Brevet FR2780940A1 — publié le 20000114

STRUCTURE DE COQUE POUR CATAMARAN A MOTEUR La présente invention concerne une structure de coque pour catamaran à moteur et plus particulièrement destiné à la plaisance. La structure de coque selon la présente invention est plus particulièrement applicable aux catamarans à moteur de plaisance qui se situent dans la gamme des bateaux de 10 à 20 m et prévus pour naviguer à des vitesses de 10 à 20 noeuds sur de longues distances, la performance devant se situer au niveau du confort et de l'autonomie plus qu'à celui de la vitesse de déplacement ou de l'accélération. UÀ monocoque présent généralement un profil de coque relativement large pour lui donner une certaine stabilité au roulis si bien que les profils de coque des monocoques limitent de façon importante la traversée des vagues et elles ont plutôt tendance à passer par dessus et donc à suivre la sinusoïde engendrée par les phénomènes de vagues et de houle. Contrairement aux monocoques, les catamarans disposent de coques étroites et d'un pont central qui relie les deux coques. En effet, les cabines sont généralement disposées dans les coques mais le lieu de vie,, reste le pont central et son habitacle, particulièrement utilisé notamment durant la navigation. Un point particulièrement sensible est le fait de voir la structure en contact avec l'eau par le dessous du pont central en raison essentiellement du tangage direct et ou du tangage et du roulis combinés lorsque l'état de la mer est suffisamment dégradé pour engendrer de la houle ou des vagues d'une hauteur provoquant de tels phénomènes. Cette action de l'eau sur le dessous du pont central est connue sous le nom de "slamming". En effet, le contact de cette surface quasiment plane du dessous du pont central avec l'eau provoque des chocs particulièrement désagréables pour le confort des passagers car le mouvement de tangage, durant la phase d'enfoncement, est brutalement interrompu. De plus, le bruit engendré par les chocs de l'eau sur ce pont central se propage et confère lorsqu'il est violent des sentiments d'insécurité et pour le moins ce bruit reste incompatible avec l'atmosphère recherchée lors de l'utilisation d'un tel navire. De plus, ces chocs peuvent également engendrer de la fatigue inutile dans les éléments qui composent la structure de la coque nécessitant généralement des renforts pour que la structure résiste à ce type de chocs. Une solution consiste à prévoir des coques ayant une section longitudinale importante vers le haut à partir de la ligne de flottaison si bien que lorsque la coque s'enfonce, la flottabilité augmente très rapidement lors de l'enfoncement de chaque coque, ce qui limite cet enfoncement, de façon plus ou moins progressive mais dans tous les cas de façon beaucoup plus souple que dans le cas d'un contact avec le pont central. Néanmoins, le problème est plus complexe dans le sens o le but est aussi de disposer d'un bateau qui n'est pas freiné plus que nécessaire, à l'avancement, car même si la vitesse n'est pas un paramètre recherché, la finesse de la coque est d'une grande importance sur la traînée dans l'eau et sur la consommation, donc sur l'autonomie et par conséquent sur les coûts de fonctionnement. Cette solution de structure à coque très évasée n'est pas satisfaisante car la section transversale dans le plan vertical est trop importante. Cette section transversale importante conduit aussi la coque à suivre au plus juste le profil des vagues et à créer ainsi un déplacement suivant une sinusoïde prononcée dans le plan vertical, particulièrement désagréable pour les passagers et souvent générateur de mal de mer. Une autre solution pourrait consister à disposer des virures latérales successives mais ces virures sont généralement réservées aux unités de plaisance de type vedette rapide fortement motorisées. Elles permettent une meilleure tenue à le mer à grande vitesse mais n'ont qu'un faible rôle pour permettre de limiter l'enfoncement. Par contre de telles virures augmentent peu la section transversale verticale. On note dans ce cas que l'aspect esthétique n'est pas satisfaisant et surtout, les virures ont tendance à générer des embruns très importants qui, par conditions de navigation intermédiaires voire calmes mais à vitesse élevée, sont préjudiciables au confort des passagers. Une amplitude de tangage trop importante pose aussi des problèmes quant à la propulsion car les hélices, lorsque ce mode de transfert est utilisé, peuvent sortir de l'eau conduisant à une cavitation préjudiciable à la qualité et au rendement de la propulsion mais aussi à la longévité de la motorisation. De plus, le tangage exagéré peut conduire à un sentiment d'insécurité des passagers lorsque la proue de la structure enfourne et que de l'eau passe par dessus Il'habitacle. Le problème du tangage doit aussi être pris en considération dans le cas d'une houle ou de vagues sur une eau intérieure ou en mer de type fermée ou encore sur l'océan car la fréquence et le type des vagues sont très différents. Il faut donc pouvoir trouver un compromis pour qu'un tel catamaran à moteur puisse présenter un comportement adapté dans ces différentes situations. Il est aussi utile de traiter le problème du roulis car dans le cas présent, l'angle de gîte est peu important puisqu'il s'agit d'un structure de coque de type catamaran mais il faut aussi limiter l'amplitude au maximum pour que le confort des passagers