Brevet FR2796036A1 — publié le 20010112

Bateau à propulsion électrique L'invention concerne un bateau à propulsion électrique, utilisable en particulier, mais non exclusivement, sur des cours d'eau ou des plans d'eau tels que des fleuves, des canaux ou des lacs. Les bateaux habituellement utilisés sur ces cours d'eau ou ces plans d'eau sont en général équipés de moteurs à combustion interne qui sont capables de développer une puissance adaptée aux besoins, mais qui sont bruyants et polluants. On a donc tendance à les remplacer actuellement par des bateaux à propulsion électrique, du type à moteur immergé, qui sont totalement silencieux et non polluants. Leur ensemble de propulsion comprend un moteur électrique et un réducteur à engrenage qui sont logés dans un boîtier étanche immergeable, et une hélice montée sur l'arbre de sortie du réducteur à engrenage. Cet ensemble de propulsion peut être orientable et il a déjà été proposé de le monter sur un safran. La présente invention a pour objet un bateau à propulsion électrique de ce type, particulièrement conçu pour l'accompagnement et le suivi de sportifs évoluant sur l'eau, tels notamment que des rameurs, qui soit relativement léger et très maniable, déplaçable sur l'eau à vitesse relativement élevée sans gêner les sportifs accompagnés et qui ait une autonomie importante. Elle propose, à cet effet, un bateau à propulsion électrique comprenant un moteur électrique logé avec un réducteur à engrenage dans un boîtier étanche immergeable et orientable, fixé sur un safran, une hélice montée sur un arbre de sortie du réducteur à engrenage et des moyens d'alimentation du moteur en énergie électrique, caractérisé en ce qu'il est destiné essentiellement à l'accompagnement et au suivi de sportifs évoluant sur l'eau, tels que des rameurs par exemple, et en ce qu'il est du type catamaran comprenant deux coques parallèles reliées rigidement entre elles par des bras transversaux, des batteries électriques étant logées dans les coques, et des panneaux solaires photovoltaïques étant montés à l'avant du bateau entre les deux coques et reliés aux batteries pour leur recharge. Dans un mode de réalisation de l'invention, les panneaux solaires sont du type semi-rigide et sont fixés, par exemple par collage, sur une toile tendue entre les deux coques ou sur une plaque en matériau composite montée entre les deux coques. Une plate-forme montée sur les deux coques à l'arrière du bateau porte des aménagements et équipements divers tels en particulier que des sièges, une console de pilotage avec un tableau de bord, un tableau électrique et une ou plusieurs rambardes de sécurité. Les coques sont reliées entre elles par deux tubes avant et arrière en aluminium ou autre métal léger, le tube arrière servant de support et de pivot à l'ensemble propulseur formé par l'hélice, le boîtier contenant le moteur et le réducteur, et le safran, ce dernier étant creux et contenant des circuits électroniques de commande du moteur, qui sont fixés par une plaque formant radiateur sur la paroi interne du safran. Ces circuits électroniques comprennent, dans un mode de réalisation particulier, des moyens de pilotage en vitesse du moteur électrique, commandés par un potentiomètre, des moyens de limitation de l'accélération du moteur à une valeur prédéterminée réglable et des moyens d'alimentation du moteur avec une puissance électrique maximale en marche avant pendant une durée limitée réglable. De façon générale, le bateau selon l'invention permet d'accompagner et de suivre des sportifs évoluant sur l'eau, tels que des rameurs ou analogues, pratiquant par exemple l'aviron, le canoë, le kayak, etc., au cours de leur entraînement et/ou au cours d'épreuves de compétition. Il permet aussi la récupération de rameurs tombés à l'eau, 1e transport de personnes, le transport de matériel, par exemple audiovisuel tel que des caméras de télévision et les matériels associés, et il est également utilisable pour la surveillance des épreuves de compétition, le transport des juges ou des arbitres, etc. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un bateau selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de côté de ce bateau ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un détail de construction de ce bateau ; - la figure 4 représente schématiquement les moyens d'alimentation électrique de l'ensemble propulseur'; - la figure 5 illustre schématiquement le montage de l'ensemble propulseur sur le bateau ; - la figure 6 est une vue schématique simplifiée du réducteur à engrenage de cet ensemble propulseur. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2, où l'on a représenté schématiquement un mode de réalisation particulier d'un bateau à propulsion électrique selon l'invention, destiné à l'accompagnement et au suivi de personnes pratiquant l'aviron, par exemple. Ce bateau est du type catamaran et comprend deux coques parallèles et identiques 10 qui sont reliées rigidement entre elles par deux tubes transversaux 12 en aluminium ou autre métal léger rigide et résistant ou en matériau composite, l'un de ces tubes se trouvant légèrement en avant du point milieu du bateau, tandis que l'autre est approximativement au tiers arrière du bateau. Un plate-forme 14 est montée sur les coques 10 entre les tubes 12 et supporte un certain nombre d'équipements et d'accessoires, tels qu'une console de pilotage 16 équipée d'un tableau de bord et de diverses commandes, un siège de pilote 18, un siège de juge ou d'arbitre 20, une console 22 utilisable par le juge ou l'arbitre, une armoire électrique 24 voisine de la console de pilotage 16, une ou plusieurs rambardes de sécurité 26, etc. La partie avant du bateau est occupée par un ensemble de panneaux solaires photovoltaïques 28 du type semi-rigide, comprenant des cellules reliées en série pour fournir la tension nécessaire. Les panneaux solaires 28 sont fixés, par exemple par collage, sur une toile 30 tendue entre les deux coques 10, par exemple par laçage d'une garcette passant dans des oeillets des bords de la toile. A l'avant, le support de la toile est avantageusement formé d'un tube 32 reliant les étraves des deux coques, ce tube étant mis en compression au moyen d'un tirant interne s'étendant axialement dans le tube 32 et comportant des systèmes vis-écrous à ses extrémités, ce qui permet d'augmenter la rigidité du tube 32. La toile 30 peut être tendue dans un plan ou selon une surface courbe favorisant la rigidité de l'ensemble et l'évacuation de l'eau. Dans ce cas, le tube avant 32 peut être de forme incurvée comme représenté et maintenu en position par des barres de poussée ou par un arceau ayant une courbure inverse de celle du tube 32 et venant s'appuyer sur celui-ci. En variante, les panneaux solaires 28 peuvent être fixés sur un voile de matériau composite monté entre les deux coques 10, ce voile ayant de fabrication 1a courbure souhaitée et comportant une structure intégrée légère de rigidification. On peut aussi fixer directement sur une toile ou un voile de matériau composite, des cellules solaires pour former un panneau solaire semi-rigide de grande dimension. Ces panneaux solaires photovoltaïques 28 sont destinés à la recharge de batterie électrique logées à l'intérieur des coques 10 dans des compartiments 34 situés sous la plate-forme 14 et dans lesquels sont logés également des chargeurs (représentés en figure 4) destinés à être raccordés à quai à un réseau de distribution électrique. Les batteries alimentent en énergie un ensemble propulseur 36 à montage hors bord, qui comprend un moteur électrique et un réducteur à engrenage contenu dans un boîtier étanche 38 monté à l'extrémité inférieure' d'un safran 40, et une hélice 42 montée sur l'arbre de sortie du réducteur à engrenage. Avantageusement, pour un gain de poids et d'encombrement, le boîtier 38 est formé par un carter étanche commun au moteur électrique et au réducteur à engrenage. L'ensemble propulseur 36 est porté par le tube arrière 12 et est relevable par pivotement autour de l'axe de ce tube, comme cela sera décrit plus en détail en référence à la figure 5. Les carènes des coques 10 sont conçues pour offrir un minimum de résistance au déplacement vers l'avant, avoir une flottabilité suffisante et provoquer un minimum de vagues. Elles sont fines et élancées, l'entrée d'eau est effilée pour limiter les éclaboussures et la vague d'étrave, les lignes arrière remontent en pente douce et sont aplaties pour réduire les vagues arrière et éviter le cabrage du bateau à vitesse élevée. Eventuellement, une pièce d'étrave peut être ajoutée à chaque carène pour améliorer la finesse des entrées d'eau. Les coques 10 sont réalisées par exemple en un matériau composite du type verre-polyester. Elles peuvent également être fabriquées en un autre matériau composite, par exemple à base de fibres aramide, de carbone, de résine époxy, etc., ou en bois collé, en alliage métallique léger, ou en matériau composite thermoformable, en particulier pour une fabrication en série. L'assemblage des coques peut se faire horizontalement (pose et fixation d'un pont sur la coque) ou verticalement. Dans le mode de réalisation représenté aux dessins, les coques ont une flottabilité suffisante pour assurer en cas d'urgence le transport de onze personnes,,-c'est-à-dire un pilote, une autre personne telle qu'un juge ou un entraîneur et les neuf membres d'un 8 barré. Les coques 10 comportent des cloisons internes étanches en nombre suffisant pour assurer l'insubmersibilité du bateau, même en cas d'avarie et d'envahissement par l'eau de l'un des compartiments délimités par ces cloisons étanches. Comme on l'a représenté à plus grande échelle en figure 3, les tubes 12 de liaison entre les deux coques 10 sont fixés à celles-ci au droit d'une cloison étanche 44 dans des berceaux semi- cylindriques 46, au moyen de boulons 48 qui sont écartés les uns des autres le long du tube 12 et qui sont orientés sensiblement à angle droit les uns par rapport aux autres, ces boulons traversant des pièces semi-cylindriques 50 logées à l'intérieur du tube 12, réalisées par exemple en matière plastique et permettant de répartir les efforts sur des surfaces semi-cylindriques. Comme les boulons 48, les pièces 50 sont orientées approximativement à 90 degrés les unes par rapport aux autres en étant juxtaposées dans le tube 12. Les écrous vissés sur les boulons 48 à l'intérieur du tube 12 sont accessibles par l'extrémité du tube. Cet agencement permet une fixation des tubes 12 sur les coques 10 qui est très solide et