Brevet FR2642395A1 — publié le 19900803

La présente invention concerne un bateau multicoque à voiles, de sport et de détente. Dans ce domaine les meilleures performances sont le plus souvent obtenues avec des navires ayant 2 ou 3 flotteurs. Ces multicoques naviguent le plus souvent inclinés sur le flotteur "sous le vent" tandis que le flotteur "au vent" est en partie ou en totalité hors de l'eau. Les contraintes mécaniques subies par les poutres de liaison sont très importantes. Les praos, qui ressemblent à des trimarans auxquels on aurait retiré l'une des coques latérales, sont encore plus légers et, en théorie, capables d'atteindre des vitesses plus élevées. Ils doivent naviguer en ayant le vent toujours du même côté, ce qui les oblige à avancer alternativement vers l'une ou l'autre extrémité et rend les virements plus compliqués. Sur tous les bateaux l'inclinaison de la voile sous la poussée du vent rajoute une composante verticale qui s'ajoute au poids total pour les enfoncer un peu plus.Au contraire l'inclinaison du gréement vers le vent, comme cela est réalisé avec les planches à voile, crée une composante de soulèvement qui réduit ainsi le volume de carène et la traînée correspondante dans l'eau. Cette inclinaison permet aux planches à voile de détenir les records de vitesse à 40 noeuds actuellement, contre 25 environ pour les autres bateaux à voile. Dans le brevet GB 1.304.511 les flotteurs avant d'un trimaran peuvent se placer dans deux positions prédéterminées, selon le côté d'ou vient le vent. Dans le brevet 2.531.398, qui dispose de flotteurs orientables en agissant sur la position d'un gouvernail, le gréement est orienté en faisant pivoter la poutre qui le supporte. Dans le brevet US 4.326.475 les flotteurs sont orientables, ce qui permet de faire pivoter la structure et la voile en ayant des formes de carène proches de celles des praos, les deux flotteurs sous le vent étant plus ou moins alignés. Mais, lors d'un virement "vent de bout", les voiles doivent être déviées d'un angle sensiblement égal à celui que forment les axes des flotteurs.En conséquence, les dispositions cidessus ne permettent pas, à la fois, d'orienter les voiles sans les faire pivoter par rapport à la structure principale, et de disposer d'une bonne stabilité sous la poussée du vent. Avec brevet US 4.326.475 les flotteurs sont orientés en force par des câbles. Cela peut entraîner des efforts importants dans les vagues. Au contraire sur le brevet 2.531.398 les commandes -agissent sur les gouvernails des flotteurs. Les efforts nécessaires sont plus réduits, mais à l'arrêt ou à vitesse réduite les flotteurs ne sont pas gouvernables. Aucune de ces deux solutions n'est satisfaisante pour maîtriser la position de flotteurs pivotants. Diverses formes de structures de multicoque, en tubes et câbles, ont été envisagées dans le brevet 2457212 mais sans réaliser d'encastrement rigide. Le multicoque objet du brevet est constitué par une structure de tubes et de câbles supportant le gréement et trois axes disposés en triangle auxquels les flotteurs sont fixés par des articulations. Selon les dispositions particulières au brevet la maniabilité ou la stabilité, ainsi que les performances sont accrues par rapport aux exemples cités. L'orientation de la voile simplement par l'orientation des flotteurs, y compris lors des virement face au vent, facilite les manoeuvres et permet de réaliser simplement l'inclinaison du gréement vers le vent comme avec les planches à voile. En outre deux flotteurs sont disposés sous le vent tandis que le troisième forme contre poids ce qui améliore la stabilité. Ces manoeuvres ne seraient pas réalisables aisément sans le dispositif de pilotage. Celui-ci est destiné à maîtriser l'orientation de flotteurs indépendants, délicate dans les mouvements de mer. En effet, dans un passé récent, plusieurs navires à flotteurs articulés, très évolués techniquement, ont été détruit dès leurs premières sorties. Deux flotteurs sont disposés à l'avant. Une seule dérive est placée au centre de carène entre les flotteurs ce qui permet de régler son incidence indépendamment de l'orientation des flotteurs. Le débattement des flotteurs et de la dérive atteint 90 degrés. Les voiles sont orientées uniquement en agissant sur le pivotement des flotteurs et de la dérive centrale indépendamment les uns des autres. II est possible d'agir séparément sur le cap et sur l'orientation des voiles, grâce à deux commandes séparées. L'une agit sur l'orientation des flotteurs et de la dérive parallèlement vers le cap, sans modifier