Brevet FR2714017A1 — publié le 19950623

Le mât orientable. Le mât orientable est une invention concernant le domaine de la voile, de la navigation de plaisance et particulièrement celui des monocoques lestés. Constat actuel Sur les monocoques, le vent latéral provoque deux réactions - le bateau, la coque et le plan de voilure prennent de la bande, gâtent. - seule une partie de la force du vent se transforme en force de propulsion, l'autre partie se transforme en gîte. On constate en outre, que plus un bateau gîte, plus la surface perpendiculaire au vent diminue, plus la force de propulsion régresse. Jusqu'à présent, les seules solutions trouvées ont été de lester les navires pour créer une force de rappel opposée à la force de gite, ou de créer les multicoques, qui, ne pouvant gîter, sans lest, exposent le maximum de plan de voilure à la force du vent. Les multicoques se déplacent beaucoup plus vite que les monocoques, ce n'est plus à démontrer. Exposé de l'invention Le dispositif consiste à déplacer le plan de voilure des monocoques, soit à tribord, soit à babord, en articulant le mat à sa base, de manière à opposer la surface maximum de voile, sans gîte de ce plan, au vent, afin d'obtenir la force de propulsion maximum. Le dispositif transforme le monocoque en "catamaran monocoque", ou plus exactement en un monocoque utilisant le plan de voilure des multicoques. Pour ce faire nous allons modifier le voilier lesté de la manière suivante: a) Au niveau du pont, une embase, pièce métallique articulée, permet d'incliner le mat soit à tribord soit à babord, et donc tout le plan de voilure. b) Les haubans latéraux ne sont plus "frappés" de la barre de flèche au pont, mais passent par une poulie sur le pont, et sont fixés sur une pièce mobile, commandée et tractée. c) Les étais latéraux de mat ne sont plus fixes, mais allongeables ou retractables, avec pour mission de toujours étayer le mat et répartir les nouvelles forces créées par l'invention. d) Un lecteur de gîte de mat, permet au navigateur de rechercher la bonne inclinaison pour obtenir la verticale. e) Un lecteur de gite de pont, contrôle les manoeuvres de gîte et assure la sécurité, et intervient lorsque l'eau pourrait passer par dessus l'hiloire sous le vent. f) pour les bateaux à construire, un dispositif permet de déplacer un lest mobile au vent, pour déplacer le centre de gravité, et conserver la coque dans ses lignes d'eau optimales. Ce dispositif a pour conséquence de pouvoir opposer au vent un plan de voilure maximum, vertical, une force de propulsion optimale, un bateau beaucoup plus sportif, beaucoup plus "ardent". La propulsion étant plus forte, nous obtiendrons par voie de conséquence une vitesse supérieure à celle d'un bateau identique non équipé du système, ce qui représente un intérêt certain pour les régates, pour les courses au large, pour les compétitions de modèles réduits. Ce dispositif étant adaptable ( sauf f)), sur tous les monocoques existants, et sur tous les futurs bateaux, apporte en outre une nouvelle dimension, la 3ème, à la pratique de la voile; non seulement il faut toujours tenir le cap, non seulement il faut toujours règler les voiles, mais en plus, il faut contrôler et gèrer la gîte. Enfin, la possibilité de gîter le mat a également un effet secondaire non négligeable par mauvais temps. Si le navigateur incline le mat "sous le vent", en diminuant le plan de voilure, plus que sur un bateau normal, produisant un échappement plus aisé de l'air sous le vent, il rendra le bateau plus mou, avec un effet de gîte encore plus faible, aidant le plan du pont à se rapprocher de l'horizontal, c'est à dire confort et sécurité pour l'équipage. Le mât orientable apporte sécurité et confort par mauvais temps, vitesse par brise fraîche ou vent bien établi, et une troisième dimension au plaisir de la voile, gèrer la gîte. Exposé