Brevet FR2644747A1 — publié le 19900928

On sait que la résistance à l'avancement d'une carène de navire dit à déplacement augmente très rapidement si l'on dépasse une certaine vitesse fonction de la racine carrée de la longueur à la flottaison. Pour une telle vitesse, il se crée au voisinage de l'étrave une vague d'accompagnement qui est à l'origine d'une partie importante de la résistance à l'avancement. On sait aussi qu'un objet fuselé, immergé et remorqué dans un fluide provoque un soulèvement de ce fluide au droit de l'extré- mité frappée par le fluide. Par contre, à une distance directement proportionnelle à la longueur d'onde de la vague d'accompagnement et en arrière, il se produit un enfoncement de la surface libre. De la sorte, si au droit de la vague d'étrave se trouve le creux provoqué par le corps fuselé, la vague d'étrave se trouve neutralisée. On sait également qu'un profil porteur immergé dont l'envergure est parallèle au plan de l'eau et perpendiculaire à la vitesse du courant qui le frappe, provoque un soulèvement au droit de celui-ci, puis un creux en arrière de celui-ci directement proportionnel à la longueur d'onde de la vague d'accompagnement. Le creux provoqué par le profil porteur installé à l'avant d'une carène peut diminuer les oscillations de tangage et diminuer la résistance du navire lorsqu'il navigue en mer agitée. D'après l'invention une diminution notable de la résistance à l'avancement est obtenue par ces deux dispositifs. Le bulbe proposé est cylindrique ayant une longueur telle que son extrémité avant se trouve à au moins cinq pour cent de la longueur à la flottaison du navire. Cette longueur peut atteindre quinze pour cent de la longueur à la flottaison si l'on veut atteindre un degré de vitesse voisin de la limite. Cette longueur étant considérable, les effets dynamiques au tangage peuvent être nuisibles, aussi, la partie inférieure est-elle constituée d'un dièdre d'angle au sommet faible. La partie supérieure est constituée d'un arc de cercle. Le profil porteur est constitué de deux ailerons symétriques dont l'envergure est perpendiculaire à la vitesse, les deux ailerons pouvant être dans le même plan ou constituer un dièdre. 'D'autre part, pour créer une dépression non pas transversale, mais adaptée aux lignes d'eau du navire, lesquelles ne sont pas transversales mais en V, les deux ailerons peuvent être mis en flèche dans le même plan ou en dièdre. Ce profil porteur peut être supporté par un bulbe tel que décrit ci-dessus, ou encore un prolongement de l'étrave en dessous de la ligne de flottaison, plus étroit que le bulbe. Enfin, pour améliorer le contrôle du tangage, les ailerons peuvent être montés oscillants autour dtun axe, dont 1' incidence peut être imposée par un vérin hydraulique commandé par un servomécanisme. Tout au partie de ce mécanisme peut être logé dans le bulbe ou le prolongement de l'étrave. La figure 1 représente en perspective le bulbe de grand allongement, les figures la et lb représentant des vues de profil et une coupe dudit bulbe. La figure 2 représente en perspective le bulbe muni de ses ailerons droits. Les figures Za et 2b montrent des dispositions horizontales ou en dièdre des ailerons, La figure 2c montre une vue de profil. Les figures 3a et 3b représentent le même ensemble mais avec des ailerons en flèche. Les figures 4a, 4b, 4c, 4d représentent un appendice aminci servant de support central aux ailerons. Les figures 5a et Sb montrent le système de contrôle du calage des ailerons pour diminuer le tangage. La figure 1 représente en perspective l'étrave (l) du navire sur lequel on a rapporté l'appendice. La figure la représente une coupe transversable de l'appendice, la figure lb représente une vue de profil dudit appendice. L'appendice (2) est constitué d'un cylindre dont la directrice (3) est visible sur la figure la, ayant la forme d'une goutte d'eau renversée soit deux portions de cercle (4) prolongées par deux droites (5) se raccordant par un petit cercle (6). Les génératrices (7) de ce cylindre sont horizontales et parallèles au plan vertical de symétrie du navire. L'avant du bulbe est constitué d!une portion de sphère (8) de même rayon que le cercle (4), raccordé à une petite sphère (9) de même rayon que le petit cercle (6) par un tronc de cône (10) dont les génératrices ont la même longueur que les droites (5). Deux arcs de coubres joignent les cercles (3) au point F. Le cercle (4) peut avoir un diamètre supérieur à la moitié du tirant d'eau. Le bulbe ainsi constitué se raccorde à la surface de la coque à tribord suivant la courbe CD laquelle représente l'intersec tion du cylindre et de la coque, et par la surface ABC. La /constituant le sommet d'une nervure dont ABC est une face latérale ligne AB se trouve dans le plan vertical de symétrie du navire et relie le point A où l'étrave perce la flottaison F à un point B situé en avant du point A. Si l'on coupe la surface ABC par un plan horizontal H situé à une cote intermédiaire entre A et B, on obtient une courbe (11) qui fait un angle ct avec l'axe du navire, plus petit que l'angle d'entrée de la ligne d'eau (12).Cette ligne (11) coupe la courbe de raccordement AC en un point E où elle se raccorde suivant la tàngente à la ligne d'eau (12) de la coque correspondant au plan horizontal H. Si l'on coupe la surface ABC par un plan vertical perpendiculaire à l'axe du navire, compris entre A et B, on obtient les segments (13) tangents au cercle (4),et aboutissant au point F. La figure 2 représente une vue en perspective de l'appendice (2) sur lequel ont été implantés les deux ailerons (14). Les figures 2a et 2b représentent deux manières d'implanter les ailerons. La figure 2c représente une vue de profil de l'ensemble suivant la disposition de la figure 2b. La forme de l'aileron (14) est définie par une directrice rectiligne (15) sur laquelle se déplace le profil en aile d'avion (16) qui peut aller en diminuant vers l'extrémité. La distance séparant les extrémités des deux ailerons est voisine de la largeur du navire. L'aileron (14) est implanté à une distance variable suivant les données du projet, à l'arrière du nez du bulbe (2). I1 est calé par rapport aux génératrices (7) suivant un angle W qui le rend porteur quand le navire avance. Les deux ailerons sont implantés symétriquement par rapport au plan vertical S de symétrie longitudinale du navire. Les directrices (15) sont situées dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe de symétrie du navire. Sur la figure 2a les ailerons sont figurés avec des directrices (15) horizontales. Sur la figure 2b, les ailerons sont figurés avec des directrices inclinées suivant un angle 2 sur l'horizontale, de manière à constituer un dièdre. La figure 2c représente l'ensemble du dispositif vu de profil lorsque les ailerons sont disposés en dièdre comme sur la figure 2b. La figure 3a représente une vue en plan du dispositif lorsque la directrice (15) des ailes (14) au lieu d'être située dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe du navire, se trouve orientée vers l'arrière. Cette configuration est dite "en flèche". En vue en plan, la directrice (15)se projette suivant une droite qui fait l'angle i avec la droite (17), perpendiculaire à l'axe de symétrie du navire. La coque du navire est limitée au plan horizontal de la flottaison F, qui définit la ligne de flottaison (18). La figure 3b fait apparaître L'angle t qui représente le calage du profil (16) par rapport à la génératrice horizontale (7). Cet angle d rend le profil porteur lorsque le navire avance. Les directrices (15) peuvent être dans un plan horizontal auquel cas la figure 2a représente la vue de face de cette configuration. Les directrices (15) peuvent également se trouver dans deux plans inclinés sur l'horizontale suivant l'angle f . Dans ce cas, la figure Zb représente la vue de face de cette configuration, représentée en plan et de profil par les figures 3a et 3b. La figure 4a représente la vue de profil d'un éperon (19) qui remplace le bulbe (2) comme support central des ailerons (14). Comme précédemment, les ailerons sont calés suivant l'angle g par rapport à I'horizontale, rendant les ailerons porteurs lorsque le navire avance. L'éperon se trouve dans le prolongement de étrave (1). Les sections par des plans horizontaux Fo, F1, F2, F3 