Brevet FR2788030A1 — publié le 20000707

- 1 - NAVIRE A VOILE ETIOU A MOTEUR DONT LA MAJEURE PARTIE DU POIDS EST SUPPORTEE PAR UN FLOTTEUR ENTIEREMENT IMMERGE Les bateaux qui utilisent comme force de sustentation la poussée d'Archimède sur une carène voient leur vitesse limitée par la longueur de la houle engendrée par leur vague d'étrave. C'est une limitation due à la longueur de carène. C'est ainsi que pour atteindre des vitesses de 25 à 30 noeuds, des longueurs de 30 à 40 mètres sont nécessaires pour la carène. Pour s'affranchir de ce problème, on a conçu, soit des navires qui planent à la surface de l'eau, soit qui utilisent des surfaces portantes totalement immergées en forme d'aileron. Cette dernière technique a l'inconvénient de ne fonctionner de façon optimale qu'en vitesse assez grande et assez mal en vitesse réduite. Quant aux bateaux planant, on peut distinguer: - Les bateaux à voiles qui nécessitent alors deux ou plusieurs coques pour contrer le couple de chavirage dû aux voiles. D'o l'inconvénient d'une très grande largeur. - Les bateaux à moteurs, généralement monocoques, qui déjaugent quasi totalement hors de l'eau. Ils présentent alors l'inconvénient d'être tributaires de l'état de la mer et, surtout pour les bateaux relativement petits, la navigation devient vite très inconfortable car le bateau tape sur l'eau dès que les vagues atteignent un demi- mètre de creux. La présente invention a pour but de remédier à tous ces inconvénients, en faisant supporter l'essentiel du poids du navire par un flotteur principal totalement immergé, de forme allongée et profilée. Il est connu que les corps ainsi immergés ne présentent pas de limitation due à la longueur de carène. La résistance à l'avancement est due à la traînée hydrodynamique, dépendant de la forme et à la traînée de frottement liée au nombre de Reynolds et à la surface mouillée. Selon l'invention également, un contre poids est situé en dessous du flotteur principal, solidaire de celui-ci, à la plus grande profondeur acceptable par les contingences de navigation ou de mouillage. L'ensemble constitué par le flotteur principal et le contrepoids est dimensionné pour présenter une résultante de force légèrement insuffisante pour supporter le poids total du navire. Un reliquat de force portante de x pour cent est nécessaire. Toujours selon l'invention ce reliquat est fourni par un flotteur de surface de petit volume et de forme allongée afin d'enfourner les vagues tout en planant partiellement. Ce flotteur de surface assure ainsi une position stable du navire par rapport à la surface de l'eau. -2- Toujours selon l'invention, la coque du navire destinée à recevoir la charge utile et les passagers est placée, solidaire des autres parties décrites ci-dessus, à une hauteur déterminée au dessus de l'eau, de 0,3 à 1 mètre, par exemple, sans que cet exemple soit limitatif, suivant la taille du navire, afin de réduire au maximum les chocs sur les vagues. Sur la figure 1 est représenté en coupe transversale un voilier incliné, de par la force F du vent dans la voilure, d'un angle 0. Le point d'application de cette force F est situé à une distanceel de l'axe du flotteur de surface (1). L'axe du flotteur principal (2), qui fournit une force de sustentation S, est situé à une distancet2 de l'axe du flotteur de surface(l) Le contrepoids(3)a son axe situé à une distance3 de l'axe du flotteur de surface(1).Soit84 la distance à l'axe du flotteur de surface(1) du centre de gravité G, de la masse M1, de poids P1, de l'ensemble du navire comprenant en particulier la coque(4)d'accueil de la charge utile et des passagers, mais, à l'exception du flotteur de surface(lJet du contrepoids(3) de masse M2 et de poids P2. L'équilibre statique de tout l'ensemble satisfait à l'équation (a) S = (P1 + P2 + F sinO) (1 - X%) en tenant compte du fait que le flotteur de surface(1)assure sa propre sustentation et en plus les x % nécessaire à l'équilibre complet. Ce flotteur de surface (1)est d'ailleurs dimensionné de façon excédentaire, de telle sorte qu'une partie émerge de la surface de l'eau, constituant une réserve de flottabilité. L'équilibre des moments, en prenant comme axe de référence l'axe du flotteur de surface 1 satisfait à l'équation: (b) P2 x3 sin 0 = P1 x84 sine + S x2 sine + F x 4. Un exemple concret illustré sur la figure 2 permet de mieux saisir les avantages de l'invention. Soit un voilier d'une longueur de 11 mètres réalisé selon l'invention. La coque(4)d'accueil de la charge utile et des passagers, n'ayant plus de fonction de navigation, peut être plus légère que sur un voilier conventionnel. Soit P1 = 2,5 tonnes, le poids de l'ensemble coque(4), gréement, charge utile et passagers. On peut estimer le centre de gravité gl de cet ensemble à une distance 1,2 m au dessus du niveau de l'eau. La masse du flotteur principal(2)est d'environ 1 tonne et son centre de gravité g2 à 0,8 m au dessous de l'axe du flotteur de surface(1), La masse totale du navire à l'exception du flotteur de surface(l) et du contrepoids(3) appelé également lest, est alors de 3,5 tonnes et son centre de gravité G est à 0,55 m au dessus de l'axe du flotteur de surface (1).Le centre de poussée aérodynamique sur la voilure vent. avec a = 20. -3- Avec un flotteur de surfaced)de 0,5 m de diamètre, on assure cette valeur de x avec une réserve de fiottabilité de 500 à 750 daN suivant la force du vent. La masse du flotteur de surface(1)est d'environ 0,5 tonnes. La masse totale du navire est donc de 9,3 