Brevet FR2705312A1 — publié le 19941125

VOILE RIGIDE pour Navires toutes catégories La présente convention concerne un dispositif pour faire avancer les navires de commerce, de plaisance et autres, en utilisant la force du vent. La propulsion de ces navires se fait habituellement à l'aide d'un moteur qui consomme de l'énergie ou d'un système de voilure souple encombrant et àiffi- cile a manoeuvrer, dont le rendement est faible par rapport au système deplo- yé, en ce sens que la voile travaille en compromis avec le vent du fait qu'à certaines allures, il faudrait qu'elle soit plate et à d'autres allures, gonfiante. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients et de doubler et tripler le rendement pour une surface égale de voilure utilisée avec un rapport d'encombrement de 1 = 5 au niveau du rendement par rap- port aux systèmes actuellement utilisés. En effet, selon une première caractéristique, ce système comporte un cadre rectangulaire de préférence (ou carré), celui-ci pouvant être en aluminIum ou tout autre matériau équivalent ou supérieur, portant une sèrie de pales rigides courbes disposées les unes à la suite des autres, se chevauchant, espacées entre elles d'une distance égale à la moitié de la largeur des pales (largeur prise sur l'angle droit du positionnement) et dont l'angle d'ouverture (par rapport à la perpendiculaire imaginaire du cadre) se situe entre 23 et 37 selon qu'il sagisse d'utilisation sur des navires lourds et lents ou des navires légers et rapides. FIG. N 1 La largeur des pales utilisées est sans importance majeure, elle est calculée d'avantage selon un rapport d'harmonisation par rapport au,avire oui va l'utiliser ainsi que la résistance du matériau employé, le tout lié à la hauteur de la pale Ce cadre (de préférence rectangulaire) portant les pales rigides servant de voilure comporte deux axes (un à l'avant, l'autre à l'arrière) qui lui permettent de pivoter sur lui-même afin de pouvoir, chaque fois que le navre change de bord, présenter l'angle d'attaque des pales face à la nouvelle disectio:: du vent rpar rapport au rameau). Il peut être actionné soit par un vo~ant, soit par tout autre système mécanique conçu en fonction de ltrnportance du navire qui l'utilise. FIG. N 2 Selon la deuxième caractéristique, le cadre portant les pales servant de voilure, repose par ses deux axes sur un demi-cadre qui lui-même repose sur un pivot central lui permettant de tourner sur lui même en entrainant l'en- semble du système. FIG. N 3 Le pivot du demi-cadre peut trouver sa place au niveau de l'emplanture de mât d'un voilier par l'installation d'un tube rigide bien fixé au navire, dans lequel s'emboitera l'axe pivotant du demi-cadre avec un système de fixation ne l'empêchant pas de pivoter sur lui-même, mais de s'arracher verticalement. Le demi-cadre doit être tenu au bateau par un filin réglable car lors d'un virement de bord, il sera entrainé par ce dernier pour franchir le lit du vent. Ltensemble comporte deux girouettes, l'une à l'avant, l'autre à l'arrière, qui peuvent être fixées soit sur le cadre, soit sur le demi-cadre afin d'être maintenues constamment dans une position perpendiculaire par rapport à la direction du vent. Les girouettes, soit par un systéme mécanique si elles sont posées sur le demi-cadre, soit automatiquement et sans systéme si elles sont solidaires du cadre principal, doivent s'inverser chaque fois que le cadre principal tourne sur lui-même selon son axe lor.gitudinal. Il y a grand intérêt pour obtenir un réglage parfait (surtout sur les navires rapides) à ce que la girouette se trouvant le plus en avant du navire soit réglable quant à son angle d'ouverture afin de corriger les ir.terfé- rences entre le vent réel et le vent apparent produit par la vitesse du bateau. Les dessins annéxés illustrent l'invention. - La figure N 1 représente les pales rigides vues de haut disposées les unes à la suite des autres - La figure N 2 représente le cadre principal portant un certain nombre de pales. - La figure N 3 représente le demi-cadre pivotant servant à porter le cadre principal - La figure N 4 représent 1 'ensetrole du systéme monté sur ur: navire. Un r.avire équipé d'une voile moderne traditionnelle souple travaille selor. un rendement qui est le suivant - 1/3 de la surface travaille à 100; - 1/3 de la surface travaille de LO å 60 % - 1/3 de la surface travaille de O à 10 % Soit un rendement correspondant à 50 % et 60 % de sa voilure dans les meilleures conditions (vent de travers). Aux autres allures, il perd encore une partie de son efficacité car soit les voiles se déventent mutuellement aux allures portantes, soit le navire accuse une gîte très prononcée aux allures