Brevet FR2707588A1 — publié le 19950120

La présente invention concerne les planeurs aquatiques du type d'abord décrit par le Brevet français de l'auteur, N" 1 494 784 du 18 Mai 1966. Un tel "planeur", qui comporte essentiellement une aile incurvée dans le sens de l'envergure avec intrados à l'intérieur, est tiré à la surface de l'eau par un câble attaché à un engin fonctionnant en voile1 soit un bateau à voile, soit un engin aérien (planeur ou ballon dirigeable). Le câble se trouve, selon la finesse hydrodynamique obtenue, plus ou moins proche de la perpendiculaire à la trajectoire. Les planeurs décrits par ce premier Brevet comportent une aile symétrique dans le sens de l'envergure, avec un bord d'attaque et un bord de fuite. La force de traction latérale transmise par le câble permet audit engin une navigation au vent, dans le cas d'un bateau comme le ferait une "dérive" mais sans qu'apparaisse le couple de gatte habituel puisque le câble aboutit à la mâture. La stabilisation du planeur aquatique à la surface de l'eau état assurée: - en roulis par le fait que le point d'attache du câble à l'aile, par l'intermédiaire d'une patte d'oie de deux câbles aboutissant aux extrémités d'aile, se trouve à l'intérieur de la courbure de l'aile et au délà de son axe d'incurvation, - en immersion partielle, par exemple sur les trois quarts de l'envergure, par le fait que le câble supérieur de la patte d'oie est un peu plus court que le câble inférieur, - en lacet (et ainsi en incidence) par le fait que les attaches des deux câbles se trouvent plus ou moins avancés par rapport aux profils d'aile, dans le sens de la marche, - en tangage grâce à un empennage formé d'une tige attachée en arrière de l'aile, dans l'axe de l'aile symétrique en envergure, et terminée par un plan fDce perpendiculaire à l'envergure. Un tel planeur symétrique en envergure devait être retourné, avec ajustement des longueurs des deux câbles, pour passer d'un bord à l'autre du bateau. Le fonctionnement a été excellent pour des vitesses atteignant par exemple 10 à 15 noeuds, mais au délà la résistance à l'avancement du câble immergé devenait prépondérante malgré les dispositifs de profilage prévus par le brevet. Pour régler l'incidence de l'aile, il fallait ajouter un troisième câble vers l'empennage, également trainant dans l'eau. Un autre Brevet français de l'auteur, N" 2 443 378 du 8-12-1978, montre un planeur aquatique dont l'aile possède un plan de symétrie vertical, pour faciliter l'inversion du sens de marche. Un flotteur symétrique est attaché au sommet de l'aile et son extrémité inférieure est éventuellement lestée, tandis que l'empennage anti-tangage est porté par une tige immergée auto-orientable. On utilise alors deux câbles de traction, leur différence de longueur permettant de régler l'incidence du planeur et en particulier le sens de marche. Utilisant au sommet une barre en compression, on peut éviter que les câbles soient immergés. Pour des planeurs selon ce second Brevet, l'équilibre était insuffisant en cas de vagues, et une robustesse adéquate de l'empennage ne pouvait être obtenue que moyennant un supplément de trainée. Pour la présente invention, on a gardé l'aile incurvée à plan de symétrie vertical, qui procure des performances hydrodynamiques satisfaisantes, mais on a cherché à obtenir une meilleure stabilité à grande vitesse et dans les vagues, avec le minimum de trainée par l'empennage et par les parties normalement émergées rentrant dans les vagues. La télécommande par deux câbles de l'incidence et du changement de bord reste possible mais peut donner lieu à des emmêlements; on a préféré décrire ici une télécommande à base électrique ou radio et un dispositif de régulation automatique d'incidence. Selon la présente invention, un planeur aquatique, attaché par un câble à un engin fonctionnant en voile (bateau ou engin aérien), comporte une aile à plan de symétrie (destiné à rester sensiblement vertical) perpendiculaire à la corde des profils, incurvée avec concavité coté intrados, dont l'extrémité supérieure porte un timon sensiblement horizontal de liaison au câble ainsi que l'axe d'articulation sensiblement vertical d'un flotteur long orienté vers l'arrière et portant un empennage constitué d'une surface verticale vers le bas et d'une surface sensiblement horizontale. Soumis à la traction du cable, le planeur aquatique se déplace, presque perpendiculairement à cette traction, avec le timon et le flotteur émergés tandis qu'une partie de l'aile et le plan de stabilisation horizontal sont immergés, et assure la force de retenue nécessaire à la navigation à voile de l'ensemble. L'articulation permet de placer l'aile à tribord ou à bâbord du flotteur; elle est