Brevet FR2670743A1 — publié le 19920626

La presente invention concerne un voilier de'vitesse à double gréement et à trois coques,chaque gréement étant sensiblement disposé à la verticale des flotteurs avant,le troisième flotteur, situé à l'arrière,permettant le contrôle directionnel du voilier par un gouvernail,ou en tournant sur lui-même. Une telle configuration de voilier permet la réduction du couple de gite,tout en conservant un fonctionnement simple du voilier: -le dédoublement de la surface de la voile abaisse le centre de poussée vélique du voilier. -l'effet:sustentateur,de la voile sous le vent,et à l'inverse lteffet:plongeur,de la voile au vent,peuvent être mis en oeuvre et associés,sans recourir à des flotteurs ou à des plates-formes articulés suivant des axes verticaux. -les axes de retournement du voilier, correspondant aux lignes fictives reliant les trois points d'appui du voilier sur l'eau,favorisent la stabilité du voilier, compte tenu de 11 orientation de la force s'exerçant sur chacune des voiles. Deux voiliers connus,de ce type,utilisent des ailes d'hydroptère,une aile sous chaque flotteur,pour sustenter le voilier. Une variante du voilier:'1Sailplane'1,décrite en référence aux figures 11,12 et 13 du brevet U.S. n02,106,432,utilise destailes d'hydroptère assurant également la flottabilité du voilier.Dans ce cas,l'épaisseur de ces ailes d'hydroptère est importante et réduit leur efficacité. Les voiles du "Sailplane sont fortement inclinées,de 300 à 450,ce qui diminue leurs composantes propulsives.De plus ces voiles se rejoignent à leurs sommets,ce qui induit des interactions aérodynamiques défavorables. Le second voilier connu,dit:"2rifoiler LONGSHOT",utilise des ailes d'hydroptère minces.Il est très rapide pour une vitesse de vent donnée.Cependant par vent faible,ces ailes d'hydroptère freinent le bateau;et par vent fort,les effets de cavitation et de ventilation sur les profils d'ailes d'hydroptère limitent leurs possibilités.L'assiette du bateau peut présenter des instabilités avant de parvenir à son fonctionnement optimal.Sur ce voilier,les gréements étant verticaux,ltéquilibre à la gite n'est parfaitement assuré que si un effet:plongeur,est obtenu sur l'aile d'hydroptère située sous le flotteur avant fonctionnant du côté au vent du voilier,lorsque le risque de retournement survient. Par ailleurs,il existe un voilier de type tripode,utilisant un flotteur de type:planche à voile,à l'avant.L'effet directionnel est obtenu par l'orientation d'une dérive située sous la planche,l'axe vertical de la dérive traversant la planche.Sa disposition à l'avant du tripode détermine des axes de chavirement du voilier par rapport auxquels il est difficile de régler favorablement les directions des forces exercées sur les voiles inclinées à l'inverse l'une de 1' autre. Le voilier selon l'invention permet de remédier aux inconvénients précités. Il comporte,selon une première caractéristique,trois flotteurs,sensiblement identiques ,notamment de type:planche à voile de vitesse;chaque flotteur ayant son plan anti-dérive; l'effet directionnel étant obtenu soit par rotation d'ensemble du flotteur arrière,soit par rotation du plan anti-dérive,situé sous le flotteur arrière,autour d'un axe sensiblement vertical,agissant à travers 11 épaisseur du flotteur; ces plans anti-dérive pouvant être escamotables et réglables en profondeur;le plan anti-dérive situé à l'arrière ayant en particulier une surface plus grande que celle de chaque plan anti-dérive situé à l'avant,pour améliorer la manoeuvrabilité par vent faible. Avantageusement,des moyens de réduction des chocs dus au passage des flotteurs dans le clapot,sont mis en oeuvre pour chaque flotteur,comprenant notamment:un axe de rotation horizontal;un amortisseur pour cette rotation définis- sant également les limites et l'amplitude de cette rotation; un amortisseur de pilonnement;tout système connu d'asservissement en profondeur d'une aile d'hydroptère,en particulier au moyen d'un palpeur,pouvant intervenir à la fois comme système amortisseur et comme système