détaillé A) L'embase : est constituée par deux pièces métalliques s'articulant entre elles par un axe. ( Fig. 3, 4). Une des pièces est solidement fixée sur le pont, après installation de renforts sous le pont, pour contenir les efforts de compression, nouveaux, créés par le système. L'autre pièce métallique est rendue solidaire du mat, ainsi rendu mobile, grâce à l'axe. L'embase peut également etre une sphère, si l'on opte pour la version du gère-glte incluant l'inclinaison du mat vers l'avant pour mieux remonter au vent. B) Les haubans latéraux : selon les dimensions du monocoque, les haubans, fixés à ou aux barres de flèche, après être passés dans des poulies de pont, seront reliés à différents types de pieces mobiles tractées : ( Fig. 7, 8, 9, 10, 17, 18 ). - petits voiliers : un treuil, sur lequel les haubans feront quelques tours morts. Le treuil sera équipé d'un frein. Un tour de manivelle entrainera une traction d'un côté, un allongement de la même longueur de l'autre. Pas de distorsion. Le treuil pourra être fixé au pied du mat, ou, par un systè me de poulie, pourra être place près du navigateur. - voiliers moyens : Le même treuil pourrait être équipé d'un moteur électrique. Un inverseur de courant déclenche la rotation dans un sens ou dans l'autre. Un frein électro magnétique bloque l'ensemble. - Grand-voiliers, sans moteur, type "Coupe de l'America": Un chariot de pont, comprenant un chassis fermement fixé, contient un plateau sur lequel seront frappés les haubans. Ce plateau est mu, par l'équipage, en faisant tourner une tige filetée. Des guides complètent l'ensemble. - Grands-voiliers motorisés : Un moteur électrique entrainant une tige filetee déplace le chariot ci-dessus décrit. Des vérins de pont, soit téléscopiques, pour gagner de la place, soit ordinaires, opposés, déplacent le chariot et donc les haubans. On peut envisager de prévoir pour les grands voiliers, un caisson muni de vérins, pour chaque bord, travaillant à l'inverse, (des poulies de pont vers la proue du voilier.) Fig. 17, 18. C) Les étais : Nous parlons ci-après des étais latéraux qui maintiennent le mat en position perpendiculaire au pont sur un bateau normal. - Comme pour les haubans, les étais latéraux peuvent être tendus ou allongés par un treuil motorisé ou non, par un chariot se déplaçant sous la contrainte d'une tige fileté ou d'un vérin. - Pour les voiliers d'une taille certaine il est prévu : C.1 : de remplacer les cables formant étais, sur la plupart des voiliers, par un tube métallique, fixé au mat sous la première barre de flèche, grâce à une articulation, et fixé sur le pont également avec une articulation. Au niveau du pont, un moteur entraîne une tige filetée qui attire ou repousse le tube, en inclinant le mat. Dans ce cas, les ou le moteur latéral, travaille en semble, à l'oppose des moteurs de l'autre bord. Si babord enroule, tribord déroule. ( Fig. 5). C.2 : pour des forces plus importantes, c'est à dire des voiliers plus longs, plus lourds, ayant plus de surface de voile, la pression hydraulique semble la plus adaptée. Un tube métallique, comprenant une chambre de compres sion ou vérin, articulee comme dans dans le cas C.1, Dans ce cas, le ou les vérins latéraux, travaillent ensemble, à l'opposé des verins de l'autre bord. Si babord comprime, tribord décompresse. ( Fig. 6 ). C.3 : En cas d'utilisation d'un bloc moteur électrique ou d'un vérin pour l'étai avant, si les étais latéraux sont solitaires, d'un meme bord, il n'y aura pas néces sité d'un système synchrone pour le déplacement du mat, vers l'avant. Par contre, pour les grands voiliers qui seraient équipés de plusieurs étais/vérins lateraux", un synchronisateur soit électrique, soit hydraulique est absolument nécessaire, sous risque de tout casser. Bien évidemment, pour ce cas C.3, un raccourcissement de l'étai avant grâce à un vérin