dotée d'un moyen de réglage ou de blocage en angulation entre aile et flotteur. On prendra en compte un type dit A dans lequel le planeur aquatique ne porte pas de pilote, celui-ci se trouvant sur l'engin fonctionnant en voile, et un type dit B dont le flotteur porte un pilote, qui commande le fonctionnement dudit engin. Pour les deux types, le réglage d'incidence vue en plan de l'aile dans l'eau, conditionnant la force latérale, est obtenu soit en solidarisant l'aile et le flotteur et en agissant en direction sur la surface verticale d'empennage, soit en gardant l'empennage fixe par rapport au flotteur et en agissant sur l'angulation entre l'aile et le flotteur. Pour le type A, le réglage d'incidence peut être assuré par télécommande ou se trouver simplement dépendant de la force de traction sur le câble, en assurant une limitation de cette force pour éviter des ruptures. L'invention sera décrite à l'aide des Figures suivantes: - Figure 1. Type A, vue latérale, - Figure 2. Type A, vue frontale - Figure 3. Type A, vue en plan, - Figure 4. Type B, vue perspective. L'aile I présente un profil symétrique, par exemple plat à l'intrados et circulaire 9 l'extrados; elle est incurvée autour d'un axe se projetant en 2 dans la Figure 2, et prolongée par un timon 3 sensiblement plan, dont l'extrémité se trouve, par rapport à l'aile, nettement plus loin que l'axe 2. L'aile 1 porte sur l'extrados, à sa jonction avec le timon 3, un axe de maintien 4 pénétrant dans un flotteur long 5, à plan de symétrie vertical et dont la partie avant, relativement courte, est relevée et a forte flottabilité pour éviter les enfournements dans les vagues. Ce flotteur porte en extrémité arrière un empennage vertical 6 et un empennage horizontal 7 en extrémité du précédent. Dans le cas d'un faible poids sur l'aile, le câble de traction 8, attaché à l'extrémité du timon 3, recouperait sensiblement l'axe 2 et l'immersion se limiterait par exemple, comme indiqué par la Figure 2, aux trois quarts de la longueur incurvée. Appliquant un poids sur l'aile, notamment dans le cas du Type B, et désirant garder la même immersion, on peut soit utiliser une aile moins recourbée, soit lui donner une incidence globale dans un plan vertical. Selon la Figure 4, I'axe de maintien 4 peut alors être orienté dans le plan de symétrie du flotteur 5 en le faisant passer dans un centrage bas 10 et dans une fente verticale il du flotteur, avec un ressort 12 tirant son extrémité supérieure vers l'arrière et un mouflage réglable 13 le tirant vers l'avant. Un relâchement par erreur du mouflage donne lieu à un excès d'émersion, préféré à un excès d'immersion, tandis qu'un choc accidentel de l'aile contre un obstacle peut être adouci par le ressort. Pour obtenir le virement de bord à distance du Type A, on peut utiliser, comme montré par la Figure 1, une télécommande par radio ou par conducteur électrique 14 d'un moteur très démultiplié 15 agissant sur la rotation de l'aile par rapport au flotteur. La Figure 3 montre le Type A simplifié sans télécommande, avec réglage automatique de l'angle d'incidence dans un plan horizontal, pour seulement limiter à grande vitesse la force latérale. L'extrémité du timon 3 est tirée par un ressort 17 vers l'avant du flotteur 5, tandis que le câble de traction 8 passe par une poulie attachée à cette extrémité et s'attache au flotteur 5 en arrière de l'axe 4. L'empennage 6 est fixe par rapport au flotteur. Si la force de traction s'accroit, le ressort 17 s'allonge et l'incidence diminue, limitant le supplément de traction. Une telle disposition peut être employée en association avec un bateau à voile: le changement de bord s'effectue alors en ramenant le planeur au bateau, en modifiant a la main la position de l'aile et des attaches, et en renvoyant le planeur de l'autre coté. Au contraire, pour le Type B supportant un pilote, la Figure 4 montre le blocage par un fil 18 de l'angulation entre l'aile et le flotteur, et une commande par palonnier 19 de l'orientation en direction de l'empennage. Pour ce Type B, la Figure 4 donne un exemple de télécommande par trois cibles d'un cerf-volant 20 agissant en voile. Un premier câble 21, de longueur fixe, relie l'avant du cerf-volant à l'extrémité du timon 3. Un autre câble 22 s'attache à gauche et à droite sur l'arrière du cerf-volant et forme une boucle sur une poulie 23 fixée à l'extrémité du timon par l'intermédiaire d'un mouflage 25 dont le brin de manoeuvre, à la disposition du pilote, s'attache à un taquet 26, permettant le réglage global de l'incidence de vol du cerf-volant. Un câble 27 s'attache par ses deux extrémités aux brins gauche et droite du câble 22. Tenu par le pilote, il permet la commande du cerf-volant en