soit de la meilleure qualité possible. La présente invention a pour objet une structure de coque qui convient pour un catamaran à moteur d'une longueur comprise entre 10 et 20 m pour des puissances de moteur de l'ordre de 2 x 60 CV à 2 x 350 CV, susceptible de naviguer à une vitesse de croisière de 10 noeuds et à une vitesse maximale de 20 noeuds, qui peut "traverser" les vagues en provoquant le moins possible d'effet de soulèvement pour limiter le déclenchement du mal de mer, tout en évitant le slamming et en laissant la proue hors d'eau, qui évite la formation d'embruns sur les bords latéraux extérieurs et qui limite le roulis. A cet effet, la structure de coque selon l'invention, pour navire de type catamaran à moteur, comprenant deux coques reliées par un pont central, se caractérise en ce qu'elle comporte un redent intérieur, en saillie par rapport à la coque, disposé au-dessus de la ligne de flottaison, qui prend naissance le long d'une ligne reliant les points d'inflexion de la coque et qui fait un angle oc par rapport à la verticale et qui se termine tangent à l'horizontale. Dans le mode de réalisation retenu, la ligne reliant les points d'inflexion est confondue avec la ligne de flottaison. Selon un mode de réalisation préférentiel, le redent se prolonge par une courbe jusqu'au pont central, formant une voûte. Selon une autre caractéristique de la structure selon l'invention, il est prévu un redent extérieur, en saillie par rapport à la coque, disposé au-dessus de la ligne de flottaison, qui prend naissance le long d'une ligne reliant les points d'inflexion de la coque et qui fait un angle s par rapport à la verticale et qui se termine tangent à l'horizontale, vers l'extérieur. De façon préférentielle, I'angle g, est supérieur à l'angle. Selon un agencement perfectionné, les deux coques sont symétriques par rapport à l'axe médian du pont central et chaque coque est dissymétrique avec un décalage intérieur conduisant à un effet de pincement. L'invention est maintenant décrite en regard des dessins annexés d'un mode de réalisation particulier de structure de coque selon l'invention, dessins sur lesquels les différentes figures représentent: - figure 1, une vue en élévation latérale de la structure de coque selon l'invention avec un exemple d'habitacle, - figure 2, une vue de dessus de la même unité, figure 3, une vue de face des différents couples superposés suivant l'axe longitudinal de la coque, et - figures 4-1 à 4-22, les différents couples dissociés. Sur la figure 1, on a représenté la structure de coque selon l'invention avec mention de la ligne 100 de flottaison et d'un habitacle 102 surmontant la coque. La localisation des couples des figures suivantes est mentionnée suivant I'axe longitudinal de la structure de coque par les nombres 0 à 22. On distingue tout d'abord la partie 104 immergée de la coque et la partie 106 émergée. La partie 104 immergée présente un profil suivant l'axe longitudinal qui est étroit en proue et large en poupe comme le montrent les sections individuelles des figures 4-1 à 4-22. Suivant l'axe longitudinal, la hauteur immergée varie pour être maximale sensiblement au droit du maître couple entre les sections 9 et 10 et pour diminuer vers les deux extrémités de 9 à 0 et de 10 à 22. La figure 1 fait apparaître une des caractéristiques de l'invention, à savoir la dissymétrie de chacune des coques sur l'avant par rapport à l'axe médian vertical 106 qui passe par la ligne 108 de quille. Il s'agit plus particulièrement des couples 0 à 10. Le volume de la coque est déporté vers l'intérieur, tandis que la surface latérale extérieure de la coque présente simultanément une pente plus douce, la surface intérieure étant plus verticale. Ainsi, par rapport à l'axe médian vertical du bateau, les formes des coques sont symétriques avec un effet de pincement. Les autres couples sont sensiblement centrés par rapport à la ligne de quille si bien que les axes longitudinaux des deux coques sont parallèles sur toute la partie arrière. La figure 2 permet aussi de faire apparaître la constante de l'invention à savoir un premier redent 110, intérieur, en saillie, ménagé sur la face latérale de chaque coque, côté intérieur. Ce redent se prolonge sur toute la longueur de la coque et se trouve maximal dans la partie médiane des couples. à. De la même façon, suivant I'axe longitudinal, le redent suit sensiblement le profil de la ligne de quille. On note sur les vues en section que ce redent présente une courbure prononcée qui débute en partie inférieure par un point 112 d'inflexion de la coque qui est confondu avec la ligne de flottaison, ceci avec un angle a d'ouverture important et qui débouche à son autre extrémité sur une partie 114 anguleuse, la courbure étant, là, sensiblement tangente à I'horizontale. On remarque sur la figure 3 que le déport D est important. Pour donner un ordre d'idée, cela conduit à un redent présentant un déport de 0.20 m pour une unité de 10 m environ. La partie située au-dessus de ce redent est inclinée avec une courbe 116 qui assure la liaison avec le pont central 118 et dont on verra l'intérêt plus avant lors de la description du comportement à la mer de la structure de coque selon la présente invention. Chaque coque présente aussi un second redent 120, extérieur. Ce redent est conçu de façon sensiblement identique au premier redent, mais son déport d est moins important du fait que l'angle _ d'ouverture est