de pont doit être mis en place, et un système d'allongement de l'étai arrière également. ( Fig. 17, 18 ). Pour les cas C.1 et C.2, il sera toujours possible de recher cher une fixation des étais sur le pont, le plus près possible de la perpendiculaire à l'axe du bateau, passant par l'embase. si les articulations des fixations du pont le permettent, il n'y aura ni distorsion ni arrachement le l'embase et des étais, sur la même ligne. D) Le lecteur de gîte de mat : ( Fig. 11 Un pendule, ne se déplaçant que sous la gîte, fixé sur le mat, indique par vision directe sur les petits voiliers, par lecture d'un écran sur les voiliers plus importants, si le mat est bien vertical, au vent ou sous le vent. Si le navigateur est en recherche de vitesse, il procèdera à une manoeuvre adaptée pour obtenir la propulsion maximum. Par vent instable, forts coups de vent, le navigateur jugera de l'oppor tunité de manoeuvrer ou non. Par vent bien établi, l'indication est précieuse et peut générer quelques-miles d'avance ou de retard. E) Le lecteur de gîte de pont : ( Fig. 12 Il s'agit d'un appareil, muni d'un pendule à ailettes, baignant dans un liquide, de l'huile par exemple, soumise à une température constante, été comme hiver, avec chauffage par une résistance, 500 et un thermostat, pour avoir les mêmes caractéristiques. Ce pendule se déplace sous l'effet de la gite et du tanguage et indique la gite du pont. Deux contacts électriques sont fixés au pendule, symétriquement. Deux contacts, règlables par le navigateur, en fonction de la force de rappel du lest, de l'état de la mer, de la voile en place, déterminent l'angle maximum acceptable de gite du pont. Sous une rafale, les contacts déclenchent soit les moteurs, soit les vérins, en poussée au vent, en décompression sous le vent, afin de ramener le plan du pont dans les normes déterminées par le navigateur. Cet élément est un organe vital pour la sécurité du navire. F) Le lest mobile : ( Fig. 13, 14, 15 ). Pour les bateaux à construire, on peut envisager la création de coques plus planantes, moins profondes, moins en V, se rapprochant plus des formes d'un dériveur que d'un voilier monocoque lesté. Le fond de la coque étant plus plat, lors de la construction, on déter mine une masse de lest fixe, au plus bas de la quille, et une masse de lest mobile constitué de barres de plomb ou d'un métal très lourd, en forme de rouleaux, liés entre eux comme les maillons d'une chaine de vélo, de manière à pouvoir épouser la forme dela coque. Ces cylindres, de faible épaisseur, ne prendront pas une place énorme, un rayon de 10 cm par exemple semble suffisant. La longueur de chaque cylindre pourrait être de 1,50m. Ces rouleaux se déplacent sur un bâti métallique épousant la forme de la coque, le bâti étant constitué de rails perpendiculaires à l'axe du voilier. Le déplacement peut être mécanique, électrique ou, un vérin téléscopique déplace l'ensemble au vent ou sous le vent, l'orientation du vérin étant produite soit par un moteur, soit par une barre d'inclinaison manoeuvrée par le navigateur. Ce déplacement du lest, dans la coque, conjugue avec la gîte de plan de voile, permet de conserver la coque dans ses lignes d'eau optimales diminuant les freins à l'avancement, pour un gain de vitesse supplémen taire. Le déplacement du centre de gravité "au vent" permettrait de réduire de manière considérable l'inclinaison du mat. Le dispositif, selon l'invention, outre le gain de vitesse des mono coques ainsi obtenu a aussi un aspect sécuritaire, ( Fig. 16 ). Le dispositif est particulierement destiné à l'équipement des monocoques lestés. Remarques : Alimentation électrique pour les gros voiliers : Le courant est fourni par un groupe de batteries, rechargees par une hélice à la traîne, par un groupe électrogène, ou par une dynamo actionnée par le moteur du voilier. Manoeuvre : Le gère