et la). 7 - Dispositif selon L'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la structure porteuse est liée au corps flottant par une articulation (4) d'axe sensiblement horizontal. 8 - Dispositif selon La revendication 7, caractérisé en ce que la structure porteuse est pourvue, en bout, d'un flotteur (5) dont le tirant d'eau est sensiblement du même ordre que celui du corps flottant. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la structure porteuse porte au moins un panneau (6) rigide. 10 - Dispositif selon l'une des revendications 1 a 8, caractérisé en ce que la structure porteurse porte au moins un panneau (6) mobile. 11 - Dispositif selon l'une des revendicatons 1 à 10, caractérisé en ce que la structure porteuse porte au moins un panneau (6) flexible. 12 - Corps flottant muni d'un dispositif moteur hydrodynamique selon l'une des revendications 1 à 11.