Brevet FR2685281A1 — publié le 19930625

NAVIRE DE TYPE MONOCOQUE POURVU D'UN DISPOSITIF DE STABILISATION TRANSVERSALE La présente invention concerne la stabilisation transversale d'un navire de type monocoque, plus particulièrement dans le cas où il s'agit d'un navire rapide à carène très fine. La stabilité transversale d'un navire dépend de la largeur de sa carène, dimensionnée selon son rapport à la longueur, lequel se trouve le plus souvent compris entre 1/3 et 1/7. Pour atteindre des vitesses élevées, l'exigence d'une faible traînée de vague conduit à concevoir une coque légère, plus longue et donc beaucoup plus étroite, mais il n'est alors pas possible de satisfaire au niveau de stabilité transversale suffisant. Pour mettre à profit les avantages d'une carène très fine, une solution consiste à se tourner vers un navire de type "multicoque, l'entraxe des coques assurant alors la stabilité. Néanmoins, à cause de l'écartement des volumes des carènes, ces navires ont le désavantage de subir des contraintes de structure très élevées par mer formée. D'autre part, dans le cas d'un trimaran où, pour des raisons évidentes de réduction de la surface mouillée, les coques latérales sont prévues beaucoup moins longues que la coque centrale, l'inadéquation entre leur longueur et la vitesse du navire induit de leur part une traînée excessive. Tout ceci rend difficile la conception d'un grand multicoque léger et rapide. Dans ce contexte, le but de l'invention est de conserver les avantages hydrodynamiques des coques très fines, mais sans subir les désavantages précités des multicoques. Elle consiste en un navire comportant une coque centrale assurant la portance, à laquelle sont reliés des flotteurs latéraux par l'intermédiaire de liaisons disposées au-dessus de la ligne de flottaison, caractérisé en ce que les flotteurs latéraux sont agencés de manière à être très peu ou non immergés lors du déplacement en charge, et en ce que chaque flotteur latéral porte par l'intermédiaire d'un montant une aile ou foil destiné à être immergé, ainsi que des moyens pour en faire varier la portance, lesquels moyens sont commandés à partir d'une centrale détectant les mouvements du navire pour que les portances des ailes ou foils immergés s'opposent aux mouvements de roulis. Ainsi, lorsque le navire est en marche, sa stabilité transversale n'est assurée que par les foils immergés sous les flotteurs. Ceux-ci, en étant quasiment hors de l'eau, n'ont pas les inconvénients des flotteurs classiques d'un multicoque. Ils ne font réellement fonction de stabilisateurs transversaux qu'à l'arrêt. Ils peuvent alors être descendus par rapport à la position qu'ils ont en condition de marche, par ballastage de la coque centrale, par exemple. Avantageusement, les foils sont également pilotés pour diminuer les accélérations verticales subies par le navire, sans qu'ils participent à la sustentation qui reste assurée par la coque centrale. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des dessins annexés, dans lesquels la Fig. 1 est une'vue latérale d'un tel navire, les Figs. 2 et 3 sont respectivement une vue en coupe transversale et une vue de dessous de ce même navire, la Fig. 4 est une vue latérale agrandie d'un seul flotteur latéral, la Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'un flotteur latéral, la Fig. 6 est une vue schématique en coupe longitudinale illustrant une forme de réalisation d'un foil et de son montant, ainsi que son agencement sous un flotteur, les Figs. 7 et 8 sont des vues similaires à la Fig. 6 illustrant d'autres formes de réalisation et agencements de l'ensemble montant-foil, et la Fig. 9 est une vue schématique en coupe transversale d'un flotteur latéral pourvu d'un ensemble montant-foil additionnel rétractable. Dans l'ensemble des dessins, les mêmes signes de référence désignent partout les mêmes éléments. Le navire des Figs. 1 à 3, représenté sans ses superstructures, comporte une coque 1 dont au moins la carène est très fine. A la coque 1 sont reliés des flotteurs latéraux 2 par des liaisons 3 disposées au-dessus de la ligne de flottaison F. La coque 1 assure à elle seule la portance du navire, à savoir qu'en charge et lorsque la gîte est nulle, les flotteurs latéraux 2 sont très peu ou, mieux encore, pas du tout immergés, ceci étant une caractéristique essentielle de l'invention. De préférence, la forme des flotteurs 2 est conçue de manière à limiter l'extension de leur surface mouillée lorsqu'ils touchent la mer. A cet effet, leur fond présente par exemple un décrochement 4 par lequel la partie arrière est surélevée par rapport à la partie avant. D'autre part, ils ont avantageusement une section transversale en forme de V. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, chaque flotteur latéral 3 porte, par l'intermédiaire d'un montant 6, une aile ou foil 5 commandable en incidence pour en faire varier la portance en positif et en négatif. Telle que représenté, le foil 5 a un encombrement transversal n'excédant pas celui du flotteur 3, afin de permettre l'accostage du navire. Par ailleurs, le foil 5 peut, entre autres configurations, former avec son montant 6 un T inversé, Fig. 2, ou un Y inversé, Fig. 5. Les Figs. 6 à 8 illustrent diverses formes de réalisation de l'ensemble formé d'un foil et de son montant. Dans l'ensemble de la Fig. 6, lequel est indifféremment en T ou Y inversé, le foil 5 est fixé rigidement à la base du montant 6 qui est quant à lui articulé autour d'un axe transversal 7 dans un logement 8 ménagé à l'intérieur du flotteur 2. Pour modifier l'incidence du foil 5, le montant 6 est commandé en pivotement par un dispositif mécanique tel que le vérin 9. A noter que dans cet agencement, il est possible de prévoir l'effacement par pivotement vers l'arrière du montant 6 si celui-ci ou le foil 5 heurte un corps étranger.Il suffit, pour cela, d'insérer un élément de liaison de moindre résistance ou fusible entre, d'une part, le flotteur ou le montant et, d'autre part, l'organe mécanique de commande 9, calculé pour résister aux efforts hydrodynamiques normaux, mais pour céder en cas de choc trop violent. Dans l'ensemble de la Fig. 7, également en T ou Y inversé, le montant 6 est fixe par rapport à la coque du flotteur 2. La variation de portance du foil 5 s'obtient en modifiant son incidence autour de l'axe transversal 10 disposé en partie basse du montant 6, au moyen de l'organe de commande 9. A la Fig. 8, le montant 6 et le foil 5 sont fixes par rapport à la coque du flotteur 2. La variation de portance est obtenue au moyen d'un volet 11 articulé au bord de fuite du foil 5. A l'arrêt, les deux flotteurs latéraux ne touchent pas l'eau simultanément et, s'ils accomplissent malgré tout leur rôle de stabilisateurs, ce n'est qu'au prix d'une légère gîte, accompagnée d'un léger roulis. Pour simplement stabiliser cette gîte, il suffit de prévoir des ballasts dans les flotteurs latéraux 3, et d'en remplir un d'eau de mer. Pour annuler la gîte, il faut faire descendre les deux flotteurs latéraux 3 de manière à les enfoncer dans l'eau, par exemple en remplissant un ou plusieurs ballasts tels que 12, prévus dans la coque centrale 1 au voisinage de son centre de gravité G, Fig. 3. En marche, le ou les ballasts de la coque centrale 1 sont vides, ainsi que ceux des flotteurs latéraux 2, lesquels effleurent juste la surface de l'eau. Ce sont les foils 5 qui maintiennent la gîte à une valeur proche de zéro malgré les vagues, leur portance étant pilotée par une centrale connue en soi, comportant un système de capteurs gyroscopiques et accélérométriques chargé de détecter les mouvements du navire, notamment ses oscillations autour de son axe de roulis. Par mer de côté, quand un flotteur rencontre une vague, son immersion engendre une poussée verticale, ce qui crée un moment de roulis déstabilisant. La centrale détecte l'amorce du mouvement de roulis et commande aux foils de fournir un moment de roulis stabilisant de sens contraire au premier. Les foils travaillent alors en opposition, exerçant une portance négative du côté du flotteur immergé, et une portance positive de l'autre côté. Les foils 5 peuvent également être utilisés pour contrer les mouvements de pilonnement (déplacements verticaux du navire) en vue d'améliorer le confort à bord : par mer de face, quand les flotteurs 2 rencontrent une vague, leur immersion engendre une poussée verticale qui s'ajoute à celle de la coque. La centrale détecte l'amorce du mouvement vertical et commande aux foils de fournir une force verticale opposée à celle des flotteurs. Les foils travaillent alors dans le même sens. Par mer diagonale, les deux effets précités s'additionnent géométriquement et conduisent à des variations de portance soit de sens opposé, soit de même sens selon l'état de la mer. Par ailleurs, en cas