tonnes. Le flotteur principal(2) devant assurer une sustentation de 7 tonnes présente un diamètre de 0,86 m. Si, dans l'exemple précédent on admet un tirant d'eau de 3,9 m, les équations (a) et (b) sont vérifiées avec un lest de 3 tonnes (au lieu de 5,3 tonnes dans l'exemple précédent). Le flotteur principalf2)prend alors un diamètre de 0,75 m (au lieu de 0,86) et s'allège de 150 kg. Le flotteur de surface(1),avec la même réserve de flottabilité que précédemment prend un diamètre de 0,43 m et s'allège de 50 kg environ. La masse totale du navire devient de 6,75 tonnes (au lieu de 9,3 tonnes avec 2,5 m de tirant d'eau). On voit donc qu'il y a grand avantage à augmenter le tirant d'eau. Mais ceci présente des inconvénients en eau peu profonde, principalement au mouillage. Selon une variante de l'invention, il est remédié à cet inconvénient en rendant le contrepoids (3) rétractable comme la figure 2 en donne un ZO exemple non limitatif. Dans l'exemple chiffré précédemment pour un bateau de 11 mètres, le tirant d'eau passe de 3,9 m à 1,8 m environ en supposant que le contrepoids(3)est un cylindre de 0,2 m de diamètre, mais, bien entendu, dans cette configuration, le navire n'est plus stable et se couche sur l'eau jusqu'à ce que la coque(4)porte sur l'eau. Toujours 2.5 selon l'invention, il est remédié à cet inconvénient en prévoyant des volumes, appelésbailasts(8)dans le flotteur principal(2),destinés à être remplis d'eau ou vidangés par une ou plusieurs pompes, selon la configuration contrepoids (3)remonté ou descendu. Dans la configuration contrepoids(3)remonté, lesballastse)sontremplis d'eau et le navire s'enfonce jusqu'à ce que la coque(4)flotte ce qui permet l'accès aux ports et aux mouillages peu profonds et présente l'avantage d'abaisser le niveau du pont pour l'accès aux quais. Toujours selon l'invention, I'instabilité en configuration contre.poids3) remonté peut être évitéeen déployant des deux côtés du bateau des flotteurs auxiliaires(6)comme indiqué sur la figure 3. Le navire n'étant pas destiné à naviguer sous voile dans cette configuration, I'écartement des flotteurs (6) peut être minimal. Toujours dans le dernier exemple numérique, la stabilité, contrepoids(3)remonté, est assurée avec deux flotteurs(6)de une tonne de force de sustentation chacun et placés, une fois déployés, à deux mètres de l'axe de symétrie du navire. Dans le cas d'un bateau motorisé sans voiles, les vitesses atteintes sont plus grandes que celles d'un voilier. Encore selon l'invention, il peut être disposé à l'arrière du flotteur principal(2),un empennage horizontal(7) calé à un angle d'attaque assurant une légère portance, afin d'assurer une 4C5 bonne stabilité au tangage. De plus cet empennage (7) peut utilement présenter un dièdre positif (pointe en bas) pour conforter la stabilité en roulis. -4- Les navires utilisant les procédés décrits dans l'invention peuvent être des navires de plaisance, à voiles et/ ou motorisés. Ils peuvent être également des navires de transport. Dans ce cas, en particulier, de transport de liquides ou de matières visqueuses ou granuleuses, ceux-ci peuvent être avantageusement placés dans une partie du flotteur principal(2)aménagé en citerne ainsi que dans une partie du fioteur de surfacet1). Le ou les groupes moto-propulseurs' peuvent être placés dans une ou aux deux exiremités du flotteur principali.: -5- REVENDICATIONS 1) Navire à voiles ou moteur comportant un flotteur principal (2) complètement immergé supportant plus de la moitié du poids du navire, caractérisé par le fait qu'un contrepoids(3)situé au dessous du flotteur principal(2)assure l'équilibre du navire et produit un couple anti-chavirage supérieur à la somme des couples de chavirage dûs au vent et aux poussées d'Archimède, caractérisé encore par le fait que le navire comporte situé au dessus du flotteur principal(2),un flotteur de surfacel)dont une partie émerge de l'eau et caractérisé enfin par le fait que la coque(4)du navire, destinée à recevoir la charge utile et les passagers est située au dessus du flotteur de surface() et au dessus de la surface de l'eau. 2) Navire selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le contrepoids 3)est rétractable pour pouvoir être remonté jusque sous le flotteur principal(2). 3) Navire selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le flotteur principal(2)comporte desballastsS)qui peuvent être remplis ou vidés à la demande. 4) Navire selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que des flotteurs auxiliaires(6)peuvent être déployés latéralement pour 2z0 assurer la stabilité du navire quant le contrepoidsl3)est remonté. ) Navire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'un empennage horizontal(7)est disposé à l'arrière du flotteur principal(2). 6) Navire selon la revendication 5 caractérisé par le fait que l'empennage horizontal (7)présente un dièdre positif,' c'est à dire pointe en bas. 7) Navire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le flotteur principal(2)peut être aménagé pour partie en citerne destinée au transport de liquides ou de matières visqueuses ou granuleuses. 8) Navire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le flotteur de surface (1) peut être aménagé pour partie en citerne destinée au transport de liquides ou de matières visqueuses ou granuleuses. 9) Navire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le ou les groupes moto-propulseurs peuvent être placés dans une ou aux deux extrémités du flotteur principal(2)