d'équilibrage de la gite du voilier en travaillant en complémentarité avec le système d'équilibrage de la gite obtenu préférentiellement par l'inclinaison des voiles;ces moyens de réduction des chocs ,pouvant également consister,pour les flotteurs avant:en l'élément de la structure du voilier,par exemple un tube,qui relie les deux flotteurs avant;tout dispositif de réglage:des angles du plan inférieur de chaque flotteur et des amortisseurs, par rapport à un plan horizontalXen fonction de la hauteur des vagues du plan d'eau, étant aussi mis en oeuvre. Avantageusement,selon l'invention,les angles d'inclinaison des voiles sur la verticale,vers le plan vertical transversal de symétrie du voilier,sont de l'ordre de 100 à 200,pour conserver une bonne composante propulsive de la force vélique;cette inclinaison étant suffisante pour que la direction de la force vélique sur la voile au vent passe sous l'axe de retournement du voilier représenté par la ligne joignant le flotteur sous le vent au flotteur arrière,en annulant ainsi le couple de gîte autour de cet axe;la direction de la force vélique sur la voile sous le vent passant à proximité de la ligne fictive joignant le flotteur au vent au flotteur arrière; le siège du pilote étant proche du centre de gravité du triangle fictif reliant les flotteurs,pour que le poids du pilote intervienne favorablement dans la stabilité d'ensemble;la quête des mâts vers l'arrière permettant d'obtenir,aux allures portantes,lorsque le couple de gîte est faible,un effet sustentateur d'ensemble favorisant la vitesse du voilier;les voiles sont très écartées l'une de l'autre,ltécartement à la base des mâts étant notamment de l'ordre de une à deux fois la hauteur des mâts,pour obtenir une réduction efficace du couple de gite,pour limiter les interactions aérodynamiques défavorables du biplan,sans décalage,ainsi constitué,et aussi pour réduire le déventement de la voile sous le vent par la voile au vent à certaines allures portantes. Avantageusement,pour permettre la mise en place rapide de deux gréements standards,préétablis,de planche à voile, il est prévu,par voile un point de fixation du pied de mât sur la structure permettant toute inclinaison du mat grâce à un joint souple ou articulé,un second point de fixation du mât,situé en général au niveau du whisbone ou directement sur la partie avant du whisbone,étant déterminé à l'extrémité d'un espar relié à la structure du voilier par des cables;notamment la base de cet espar prenant appui sur la structure du voilier,soit en un point et dans ce cas la longueur de l'espar peut être réglable,soit en un point occupant une position réglable sur un rail,de manière à ce que l'un de ces réglages associé aux réglages de la longueur des cables puisse permettre au mât d'occuper toute position en inclinaison::vers l'intérieur du voilier, ou d'avant en arrière pour le réglage de la quete;cet espar,pour des voiles de grande surface,pouvant être horizontal,et relier un point de chaque mât situé en particulier au-dessus du whisbone,les voiles pouvant dans ce cas être établies à l'aide de drisses. Avantageusement,il est prévu deux écoutes,chacune reliée au point d'écoute de chaque voile;une barre de longueur réglable reliant les points d'écoute des voiles;ce qui permet tout réglage de voile,même par vent faible. Le dessin annexé illustre l'invention. En référence à ce dessin,la structure du voilier est constituée de deux tubes (1) et (2) perpendiculaires.Le tube (7) reliant les deux flotteurs avant,traverse le tube (2) qui a un diamètre supérieur à celui du tube (1).Le tube (2) est prolongé vers l'avant pour permettre le haubannage des gréements.Un renfort (3) formant manchon pour le tube (1) est soudé au tube (2) à l'intersection des tubes (1) et (2). Pour le montage,le tube (i) est introduit dans le tube (3). le manchon (3) présente une fente longitudinale à chacune de ses extrémités.Ainsi le tube (i) peut être bloqué dans une position prédéterminée au moyen de deux vis (4) et (5),à serrage manuel,agissant sur des colliers. Les flotteurs avant (6) et (7) sont