de 'près' et près ré. De plus, le plan de voilure réglé toujours à partir de l'axe longitudinal du navire ne peut agir que selon un compromis passé entre le navire suivant une route et le vent lui fournissant l'énergie ; ce qui veut dire qutà chaque changemment de cap, un nouveau compromis doit être établi. La principale originalité de cette invention est d'avoir trouvé le moyer. d'utiliser et de travailler avec le vent sans compromis, quelles que soient les 'allures' prises par le navire et ce jusqu a un ar.gle de remor.tée dépassant les 30 vers le lit du vent en conservant 100 % de l'efficacité de la voile rigide, ces 100 % étant utilisés pour obtenir la résultante de forces qui fera avar.cer le navire selon des variances qui tendront toujours vers le maximum des possibilités. ORIGINALITES Subsidiaires Hormis la principale originalité précédemment citée qui est d'utiliser la force du vent sans comprmis avec une voilure qui travaille toujours face. au ver.t, nous allons citer les originalités subsidiaires qui ont permis d'obtenir ce résultat. La première originalité subsidiaire de cette invention est que la surface de voilure nécessaire pour l'effet que I'or, désire obtenir, est divisée en plusieurs surfaces rigides courbes moindres qui par leur disposition à l'intérieur du cadre principal, se chevauchant les unes à la suite des autres, augnentent mutu ellement leur rendement. Ex. : une seule pale rigide n'est efficace qu'à 80 % de sa surface. La même surface divisée en plusieurs pales disposées les unes à la suite des autres s'aidant mutuellement par le courant d'air intrados et extrados atteind un rendement de 100 70. La deuxième originalité subsidiaire de cette invention, est de monter les voiles rigides sur un cadre tournant sur ses axes, ce qui permet de préseter le bord d'attaque des pales face au vent chaque fois que le navire change de bord en donnant un demi-tour au cadre. La troisième originalité subsidiaire (plus importar.te que les deux précédentes) est que l'ensemble du systéme dirigé par des girouettes travaille dans toutes les conditions, quelle que soit la route du navire, face au vent, et donc avec un réglage qui ne change jamais, calculé pour obtenir le rer.de- ment maximum, ce qui permet de remonter le lit du vent jusqu'à plus de 30 contre 45 avec une voilure souple classique. Cette troisième originalité permet dans tous les cas de figure d'obtenir un rendement à 100 ;k de la voilure dont la courbure et l'angle d'attaque sor.t réglés une fois pour toutes pour un travail perpendiculaire au vent. Le navire, quel que soit son cap et ce jusqu'à plus de 30 du lit du vent, avance par la résultante des forces produites par le cadre pricipal et la résistance de la dérive immergée du bateau. FIG N 5 La quatrième originalité subsidiaire est le faible encombrement du systéme. En effet, un cadre portant des pales courbes inclinées à 35 par rapport à son angle droit porte une voilure de 2.5 fois sa surface. Ex. : 10 m2 de cadre = 25 m2 de voilure Le rapport de rendement avec une voilure rigide étant - entre Force 2 et Force 3 : double - à partir de Force 4/5 : triple un cadre de 10 m2 produira une force équivalente à 50 m2 de voile souple pouvant aller jusqu'a 75 m2 et même les depasser par vent très fort. (Au cas où le vent serait trop violet, il est très aisé de reduire la surface de voilure en enlevant un nombre égal de pales à l'avant et à l'arrière du cadre principal, celles-ci étant tenues par des glissières guides). ;,a ciquième originalité subsidiaire est que la poussée du vent est répartie dans le sens longitudinal et a faible hauteur du navire, ce qui réduit considérablement la gite et par ce fait pénalise beaucoup moins la résultante (sans compter le plus de confort et de sécurité). La sixième originalité subsidiaire est la facilité de manoeuvre. En effet, le systéme maintenu par ses girouettes conserve automatIquement son réglage quels que soient les embardées ou changement de direction du navire. Etant prévu et réglé pour travailler toujours face au vent, il n'y a ni à border ni à choquer la voilure, celle-ci donnera dans tous les cas 100% de son efficacité, car comme nous l'avons déjà dit, sa principale originalité est de ne passer aucun compromis avec le vent. Seule la résultar.te variera en fonction des caps pris par le navire mais toujours en exploitant le systéme au maximum de ses capacités. Lors d'un virement de bord, l'ensemble tenu par un filin réglable est entrai- né à franchir le lit du vent par le navire. La seule manoeuvre à effectuer est l'inversion du cadre principal afin de présenter le bord d'attaque des pales face à la nouvelle direction du vent par rapport au navire. Cette