l'orientation de la structure. L'autre agit sur le pivotement de la structure en orientant différemment le ou les flotteur(s) avant et le ou les flotteur(s) arrière. Selon des modes particuliers de réalisation La voilure est fixe sur la structure et elle est orientée en agissant sur la commande de rotation, sans interférer sur le cap. Cette manoeuvre ne nécessite pas d'effort contrairement au réglage habituel sur la tension des cordages ("écoutes" de voile et de foc). Inversement on peut changer de cap en agissant sur sa commande spécifique sans modifier l'orientation des voiles par rapport au vent, contrairement à ce qui se passe sur les autres navires. Le dispositif de pilotage combine les effets des deux commandes de cap et de pivotement pour la structure. II détermine les orientations correctes de chacun des trois flotteurs et de la dérive de telle sorte qu'ils soient toujours tangents à des arcs concentriques. Ainsi les frictions hydrodynamiques sont minimales. Le levier de commande de cap peut être maintenu par blocage dans diverses positions. Celui de pivotement est maintenu en position neutre au moyen d'un ressort de telle sorte qu'il faille exercer un effort pour le dévier. La transmission entre le dispositif de pilotage et les flotteurs peut être réalisée par divers- moyens mécaniques, hydrauliques ou électriques. Par vent latéral la poussée correspondante dévie la trajectoire du navire qui doit être compensée. Cette correction est manuelle sur les navires courants. Ici le dispositif de pilotage effectue directement cette correction. L'incidence de la dérive est maintenue proportionnelle à la déviation des flotteurs qui, selon les dispositions particulières à l'invention, est une fonction de la direction du vent (flotteurs parallèles à la structure lors du vent arrière et déviés pour le vent de côté) La commande directe d'orientation des flotteurs pourrait exiger des efforts élevés dans certaines conditions défavorables de vagues ou de vent. L'orientation des flotteurs par l'intermédiaire de leur gouvernail, qui constitue un autre moyen de commande, serait sans effet au départ et à vitesse nuile. Ces deux principes qui ont chacun leurs avantages et inconvénients ont été combinés avec un élément élastique d'amortissement qui limite les contraintes de la commande directe. L'écart d'orientation qui en résulte agit sur l'orientation du gouvernail du flotteur pour un positionnement dynamique. La raideur de l'appui élastique étant réglable, il est possible de réaliser une commande d'orientation à prépondérance manuelle, lorsque l'appui est peu ou pas compressible. Au contraire lorsque l'appui est très souple la commande agit sur Je gouvernail. On obtient ainsi un positionnement hydrodynamique avec peu d'efforts. Cette disposition réduit les contraintes mécaniques de liaison et les efforts de manoeuvre pour l'orientation des flotteurs. En raison des dispositions adoptées dans ce brevet, la structure, le gréement, les haubans latéraux et leurs points de fixation pivotent ensemble, indépendamment du cap choisi. Cela permet de réaliser l'inclinaison du gréement dans un seul plan, et ainsi bénéficier de l'effort de soulèvement dû au vent, comme avec les planches à voile. (Sur les autres navires, au contraire, il faudrait que l'inclinaison soit réalisée dans le plan de la voile qui, selon la direction du vent, prend une infinité de positions par rapport au mât et à ses fixations. Cela compliquerait beaucoup la manoeuvre). Dans le cas de petites unités, le gréement est tenu par un étais-arrière (ou par la grand-voile et son écoute) et par deux haubans latéraux. Une poulie-came reçoit les extrémités des deux haubans latéraux de fixation du mât. Cela permet l'inclinaison vers le vent sans complication importante jusqu'à 40 degrés de part et d'autre de la verticale. Avec plusieurs niveaux de haubans, le nombre des enroulements serait adapté en conséquence. Lors de la navigation face au vent, il faut "louvoyer" en recevant aiternativement le vent sur- bâbord et tribord. Les divers réglages doivent être reproduit symétriquement parfois fréquemment. II est avantageux de simplifier les manoeuvres. Une liaison, mécanique par exemple, est établie avant le virement, lorsque les deux réglages sont corrects, entre le levier de cap et ia poulie-came. Cela permet de synchroniser les deux manoeuvres en agissant uniquement sur la seconde. La commande de la poulie-came de réglage d'inclinaison du gréement est asservie à une évaluation de la stabilité d'après les signaux de capteurs de force placés sur les