fixés auxextrémités du tube (1),par serrage rapide ou tout système à ergots escamotables.Le calage de l'angle entre le plan inférieur d'un flotteur et le plan horizontal est ainsi obtenu en faisant tourner le tube (1) à l'intérieur du manchon (3). Des repères de calage peuvent être gravés sur les tubes (1) et (3),au niveau des vis (4) et (5) par exemple.Il est prévu,pour d'autres versions,tout système ,permettant au pilote de régler le calage des flotteurs à partir du poste de pilotage.Pour la version simplifiée représentée,l'axe de rotation horizontal facilitant le passage du flotteur dans le clapot ,est pour chacun des flotteurs (6) et (7), l'axe (40) du tube (1);;1'élasticité du tube (1) en mouvement de torsion ayant un effet d'amortisseur de rotation pour les flotteurs avant.L'élasticité du tube (1) en flexion détermine en elle-même un amortissement en pilonnement des flotteurs avant.De plus,la flexion du tube (1) due au poids du pilote permet aux flotteurs (6) et (7) de prendre un angle de carre favorable au fonctionnement.Les renforts (41) et (42) permettant de fixer les flotteurs (6) et (7) au tube (1),peuvent occuper toute position longitudinale sur le flotteur,notamment une position arrière,correspondant à la position des pieds sur un flotteur de planche à voile de vitesse,ces positions déterminant en elles-mêmes l'équilibrage du voilier en mouvement de lacet,puisqu'elles sont associées au déplacement longitudinal des plans antidérive avant.Lorsque le clapot est important,il est prévu de rendre libre les rotations des flotteurs (6) et (7) sur le tube (1).L'amortisseur peut alors consister en un simple élastique,non représenté,reliant l'avant du flotteur à un point fixe de la structure du voilier;des butées disposées sur les renforts (41)et (42) délimitant les amplitudes de rotation des flotteurs avant.Une autre solution consiste à placer l'axe horizontal de rotation du flotteur contre le plan supérieur du flotteur,à la base d'un tube vertical soudé à l'extrémité du tube (1); cette disposition facilitant la mise > ee d'un amortisseur de type classique entre le tube (1) et l'arrière du flotteur.Le flotteur arrière (8) est monté sur un tube formant axe de rotation (9):horizontal,libre, et parallèle à l'axe(40),à l'extrémité arrière du tube (2). Pour cette version,les flotteurs (6),(7) et (8) sont identiques pour être interchangeables.Ils présentent un point de fixation à l'avant,respectivement:(10),(11) et (12), pour fixer un bout de remorquage,ou un élastique de rappel, ou l'amortisseur (14) du flotteur arrière;cet amortisseur (14) pouvant occuper une position située entre l'arrière du tube (2) et l'arrière du flotteur (8) suivant l1*;aplace- ment,défini selon le sens longitudinal du flotteur,du renfort (13).Un évidement,respectivement:(15),(16) et (17), situé à l'arrière de chaque flotteur,permet l'encastrement d'ailerons (18) et (19) de profondeur réglable,sur les flotteurs avant;et l'encastrement du gouvernail(20) sur le flotteur arrière.Les trois plans anti-dérive::(18),(19) et (20) peuvent ainsi être retirés avant toute arrivée sur une plage,et remis en place facilement. Le gouvernail (20) tourne sous le flotteur (8) suivant un axe (21) sensiblement vertical.L'axe (21) est solidaire du boîtier encastré dans l'évidement (17)OCe boîtier affleure les plans ,supérieur et inférileur,du flotteur (8). Tout dispositif de blocage du boîtier encastré est prévu sur la partie supérieure du flotteur.L'axe (21) est placé vers l'avant du plan à effet de gouvernail (20),pour compenser l'effort de rotation.La barre horizontale (24), soudée à l'axe (21),permet cette rotation en étant reliée par les cables (22) et (232 au poste de pil otage .11 est également prévu,lorsqutil n'existe pas d'évidement (17),un passage renforcé pour l'axe (21) à travers la planche,la barre (24) étant alors fixée à l'axe par un écrou vissé sur l'axe,et démontée pour tout retrait ou changement de gouvernail.Les cables (22) et (23) passent sur des poulies situées près de l'axe (9) du flotteur,pour ne pas subir de variation de longueur