roulis, et ainsi donc le positionnement oblique du cerf-volant agissant en voile. On peut encore utiliser un seul câble de liaison au cerf-volant mais associé à une télécommande par radio agissant sur des gouvernes adéquates placées sur le cerf-volant ou sur ses attaches au câble de liaison. Pour le type A et dans le cas particulier du vol avec un ballon dirigeable, on peut lester plus ou moins en eau le flotteur 5, assurant ainsi une sécurité de non-envol du planeur aquatique si le ballon prend, par chauffage solaire, un supplément de force portante. La Figure 1 montre un réservoir 30 alimenté en eau par une canalisation 31 formant écope au bord d'attaque de l'empennage vertical 6, ou vidé par une canalisation 32, ces canalisations étant ouvertes ou fermées par une vanne 32 convenable, télécommandée de manière électrique ou radio. La télécommande permet d'imposer un certain niveau de remplissage dans le réservoir 30, niveau contrôlable ou non selon la complexité consentie. Pour limiter le freinage lors de I'arrivée dans une vague, on peut profiler la liaison du flotteur 5 et de l'aile I en installant sous la partie avant du flotteur un volet déflecteur 40 articulé en son avant sur un axe 41, le bord de fuite se trouvant légèrement en avant de raille. En marche normale, ce volet est bloqué en position basse (profilante), mais il doit être relevé pour permettre la rotation de l'aile, d'environ un demi-tour, lorsqu'on passe d'un bord à l'autre. En Figure 1, on a représenté une came 42 montée sur l'axe 4, poussant par un culbuteur 43 le volet vers le bas, avec rappel d'un ressort 44. En Figure 2 est montré un mouflage 45 du câble 8, tirant en marche le déflecteur vers le bas par l'intermédiaire d'un levier 46. Pour la Figure 4 qui suppose aussi une rotation d'aile manuelle, on se contente d'un verrouillage manuel non figure. Le planeur aquatique, dénommé "Chien-de-Mer", constitue ainsi une "dérive" de bon rendement accrochée à l'eau, coopérant avec un engin fonctionnant en voile et permettant une navigation à grande vitesse. Cet engin peut être un bateau à voile, le câble de liaison étant attaché dans la mâture pour favoriser une contre-gne à effet sustentateur. L'engin peut être aérien (planeur, cerf-volant ou dirigeable), le pilote étant sur cet engin ou sur le "Chien-de-Mer". REVENDICATIONS 1. Planeur aquatique destiné à assurer par l'intermediaire d'un câble la force de retenue nécessaire à un engin fonctionnant en voile dans le vent, par exemple un bateau à voile, un planeur 20 ou un ballon dirigeable, ledit planeur aquatique comportant une aile 1 à plan de symétrie perpendiculaire à la corde des profils, incurvée avec concavité côté intrados, cette aile étant destinée à rester sensiblement verticale avec son extrémité supérieure émergée, caractérisé en ce que cette aile est prolongée par un timon 3 ayant le même plan de symétrie et recevant le câble 8 en son extrémité (plus éloignée de l'aile que l'axe d'incurvation), et en ce que faille porte un axe d'articulation réglable 4 d'un flotteur 5 portant en extrémité arrière et vers le bas une surplace d'empennage 6 en direction et une surface d'empennage 7 en tangage. 2. Planeur aquatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit flotteur comporte une partie avant relevée (anti-enfoumement) et dotée d'un volume de flottabilité1 sous laquelle est disposé un déflecteur de profilage 40, articulé sous le fond du flotteur et lié de chaque côté à des éléments palpeurs 43 reposant sur l'aile. 3. Planeur aquatique selon la Revendication 1 ou la Revendication 2, caractérisé en ce que l'angle d'articulation autour dudit axe 4 est assujetti à un moyen de télécommandé à partir dudit engin fonctionnant en voile dans le vent. 4. Planeur aquatique selon la Revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de télécommande est constitué par un entrainement électrique, télécommandé électriquement par l'intermédiaire du câble 8, ou par radio. 5. Planeur aquatique selon la Revendication t ou la Revendication 2, caractérisé en ce que l'angle d'articulation autour dudit axe 4 est conditionné par l'action antagoniste d'un ressort 17 tendant à augmenter l'incidence de l'aile et d'un rappel sur le flotteur de la traction du câble 8, tendant à diminuer l'incidence (Fig 3). 6. Planeur aquatique selon une des Revendications précédentes, caractérisé en ce que le flotteur est muni d'un réservoir 30 d'eau de lestage (Fig 1). 7. Planeur aquatique selon la Revendication 2, caractérisé (Fig 4) en ce que ledit flotteur porte le siège d'un pilote disposant d'un moyen de commande (19) en orientation de l'empennage de direction 6 et de moyens de commande de vol (21,22,23) d'un engin aérien 20 fonctionnant en voile.