inversion peut être soit manuelle à partir d'iin volant monté sur l'axe arriére du cadre (sur un navire de taille raisonnable) soit entièrement mécanisée par un moteur électrique entrainant une vis sans fin agissant sur un pignon denté situé en bout de l'un des axes du cadre principal (navire de commerce portant plusieurs cadres de surface importante manoeuvrés à partir de la passerelle). Si l'on veut stopper l'action de la voilure, il suffit de positionner le cadre horizontalement afin que le vent n'aie plus d'action sur les pales. FIG. N 6. Lorsque le navire séjourne au port, un systéme simple permet de désolidariser le cadre du demi-cadre au niveau des supports d'axe afin de l'abaisser pour le poser à plat sur le demi-cadre et l'arrimer. Lors d'une immobilisation prolongée, il est possible d'enlever toutes les pales tenues par des glissières guides et de les mettre à l'abri (ayant la même forme, elles s'emboiteront les unes sur les autres et tiendront peu de face). ) . FIG. N 7. APPLICATIONS Ce systéme simple et peu encombrant développant une grande puissance car travaillant dans tous les cas à 100 S de sa capacité, pourrait donner nais- sance à une nouvelle génération de navires, que soit à la plaisance ou au commerce, en construisant des bateaux spécialement étudiés pour recevoir et utiliser ce procédé. I1 pourrait se construire des navires motorisés à l'electricité ; cette énergie pouvant être obtenue par les hélices entrainées par la vitesse du bateau, les moteurs devenant des dynamos, emmagisinant l'énergie dans des accumulateurs dont le poids dans le fond du navire n'est pas un inconvénient car servant de lest. Cette énergie ainsi obtenue pourrait palier au manque de vent le cas échéant ainsi qu'aux manoeuvres d'accostage. Eventuellement, l'installation de groupes électrogénes pour parfaire la sécurité. Un cargo utilisant 3000 CV consomme 10 à 12 tonnes de carburant par 24 heures Le prix de la voile rigide et des transformations occasionées serait vite amorti d'autant plus qu'aucun persommel supplémentaire n1 est nécessaire les manoeuvres pouvant être commandées électriquement à partir de la pas se relle. En attendant cette nouvelle génération de navires, il est possible moyer.nant quelques transformations d'utiliser le systéme sur des cargos non ir.i- tialement prévus à cet effet (installation d'un plan de dérive immergeable nécessaire lorsque le navire marche à vide et légère augmentation de la surface du gouvernail). Les figures N 8, N 9 et N 10 donnent un aperçu des différentes applications pour lesquelles le procédé a été inventé. REVENDICATIONS 1) Dispositif servant à faire avancer les navires de toutes catégories en utilisant la force du vent. 2) Dispositif selon lequel la voile souple est remplacée par une voile rigi- de en aluminium de préférence ou tout autre matériau moindre équl-.ralent ou supèrieur. 3) Dispositif selon lequel la surface de voilure nécessaire pour l'effet que l'on veut obtenir est divisée en une série non limitée des disposées dans un cadre les unes à la suite des autres et se chevauchant avec un écartement, une courbure et un angle d'attaque qui peuvent être légèrement différents selon l'usage auquel ils sont destitués sans que celà ne change le principe de fonctionnement du systéme. Fig. 1 et 2. 4) Dispositif selon lequel le cadre principal qui porte les pales comporte 2 axes, un à l'avant, l'autre à l'arrière, qui lui permettent de tourner longitudinalement sur lui-même afin de présenter l'angle d'attaque des pales tantot sur tribord et tantot sur babord selon la nécessité. 5) Dispositif selon lequel le cadre principal repose par ses deux axes sur sur les portes axes d'un demi-cadre lui-même monté sur un pivot central lui permettant de tourner sur lui-même en entrainant avec lui le cadre principal. Fig. n 3. 6) Dispositif selon lequel l'ensemble du systéme comporte des girouettes servant à le maintenir dans un alignement perpendiculaire à la direction du vent. Fig. n 4. 7) Dispositif selon lequel l'ensemble du systéme pourrait être orienté mécaniquement selon des ordres soit manuels soit transmis par une girouette électronique. 8) Dispositif selon lequel le cadre principal pourrait dar.s certains cas en vue d'une adaptation sur certains types de navires être manoeuvré par tout systéme apprprié autre que le demi-cadre. Ex. : un (ou plusieurs) ras levier qui pourrait poser le cadre soit sur un bord soit sur un autre du navire (ou rrêrrse dans une autre position) afin de l'utiliser selon des variantes plus avantageuses par rapport à une situation donnée. 9) Dispositif global selon lequel l'ensemble du systéme est conçu pour travailler à toutes les allures face au vent. Fig. n 5.