axes des flotteurs ou ceux d'un inclinomètre. On peut ainsi réaliser un asservissement de la stabilité aux variations de la force du vent, et une alarme peut être activée pour inciter au changement de voile ou/et réaliser une manoeuvre de lof évitant un chavirement. La description des dispositifs de pilotage et de réglage est basée sur des éléments mécaniques, mais d'autres composants assurant les mêmes fonctions entrent dans le cadre du brevet. Afin de réaliser un ensemble rigide, léger et aisément démontable en vue du transport, chaque bras de la structure de liaison est encastré en deux points. Divers types de coques, de plans porteurs ou de flotteurs de planches à voile peuvent être utilisés. Cela permet de réduire le coût en utilisant des éléments manufacturés adaptés aux diverses conditions de navigation possibles. La coque arrière peut être différente des deux autres et comporter une cabine habitable. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente l'ensemble du multicoque en perspective. La figure 2 représente une configuration du multicoque durant la navigation avec vent de bâbord. La figure 3 représente le multicoque dans 8 positions successives lors d'une rotation sur 360 degrés. La figure 4 représente une vue éclatée du dispositif de pilotage La figure 5 montre la transmission des commandes entre le dispositif de pilotage, un flotteur et son gouvernail. La figure 6 montre la partie centrale de la structure et le principe de réglage de l'inclinaison du gréement. La figure 7 représente lapoulie-came destinée à l'inclinaison du gréement. L'ensemble du multicoque (figure 1) est constitué d'une structure tubulaire formée de 3 bras (1,2,3) fixés en un point (4) et par une poutre (5). Des câbles (6,7,8) relient les bras et supportent un filet (9) formant une plate-forme de manoeuvre. Le transport peut être effectué après démontage. La dérive centrale (10) peut pivoter autour d'un axe (il). (Selon des dispositions courantes non représentées, la dérive peut également pivoter autour d'un axe horizontal si elle rencontre ùn haut fond, et être maintenue relevée au vent arrière ou lorsque la profondeur d'eau est réduite). A l'extrémité de chaque bras est fixé un moyeu (12,13,14). Les axes des 3 flotteurs (15,16,17) pivotent dans les moyeux. Les 3 flotteurs comportent chacun une petite dérive (18) et un gouvernail de direction orientable (19).Au dessus de la structure est fixé ie mât (20), la grand-voile (21) sans bôme et sans rail d'écoute, et le foc (22). Sur la poutre est fixée la poulie-came (23) permettant d'incliner le gréement. Le dispositif de pilotage (24) est placé au centre, au dessus de l'axe de la dérive. Les flotteurs (15,16,17) peuvent pivoter autour de leurs axes La figure 2 montre l'une des dispositions adoptées pour la navigation avec vent latéral. La flèche (25) montre la direction du cap. Le bras arrière (1) qui est situé dans l'axe de la structure montre la déviation de celle-ci par rapport au cap. Cette déviation peut être modifiée afin d'orienter la voile (26) correctement par rapport au vent (27) et bénéficier ainsi de la poussée maximale pour avancer. La dérive (28) est orientée grossièrement vers le cap, mais avec une incidence variable entre 0 et 10 degrés du côté du vent pour compenser sa poussée. Les 3 flotteurs (15,16,17) sont orientés parallèlement vers le cap, tant que l'orientation de la voile demeure correcte.Les gouvernails (29,30,31) sont représentés selon des orientations destinées à amorcer un pivotement de la structure vers vers tribord. La figure 3 montre les dispositions successives (2a à 2h) des éléments décrits précédemment sur la figure 2, lors d'un virement vers tribord sur 360 degrés. La direction du vent (34) ne permet pas de naviguer pour des directions comprises entre 2h et 2a qui limittent la zone de louvoyage. La grand-voile demeure fixée à l'arrière dans l'axe de la structure dans tous les cas. Lorsque le vent vient de l'arrière (2d,2e), un spinnaker (35) est généraiement utilisé. II est fixé à l'extrémité des bras avant et en haut du mât. Dans toutes ces configurations deux flotteurs se retrouvent sous le vent, tandis que le troisième fait contrepoids, ce qui confére une bonne stabilité. Le dispositif de pilotage est représenté sur la figure 4. L'axe de cap (50) traverse le dispositif de bas en haut. Le levier de rotation (51) coudé pivote autour de l'axe de cap. II est maintenu suivant l'axe de la structure par un ressort, non représenté, de telle sorte qu'il faille exercer un effort pour le dévier. Au dessus le levier de cap (52) est fixé à l'axe de cap et capable de l'entraîner en rotation. II peut être maintenu par des cliquets dans diverses positions (71) par rapport à l'axe de la structure. Une bielle (53) pivote sur un axe (49) à l'extrémité du levier de rotation. Au-dessus est monté un plateau (54) pivotant sur l'axe (55) à l'extrémité du levier de cap et sur i'axe (56) à l'-extrémité de la bielle de rotation. Le plateau est percé par un trou pour laisser passer l'axe de cap. Au dessus du plateau sont disposés 3 manetons (57). Au dessus du plateau sont disposées 3 poulies semblables (58) tournant autour des axes (59) fixés au carter supérieur non représenté. Ces poulies sont entraînées en rotation par les 3 manetons (57) engagés dans des rainures (60) formant des bielles. Les câbles (61) transmettent le mouvement des poulies jusqu'aux flotteurs.Un indicateur de cap (62) est placé en haut de l'axe de cap. La dérive (63) est orientée vers le cap désiré mais avec un décalage vers le coté "au vent" pour compenser la poussée latérale. Le levier (64) est fixé sur l'axe de cap. II porte un maneton (65). La bielle (66) pivotant autour de l'axe (67), entraîne le maneton (68) proportionnellement au déplacement du maneton (65), pivotant avec l'axe de cap. Ce maneton (68) entraîne le levier (69), I'axe (70) de la dérive (63). En déplaçant la position du point de pivotement (67) on modifie le rapport entre les angles de rotation des leviers (64) et (69). Cela permet d'ajuster i'incidence de la dérive par rapport à l'angle de cap. Lors des virements fréquents, si l'on désire synchroniser la déviation des flotteurs et l'inclinaison du gréement, le blocage (73) fixe le câble (72 ) relié à la poulies-came, dans une position déterminée. La distance entre le blocage (73) et l'axe de cap (50) détermine la correspondance entre de l'inclinaison du gréement et la déviation des flotteurs. La figure 5 représente la transmission des commandes entre les poulies (58) du dispositif de pilotage et les flotteurs (15 ou 16 ou 17). Les câbles (61) sont guidés par des renvois (75) situés aux changements de direction jusqu'à de petites- poulies (76) tournant sur des supports (77) fixés sur les moyeux de pivotement des bras (12 ou 13 ou 14). Le levier d'entraînement à trois branches (78) est fixé par un axe (79) sur le flotteur et relié au câble des deux côtés. Lors d'une commande d'orientation du flotteur, un coté du câble est -tendu et entraîne le levier (78) en rotation. L'une des pièces de compression en caoutchouc synthétique (80), ou ressort, se raccourcit partiellement et entraîne le flotteur en rotation. La raideur des pièces de compression (80) peut être ajustée par des réglages (81). Le gouvernail (82) peùt être fixé directement sous l'axe (79). Il peut aussi être reporté plus en arrière et relié par des câbles (83) si le flotteur est long. Si les pièces de compression (80) sont très souples, elles se compriment d'un côté lorsque le câble est tendu. Le levier (78) pivote et entraîne le gouvernail (82) en rotation. Ce qui provoque un positionnement hydrodynamique.Au contraire si la raideur de cette pièce de compression (80) est très grande, le levier (78) ne pivote pratiquement pas, et le flotteur est entraîné en force à pivoter. Selon le réglage de ces pièces de compression (80) on peut réaliser le compromis désiré. L'inclinaison du gréement est représentée sur la figure 6 qui montre la partie centrale de la structure, une partie des bras avant (2,3), du mât (20) et des haubans (9t,92). Ces haubans passent sur des poulies (93,94) et aboutissent sur une poulie-came (95). Le pied ae mât (20) est fixé par une rotule ou une articulation (96) sur la poutre (5). En faisant tourner la poulie-came l'un des haubans est raccourci tandis que l'autre se rallonge, permettant ainsi au mât de s'incliner. Une vue détaillée de la poulie-came est présentée sur la figure 7. Une vis hélicoïdale (97) fixée sur la manivelle (98) entraîne une roue à vis (99) et les deux zones d'enroulement sur lesquelles aboutissent les haubans du gréement (91,92). La zone d'enroulement a une vague forme de paraboloïde de révolution. Le profil de la spirale est déterminé en fonction de la géométrie des points de fixation. Le câble est déroulé pour le hauban "sous le vent" tandis que l'autre est raccourci, du coté "au vent", d'une valeur supérieure selon la trajectoire effectuée par la fixation sur le mât. Un capteur de force logé dans l'axe de chacun des deux flotteurs latéraux ou un inclinomètre permet d'évaluer le couple de renversement, et ainsi d'agir sur l'inclinaison. Pour