lui- même 1 5 moins important. Ce second redent 120 prend naissance également au point d'inflexion 1 22 confondu avec la ligne de flottaison 100 et se prolonge vers le haut par la face latérale extérieure de la coque qui est lisse et sensiblement verticale, dépourvue de toute forme en saillie susceptible de lever des embruns. Sur la partie arrière, sous la ligne de quille, venue de fabrication, il est prévu un aileron 124 porte-hélice traversé par la ligne d'arbre. Les paramètres proportionnels suivants donnent une bonne indication des différentes dimensions d'un mode de réalisation selon l'invention dimension D: 2 à 3 % de la longueur à la ligne de flottaison, - largeur des coques à hauteur du redent: entre 12 et 16 % de la longueur à la ligne de flottaison. Ainsi, pour un bateau de 11 m, la largeur des coques est sensiblement de 1,40 m et le redent est de 0,22 à 0,33 m. La structure de coque selon l'invention permet de disposer par temps calme d'une section étroite qui limite la traînée et augmente ainsi l'autonomie, ce qui est particulièrement appréciable pour une unité de plaisance prévue pour du cabotage de longue distance. Dès que les conditions de mer provoquent une augmentation de la houle, les redents permettent de limiter de façon tout à fait satisfaisante l'enfoncement et surtout évite l'enfournement de la proue, ce qui est rassurant pour les naviguants. On peut citer un exemple comparatif de deux coques identiques l'une équipée des redents et l'autre sans redent. La structure de coque selon l'invention permet surtout de limiter les chocs du pont central sur la surface de l'eau résultant d'un enfoncement prononcé de l'une ou des deux coques, suivant la direction de navigation par rapport à l'orientation de la houle. A cet effet, la courbure prononcée augmente très sensiblement la section horizontale locale, ce qui freine l'enfoncement. De plus, I'orientation de la courbure tangente à l'horizontale permet de repousser l'eau dans ce plan horizontal, ce qui limite encore cet enfoncement. On note que les flux d'eau repoussés par chacune des coques vers I'intérieur sont dirigés l'un vers l'autre, ce qui a tendance, par réaction, à maintenir la structure de coque au- dessus de la surface de l'eau. Quant aux embruns soulevés par cette action, ils ne posent aucun problème puisqu'ils sont confinés par le pont central avant d'être évacués sur l'arrière, sans perturber le confort des passagers. La courbe 116 forme une voûte et assure aussi un freinage lors de l'enfoncement donc une protection ultime du pont central lors d'un enfoncement trop important. On note que cette courbe est située relativement haute, à proximité immédiate du pont central pour ne pas perturber la navigation quand les conditions sont favorables et pour jouer un rôle efficace en dernière limite lorsque les conditions deviennent très défavorables. En ce qui concerne le second redent prévu sur chaque coque, à l'extérieur, il joue le même rôle de façon moins prononcé, afin de ne pas lever une quantité d'embruns trop importante. Le pont et les coursives latérales sont protégés des quelques embruns soulevés par les seconds redents puisque la coque est relativement haute sur l'extérieur. Ainsi que décrit précédemment, les deux coques sont dissymétriques et présentent un pincement sur l'avant, ce qui permet de diminuer les dimensions de la vague générée entre les deux coques et d'augmenter la vague extérieure. La structure de coque selon l'invention est particulièrement confortable pour le type de navigation évoquée ci- avant et conduit à des autonomies importantes. REVENDICATIONS 1. Structure de coque pour navire de type catamaran à moteur, comprenant deux coques reliées par un pont central, caractérisée en ce qu'elle comporte un redent (110) intérieur, en saillie par rapport à la coque, disposé au-dessus de la ligne (100) de flottaison, qui prend naissance le long d'une ligne reliant les points d'inflexion (112) de la coque et qui fait un angle a par rapport à la verticale et qui se termine tangent à l'horizontale. 2. Structure de coque selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ligne reliant les points (112) d'inflexion est confondue avec la ligne (100) de flottaison. 3. Structure de coque selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le redent (110) intérieur se prolonge par une courbe (116) jusqu'au pont central, formant une voûte. 4. Structure de coque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un redent (120) extérieur, en saillie par rapport à la coque, disposé au-dessus de la ligne (100) de flottaison, qui prend naissance le long d'une ligne reliant les points (122) d'inflexion de la coque et qui fait un angle J par rapport à la verticale et qui se termine tangent à l'horizontale, vers l'extérieur. 5. Structure de coque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'angle a est supérieur à l'angle D. 6. Structure de coque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux coques sont symétriques par rapport à l'axe médian du pont central et en ce que chaque coque est dissymétrique par rapport à l'axe médian (106) avec un décalage intérieur conduisant à un effet de pincement. 7. Structure de coque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les différentes dimensions sont dimension D: 2 à 3 % de la longueur à la ligne de flottaison, - largeur des coques à hauteur du redent: entre 12 et 16 % de la longueur à la ligne de flottaison.