au cours du mouvement du flotteur. Une barre (25),est mue par les pieds du pilote,Elle est reliée aux cables (22) et (23),et parallèle à la barre (24). Ainsi,le pilote contrale les rotations du gouvernail (20), préférentiellement par les pieds;une barre non représentée, liée à la barre (25),perpendiculaire à la barre (25),et située du côté du pilote,permettant aussi le contrôle manuel. Le siège (26) du pilote a une position réglable suivant le tube (2).Le poids du pilote est au centre de gravité du triangle formé en reliant les arrières des flotteurs,qui constituent,en pleine vitesse du voilier,les zones d'appui du voilier sur l'eau.Ce triangle est préférentiellement équilatéral.Cependant ,le tube (1) peut avoir une longueur supérieure à celle du tube (2),par exemple de l'ordre de deux fois,si l'on souhaite réduire les interactions défavorables entre les voiles;la structure du voilier étant alors rigidifiée par des cables. Deux tangons 27) et (28) disposés symétriquement par rapport au plan vertical transversal de symétrie du voilier, permettent la fixation des gréements (29) et (30) de planche à voile.La base du tangon (27) a une position réglable sur le rail (31) fixé sur le tube (1).De la même façon,la base du tangon (28) a une position réglable sur le rail (32) fixé sur le tube (1).Les bases des tangons (27) et (28) peuvent être directement fixees sur le tube (1), mais dans ce cas la longueur de chaque tangon est réglable. L'extrémité supérieure (33) du tangon (27) est maintenue par trois cables:un cable reliant l'extrémité avant du tube (2),un cable reliant l'extrémité babord du tube (1),un cable reliant le tube (2) à proximité du siège (26).De la même façon trois cables relient l'extrémité supérieure (34) du tangon (28) à la structure du voilier.Ainsi en réglant la position du tangon (27) sur le rail (31) et en réglant la longueur des trois cables de fixation, il est possible de faire prendre à l'extrémité (33) toute position vers l'intérieur et vers l'arrière du voilier.De même pour ltextré- mité (34).Les extrémités (33) et (34) sont fixées aux extrémités avant des whisbones (35) et (36) des gréements (29) et (30).A chaque extrémité du tube (1),est fixé un joint souple lié à une embase de mât de planche,à ergot, déterminant les points de fixation (37) et (38) des pieds de mâts des gréements (29) et (30) sur la structure du voilier.Le gréement (29) est ainsi maintenu par deux points de fixation (37) et (33) liés à la structure du voilier,qui correspondent à deux points importants de la structure du gréement (29),la base du mât et l'avant du whisbone,permettant à la voile de fonctionner efficacement.Ces points (37) et (33) déterminent l'axe de rotation permettant de border et de choquer la voile;les points (38) et (34) disposés symétriquement,ayant le même rôle pour le gréement (30). Le voilier est représenté tribord amure,le vent étant orienté suivant la flèche (39).La longueur du tube (1) est égale à la longueur des mâts.Le gréement (30) est incliné de 150 pour obtenir un effet:plongeur,limitant le couple de gite,l'inclinaison s1 effectuant vers l'intérieur du voilier.Cette même inclinaison détermine un effet:sustentateur,pour le gréement (29) fonctionnant sous le vent.Les mâts sont inclinés de 300 vers l'arrière du voilier.Ainsi,aux allures portantes,voiles choquées,les deux gréements deviennent sustentateurs.Il est prévu des inclinaisons maximales des mâts vers l'arrière,de 45 . Les points d'écoute des voiles sont reliés par une barre (43),de longueur réglable,pour tenir compte des inclinaisons des voiles.Une seule écoute fixée au milieu de cette barre permet le réglage simultané des deux voiles. Mais,préférentiellement,deux écoutes (44) et (45) sont utilisées pour permettre tout réglage,en particulier par vent faible,ou pour virer vent arrière;l'écoute (44) reliant le point d'écoute de la voile (29) à un point du tube (2) proche de l'intersection des tubes (1) et (2);et symétriquement pour l'écoute (45). Il est prévu une position des pieds de mâts reculée par rapport à la position sur une planche