de petites unités on peut réaliser une commande directe (sans vis sans fin) de la poulie-came avec une manivelle avec dispositif de blocage. L'orientation de la dérive correspond à un angle sensiblement égal aux deux tiers de celui de t'axe de cap, ce rapport étant réglable. Le dispositif d'orientation des flotteurs comprend des renvois (76) fixés en arrière du moyeu (12) selon un angle de 60 degrés environ de part et d'autre d'un axe parallèle à celui de la structure et sur lesquels viennent passer les câbles de commande d'orientation (61), un levier de transmission (78) fixé sur le flotteur et orienté avec les câbles (61), une butée élastique (80) réglable interposée entre le levier et le flotteur, l'entraînement en rotation du gouvernail par le levier. L'inclinaison d'au moins 40 degrés du gréement sur sa structure est réalisée au moyen d'une poulie-came qui reçoit les extrémités des haubans latéraux de fixation du mât. Le dispositif de pilotage et des commandes d'orientation des flotteurs, gouvernails, dérive, et gréement peuvent être réalisés au moyen de composants électriques, électroniques, pneumatiques ou hydrauliques assurant les mêmes fonctions que les constituants mécaniques décrits. L'un des bras de la structure de liaison supporte les 2 autres aux environs du cinquième de sa longueur et repose à son extrémité sur une poutre qu'ils supportent à leur tour. REVENDICATIONS 1) Multicoque, constitué par une structure de tubes et de câbles reliant le gréement et trois axes disposés en triangle, auxquels les flotteurs sont fixés par des articulations, caractérisé par une dérive centrale séparée des flotteurs, par deux flotteurs disposés à l'avant et par le pivotement indépendant de la dérive et de chaque flotteur jusqu'à 45 degrés de part et d'autre d'un axe parallèle à celui de la structure. 2) Multicoque selon la revendication 1, caractérisé par la fixation de l'arrière de la grand-voile sur l'axe de la structure, 3) Multicoque selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé par un dispositif de pilotage comprenant un plateau (54) déplacé sur un arc de cercle selon la position donnée-au levier de cap (52) et pivotant sur son axe selon la position donnée au levier de rotation (51) de telle sorte que trois axes (57) sur ce plateau matérialisent les orientations que doivent prendre les flotteurs 4) Multicoque selon la revendication 3 caractérisé en ce que le système de pilotage comprend un dispositif d'orientation de la dérive d'un angle sensiblement égal aux deux tiers de celui de l'axe de cap, çe rapport étant réglable. 5) Multicoque selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé par le dispositif d'orientation des flotteurs comprenant: des renvois (76) fixés en arrière du moyeu (12) selon un angle de 60 degrés environ de part et d'autre d'un axe parallèle à celui de la structure et sur lesquels viennent passer les câbles de commande d'orientation (61), un levier de transmission (78) fixé sur le flotteur et orienté avec les câbles (61), une butée élastique (80) réglable interposée entre le levier et le flotteur, l'entraînement en rotation du gouvernail par le levier. 6) Multicoque selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 5 caractérisé par l'inclinaison d'au moins 40 degrés du gréement sur sa structure au moyen d'une poulie-came qui reçoit les extrémités des haubans latéraux de fixation du mât. 7) Multicoque selon la revendication 6, caractérisé par une liaison qui peut être débrayée entre le dispositif d'inclinaison du gréement et le levier d'orientation des flotteurs. 8) Multicoque selon la revendication 6, caractérisé par l'asservissement de la poulie-came de réglage d'inclinaison du gréement à une évaluation de la stabilité d'après les signaux de capteurs de force placés sur les axes des flotteurs bâbord et tribord ou d'après un inclinomètre. 9) Multicoque selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé par la réalisation du dispositif de pilotage et des commandes d'orientation des flotteurs, gouvernails, dérive, et gréement au moyen de composants électriques, électroniques, pneumatiques ou hydrauliques assurant les mêmes fonctions que les constituants mécaniques décrits. 10) Multicoque selon la revendication 1 constitué par une structure de liaison tubulaire triangulée et par des câbles qui relient les extrémités des bras entre eux et au mât, caractérisé par la disposition de l'un des bras qui supporte les 2 autres aux environs du cinquième de sa longueur et repose à son extrémité sur une poutre qu'ils supportent à leur tour.