gite ne sera surtout pas utilisé dans un port, le mat pouvant s'engager dans les oeuvres vives des autres voiliers. Pour mettre en place le gère-gîte, il conviendra de choquer les voiles, abattre le mat au vent et border. Si la gîte de mat est trop forte, mat au vent, il sera possible d'utiliser la force du vent et le rappel du lest, sans effort sur les étais, pour rechercher la verticale. A l'inverse, tenter de giter le mat au vent, contre le vent, et contre la force de rappel du lest, risque de tout briser. GIte du pont : Le gère-gîte n'engendre pas une gîte du pont supérieure à la gite du pont constatee sur un voilier normal sous le même vent latéral. Le poids du mat et de la voilure étant verticaux et non plus sous le vent,la gîte est quasiment identique. Pression sur le mat : Le mat sera soumis à des forces plus importantes, mais essentiellement différentes. Les étais électriques ou hydrauliques formeront en fait 3 ou plus, points d'appui sur le pont, soulageant l'embase, au lieu d'un seul point, la base du mat sur un bateau normal. Caractéristiques des cables : Pour la sécurité, les haubans devraient être remplacés par des cables d'une section supérieure à ceux prévus par le constructeur à l'origine. Applications industrielles possibles : Le gère-gite peut intéresser des entreprises de mécanique, pour la fabrication des chariots de pont, la fabrication des embases de mat, les étais de mat, les fixations des étais au mat, les treuils. Le gère-gite peut intéresser les fabricants de moteurs électriques pour motoriser les treuils, les étais, les chariots de pont. Le gère-gite peut intéresser les fabricants de vérins hydrauliques, pour équiper les étais, les chariots de pont, et le déplacement du lest mobile. Liste des dessins Fig. 1 1/11 Voilier monocoque, vu de l'arrière, soumis à un vent latéral le faisant gîter et avancer. Fig. 2 1/11 Voilier monocoque, utilisant le gère-glte au maximum des possibilités, le rappel de lest au vent compensant exactement la force de gîte, le mat étant vertical. Toute la pression dans le plan de voilure se transforme en avancement,(moins celle utilisée pour déplacer le lest) Fig. 3 2/11 Embase de mat, permettant une inclinaison babord tribord. Des fixations rendent le mat solidaire de la pièce supérieure. La pièce inférieure est boulonnée au pont. Fig. 4 2/11 Embase de mat, permettant des inclinaisons du mat dans tous les sens jusqu'à 450 environ. Fig. 5 3/11 Etai de mat électrique. Une tige filetée, mue par un moteur attire ou repousse le mat. Une pièce métallique, articulée sur l'étai est très solidement fixée sur le mat, sous la première barre de flèche.Le chassis métallique contenant le moteur, est également articulé sur le pont. Fig. 6 4/11 Etai de mat hydraulique. Le liquide est poussé dans la chambre de compression du vérin ou en ressort en décompression. Même système d'articulation que pour l'étai électrique Fig. 5. Fig. 7 5/11 Croquis précisant comment affaler le mat à tribord, en exercant une pression sur l'etai-verin ou le moteur électrique babord et la récupération des haubans latéraux. Le hauban, fixe au mat, via la barre de flèche, passe par une poulie de pont, sur un rouleau dans l'axe du navire, par une seconde poulie, et est frappé sur l'étai. La symétrie crée l'effet inverse, sans distorsion. Fig. 8 6/11 Croquis du treuil mécanique pour les petits voiliers. Ce treuil est fixé sur le pont, ou près du navigateur, les haubans et les étais effectuent quelques tours morts sur le cylindre d'enroulement. La distorsion d'allonge- ment entre les cables-étais et les haubans est infime. Si le treuil est placé près du havigateur, un système de polies de pont est mis en place. Liste des dessins ( suite Fig. 9 6/11 Croquis du treuil motorisé pour enrouler les haubans et les cables d'etais de mat. Chaque cable fait plusieurs tours morts autour du cylindre. Le