à voile,pour que le safran (20) fonctionne avec une incidence positive, le voilier étant ardent. Le voilier peut facilement virer vent arrière.Il peut aussi virer vent debout si les surfaces (18) et (19),sont importantes. Ce voilier est léger.Les tubes sont en alliage d'aluminium. Il peut être monté rapidement.Il peut être mis à l'eau par une seule personne en utilisant un chariot approprié.Ce chariot consiste en deux roues reliées par te barre,placées sous le tube (1),une troisième roue autoorientåblevétant fixée à un boîtier encastré dans 11 évidement (17) du flotteur arrière. Divers types de voiles et de coques peuvent être utilisés. La barre (43) peut être de type:télescopique.Sa longueur peut être réglée par le pilote par tout moyen:mécanique, électrique,hydraulique,pour ajuster le réglage des voiles. La disposition générale de ce voilier pour lequel l'équilibre suivant l'axe de roulis est essentiellement réalisé par l'inclinaison des voiles,permet aussi l'utilisation d'ailes d'hydroptère sous les flotteurs,et notamment d'ailes d'hydroptère asservies en profondeur, cet asservissement réalisant un complément de stabilité à la gîte pour le voilier selon l'invention,car ainsi lorsque le flotteur au vent tend à se soulever,le palpeur met l'aile d'hydroptère en incidence négative,déterminant un effet:plongeur,de l'aile;les ailes d'hydroptère ayant à la fois un rôle de plan anti-dérive et de surface sustentatrice peuvent avoir des plans verticaux et horizontaux,ou inclinés;les flotteurs étant alors totalement émergés en fonctionnement optimal. Tout dispositif d'établissement d'une voile de grande surface,et de réduction à distance de la voilure,notamment par enrouleur,peut être mis en oeuvre. Ce voilier est destiné aux épreuves de vitesse. RlGVENDICA'IlIONS 1) Voilier à trois flotteurs:deux avant et un arrière, ayant une voile disposée sensiblement à la verticale de chaque flotteur avant,caractérisé en ce qu'il comporte trois flotteurs sensiblement identiques,ayant chacun un plan vertical anti-dérive,la rotation d'ensemble du flotteur arrière autour d'un axe vertical,ou bien la seule rotation du plan anti-dérive du flotteur arrière,déterminant l'effet de gouvernail, 2) Voilier selon la revendication 1,caractérisé en ce que l'axe (40) de tangage pour les flotteurs avant (6) et (7),est constitué par le tube (i) reliant ces flotteurs. 3) Voilier selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que des moyens (4) et (5) de blocage de la rotation du tube (1) sur lui-même,sont mis en oeuvre au niveau du manchon (3) pour déterminer le réglage du calage des flotteurs (6) et (7) par rapport à un plan horizontal. 4) Voilier selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce qu'il comporte un système d'asservissement en profondeur d'une aile d'hydroptère,associé à chaque flotteur. 5) Voilier selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que les voiles inclinées vers l'intérieur du voilier ont un angle d'inclinaison par rapport à la verticale,de 100 à 200,et que la distance entre les pieds des mâts est de une fois à deux fois la longueur des mâts. 6) Voilier selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce qu'il présente deux points de fixation par gréement,pour l'établissement de gréements preétablis,de type gréement de planche à voile de vitesse un point fixe (37) relié à la base articulée du mât du gréement (29),et un point (33) de position réglable relié à l'avant du whisbone (35). 7) Voilier selon l'une quelconque des revendications précédentes,cara;etérisé en ce qu'il existe deux écoutes (44) et (45),reliées chacune à une extrémité de la barre (43). 8) Voilier selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que le siège (26) a une position réglable longitudinalement sur le tube (2). 9) Voilier selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que les trois flotteurs sont de type flotteur de planche à voile de vitesse. 10) Voilier selon la revendication 9,caractérisé en ce que le gouvernail (20) tourne sous le flotteur (8) suivant un axe (21) sensiblement vertical.