de marche avec voie d'eau sur un flotteur, le ballast sur le flotteur opposé est rempli pour annuler la gîte, tandis que le ballast vide du flotteur ayant subi l'avarie lui assure une flottabilité positive. Comme on l'a vu à propos des Figs. 6 à 8, les forces hydrodynamiques de correction sont obtenues en faisant varier l'incidence de l'ensemble montant-foil, ou l'incidence du foil lui-même, ou le débattement d'un volet de courbure articulé au bord de fuite du foil, ou bien encore en utilisant une combinaison de ces solutions. Les efforts de correction étant très variables en intensité, en fonction de l'état de la mer, on peut prévoir des ensembles montant-foil additionnels n'entrant en action qu'au-delà d'une certaine force de mer. Un tel ensemble 5'-6' est représenté à la Fig. 9, qui permet d'escamoter le foil 5' par remontée du montant 6' à l'intérieur du flotteur 2 (représentation en traits fins interrompus), ou par pivotement latéral vers l'intérieur autour d'une articulation 7' (représentation en traits fins continus). Quant à l'agencement montant-foil en lui-même, il est de même type que celui de la Fig. 7 ou celui de la Fig. 8. Bien entendu, le dispositif de commande mécanique est alors monté entre le foil, ou le volet à commander, et le montant lui-même. REVENDICATIONS 1) Navire comportant une coque centrale (1) assurant la portance, à laquelle sont reliés des flotteurs latéraux (2) par l'intermédiaire de liaisons (3) disposées au-dessus de la ligne de flottaison, caractérisé en ce que les flotteurs latéraux (2) sont agencés de manière à être très peu ou non immergés lors du déplacement en charge, et en ce que chaque flotteur (2) porte par l'intermédiaire d'un montant (6) une aile ou foil (5) destinée à être immergée, ainsi que des moyens pour en faire varier la portance, lesquels moyens sont commandés à partir d'une centrale détectant les mouvements du navire pour que les portances des foils immergés (5) s'opposent aux mouvements de roulis. 2) Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les foils (5) sont pilotés par ladite centrale pour que leurs portances s'opposent en outre aux mouvements verticaux ou mouvements en pilonnement. 3) Navire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fond de chaque flotteur latéral (2) comporte un décrochement (4) se prolongeant vers l'arrière, afin de limiter l'extension de leur surface mouillée lorsqu'ils touchent la mer. 4) Navire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ensembles montant-foil ont une configuration en T inversé. 5) Navire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ensembles montant-foil ont une configuration en Y inversé. 6) Navire selon i'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans les ensembles montant-foil, le foil (5) est fixé rigidement à la base du montant (6), lequel est articulé autour d'un axe transversal (7) solidaire du flotteur (2) et actionné en pivotement par un dispositif mécanique (9). 7) Navire selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'entre le montant (6) ou le flotteur (2) d'une part, et le dispositif mécanique (9) d'autre part, il est prévu un élément de moindre résistance ou fusible, calculé pour céder en cas de contraintes extérieures dépassant les contraintes hydrodynamiques normales. 8) Navire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans les ensembles montant-foil, le foil (5) est articulé autour d'un axe transversal (10) situé à la base du montant (6), et actionné en pivotement autour de cet axe par un dispositif mécanique (9). 9) Navire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans les ensembles montant-foil, le foil (5) est fixé rigidement à la base du montant (6), et en ce qu'un volet (.il), articulé le long du bord de fuite du foil (5), est orientable par l'intermédiaire d'un dispositif mécanique (9). 10) Navire selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les flotteurs latéraux (2) comportent au moins un ensemble montant-foil additionnel agencé de manière à permettre llescamotage du foil (5') par remontée du montant (6') dans le flotteur (2) ou par pivotement latéral vers l'intérieur. 11) Navire selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que un ou plusieurs ballasts (12) sont prévus dans la coque centrale (1). 12) Navire selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que des ballasts sont prévus dans les flotteurs latéraux (2).