moteur est muni d'une roue dentée qui entraîne la roue dentée du cylindre. L'inversion du courant inverse le sens de rotation du cylindre. Fig. 10 7/11 Croquis d'un chariot de pont, mu manuellement à l'aide d'un vil ebrequin. Un chassis métallique contient deux guides et une tige filetée. Un système d'entraînement, à chaque extrémité permet d'actionner la vis et donc de déplacer le chariot sur lequel ont été frappés les haubans. Le même chariot peut être déplacé par l'action d'un ou plusieurs moteurs électriques. La tige filetée centrale peut être simplement une tige servant de guide, si-le plateau est déplacé par 1 ou deux vérins teléscopiques. 1) plateau vu du dessus. 2) coupe du plateau. 3) plateau vu du dessous. Fig. 11 8/11 Lecteur de gîte de mat : Sous la force de la pesanteur, le pendule indique si le mat gite à babord, comme sur le dessin, dans la zone rouge, ou si le pendule gîte dans la zone verte, tribord. L'appareil peut être électro-magnétique, la différence de champ donnant l'angle de gite, lisible sur le tableau de bord. Fig. 12 8/11 Lecteur de gite de pont : Le lecteur de gite de pont a été règle pour les contacts A et B sur un angle de 320 de gîte de pont autorisée. Le pont n'étant gîte qu'à 300, les contacts ne se tou che pas. Si la gite augmente, les contacts mettront soit les vérins, soit les moteurs en action pour redresser la gîte du pont. Liste des dessins ( suite 2 Fig. 13 9/11 Position d'un voilier gité, n'utilisant pas la force de rappel de son lest mobile. Fig. 14 9/11 Position de la coque du meme voilier, mais en ayant déplacé son lest mobile au vent. Le navigateur incline le vérin téléscopique pour obtenir une poussée au vent, un système de sécurité afin d'éviter toute fausse manoeuvre est indispensable. Fig. 15 9/11 Les rouleaux sont mus à chaque extrémité par des vérins. Les rouleaux sont relié entre eux par des lames fixées sur les axes. Les axes permettent aux rouleaux d'épouser la forme des rails fixés sur la coque. Un rail supérieur assure que les rouleaux ne peuvent quitter le bâti métallique. Fig. 16 10/11 Par vent de tempête, le mat étant incliné sous le le vent, la force de gite et de propulsion dans le plan de voilure devient très faible, apportant confort et sécurité pour l'équipage. La coque est verticale. Fig. 17 11/11 Chariot de pont, sur lequel sont frappés les haubans, et se déplaçant sur une vis sans fin, actionnée par des moteurs électriques. Fig. 18 11/11 Chariot de pont, sur lequel sont fixés les haubans, avec deux guides, et déplacé par deux vérins télésco piques opposés. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné aux voiliers monocoques, permettant d'orienter le mât et la plan de voilure, au moins latéralement, indépendemment de la position de gîte de la coque, caractérisé en ce que l'embase de mât permet d'obtenir la position souhaitée du mât, sous l'action d'un allongement ou d'une diminution de la longueur des haubans, bas-haubans ou étais. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'un treuil. 3) Dispositif selon revendication 1, caractérisé par l'utilisation de chariots de pont. 4) Dispositif selon revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'étais de mât. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'actionnement des éléments est réalisé par des moyens mécaniques. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'actionnement des éléments est réalisé par des moyens électriques. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'actionnement des éléments est réalisé par des moyens hydrauliques. 8)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un lecteur de gîte de mat. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un lecteur de gîte de pont. lo) Dispositif selon l'une quélconque des revendications précédentes, caractérisé par le déplacement d'une partie du lest dans la coque.