et par des plans verticaux VO, V1, V2, V3 sont tracées sur les figures 4b et 4c. La figure 4b représénte une vue en plan de l'ensemble ailerons (14) et éperon (19). Les ailerons 14) peuvent avoir leurs directrices perpendiculaires au plan de symetrie-du navire, ou inclinées en flèche suivant l'angle 6 . Les courbes F1, F2, F3, F4 donnent l'idée de la forme étroite et effilée de L'éperon (19). La ligne (18) est la ligne de flottaison de la carène du navire. Les courbes F1, F2, F3, F4 se prolongent par des droites parallèles au plan vertical de symétrie jusqu'à couper la crène. La figure 4c représente une coupe de l'ensemble aileron (14) et éperon (19) par le plan vertical V2. Les directrices (15) des ailerons (14) peuvent etre soit dans le même plan comme dans la partie gauche de la figure, ou dans un dièdre défini par l'angle C comme précédemment. La figure 4d représente des coupes de l'éperon (19) par des plans VO, V1, V2, V3 pour compléter la description de l'éperon (19). Celui-ci est très aminci par rapport au bulbe (2). La figure Sa représente une coupe du dispositif par le plan vertical de symétrie du navire. L'aileron (14) peut osciller autour de l'axe (20). L'axe (20)est solidaire d'une manivelle (21) entraînée par un vérin (22) relié à la charpente (23) du navire par la platine (24). Le vérin (22) reçoit de l'huile sous pression de manière à modifier l'angle g Le débit d'huile est pulsé par une pompe hydraulique (25). Ledit débit est contrôlé par un tiroir (26) actionné par un solénoïde (27) excité par un pilote (28). Ce pilote est programmé de telle sorte que l'angle g permette au profil (14) de développer une action verticale tendant à neutraliser le tangage. La figure 5b représente le même dispositif vu en plan. L'axe (20) supportant l'aileron (14) traverse la paroi de l'appendice (2) ou (19). Une portée (29) protégée par le joint d'étanchéité (30) supporte l'axe (20), solidaire de la manivelle (21) et du vérin (22). Ce dit vérin est relié à la charpente (23) du navire par le support (24). Le dispositif proposé permet aux navires d'augmenter leur vitesse et d'améliorer leur tenue à la mer. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de réduire la résistance à l'avancement d'un navire, apte notamment à permettre une augmentation de sa vitesse, caractérisé en ce qu'il comporte un appendice (2) oblong ovoide s'étendant sur une longueur comprise entre cinq pour cent et quinze pour cent de la longueur a la flottaison et en avant de la perpendiculaire avant (perpendiculaire passant par A), la section. transversale de cet appendice pouvant atteindre quinze pour cent de la section du maître couple. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit appendice comprend une partie cylindrique supérieure circulaire (4) et une partie inférieure. en forme de dièdre (5). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisétey ce gu'+1 comprend en outre une nervure longitudinale dont le sommet (ABC) /AB relie le point (A) où l'étrave (1) perce le plan de flottaison (F) à un point (B) situé sur le plan vertical de symétrie et en avant dudit point (A). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie cylindrique (4) est immergée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4r caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ensemble de deux ailerons (14) symétriques par rapport au plan vertical longitudinal de symétrie (S) pouvant être disposés dans le même plan (figure 2a) ou en dièdre (figure 2b). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de deux ailerons (14) symétriques par rapport au plan vertical longitudinal de symétrie (S), pouvant être disposés transversalement ou en flèche 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'ensemble des deux ailerons (14) est supporté par ledit appendice (2). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'ensemble des deux ailerons (14) est supporté par un appendice (19) aminci immergé, servant de support central. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'angle (&gamma;) de calage des deux éperons peut être contrôlé par un servomécanisme hydraulique (21-22-25-28) destiné à diminuer le tangage.