invisible. Des anneaux destinés à être utilisés pour le levage du bateau au moyen d'une grue, peuvent être fixés sur les tubes 12 de la même façon, ces anneaux étant sur le dessus des tubes 12 et comprenant une tige filetée qui s'étend à travers le tube 12 et une pièce semi-cylindrique logée à l'intérieur du tube et semblable aux pièces 42 précitées, avec un écrou vissé sur l'extrémité de la tige filetée à l'intérieur du tube 12. L'ensemble propulseur 36 est alimenté en énergie électrique par les moyens représentés en figure 4, dans laquelle la référence 52 désigne les batteries logées dans les compartiments 34 avec leurs chargeurs 54. Ces batteries sont par exemple du type nickel- cadmium à refroidissement à air, ayant une maintenance réduite, et elles sont reliées électriquement en série pour délivrer la tension électrique nécessaire au fonctionnement de l'ensemble propulseur 36. Ces batteries comprennent avantageusement un dispositif de remplissage centralisé avec un robinet de trop-plein et un orifice d'évent relié à l'atmosphère à l'extérieur du bateau. Les batteries 52 sont reliées par l'armoire électrique 24 et des circuits électroniques de commande 56 au moteur électrique de l'ensemble propulseur, ces circuits électroniques de commande étant logés dans le safran 40 et fixés sur la paroi de celui-ci par l'intermédiaire d'une plaque formant radiateur. Le safran 40 est réalisé en matériau composite mince, ou en aluminium ou autre métal léger bon conducteur de la chaleur, ce qui permet de refroidir efficacement ces circuits électroniques par échange de chaleur avec le flux d'eau circulant autour du safran 40. Les panneaux solaires photovoltaïques 28 sont reliés aux batteries 52 par l'intermédiaire d'un circuit à diodes et éventuellement d'un régulateur de charge. Dans un exemple de réalisation de l'invention, les batteries ont une capacité de 100 Ah sous une tension nominale de 90 V, et les panneaux solaires 26 peuvent fournir une puissance crête de l'ordre de 330W, ce qui permet de recharger complètement les batteries en une trentaine d'heures environ. Il est toutefois plus efficace de les recharger à quai au moyen des chargeurs 54 et d'utiliser les panneaux solaires 26 en appoint, par exemple pour une recharge partielle des batteries 52 pendant un arrêt de l'ensemble propulseur. Dans cet exemple, le moteur électrique de l'ensemble propulseur a une puissance maximale de 15 kW et le bateau représenté aux figures 1 et 2, ainsi équipé, est déplaçable à une vitesse de l'ordre de 17 km/h pendant environ 6 heures de façon continue. Avantageusement, le moteur électrique est du type autosynchrone à aimants permanents, sans balais, et est piloté en vitesse par une électronique de commande permettant le freinage et la récupération d'énergie par commande numérique programmée. Le moteur peut fonctionner à vitesse variable en marche avant et en marche arrière sans à-coups, avec un rendement de l'ordre de 95 %. Cette électronique de commande comprend - une fonction de rampe qui limite l'accélération du moteur à une valeur prédéterminée ajustable, - une fonction "turbo" qui permet d'appliquer la puissance électrique maximale en marche avant pendant une durée limitée réglable, - une sécurité au démarrage qui interdit la mise en marche du moteur si un organe de commande n'est pas en position zéro, - une sécurité qui coupe l'alimentation du moteur si la tension est trop faible ou en cas d'arrêt du moteur pour une raison mécanique (blocage de l'hélice) ou en cas de surchauffe du moteur ou de l'électronique de commande, - une ."plage de zéro réglable qui assure l'arrêt du bateau lorsque l'organe de commande de vitesse n'est pas exactement en position zéro. En pratique, cet organe de commande peut être un potentiomètre. On peut aussi utiliser un manipulateur comprenant un certain nombre de fonctions intégrées - une commande de vitesse en marche avant et en marche arrière et d'arrêt avec indexage par manette tournante, - un interrupteur marche-arrêt de l'alimentation du moteur, - un bouton poussoir de fonctionnement "turbo", - une détection magnétique du zéro et de 1a vitesse maximale en marche avant. Comme représenté de façon schématique en figure 5, l'ensemble propulseur 36 est monté pivotant autour de l'axe du tube arrière 12 et est relevable au moyen d'un vérin hydraulique 58 monté entre un élément fixe 60 solidaire par exemple de la plate-forme 14 et un tube extérieur 62 dans lequel est supporté et guidé un tube interne solidaire du safran 40. Le tube extérieur 62 est porté par le tube transversal 12 au moyen de paliers de rotation, représentés schématiquement en 64 et qui peuvent être constitués par des sangles en acier inoxydable serrant des sabots en matière à faible coefficient de frottement sur le tube transversal 12. Le vérin hydraulique 58 peut être alimenté par une pompe manuelle reliée à un réservoir de fluide hydraulique porté par la plate-forme 14. L'ensemble propulseur 36 peut également pivoter autour de l'axe du tube extérieur 62, sous commande d'une direction à crémaillère ou hydraulique ou électrique ou encore d'un autre type, par exemple au moyen d'un câble passant sur un secteur angulaire solidaire du tube logé à l'intérieur du tube extérieur 62. Comme représenté schématiquement en figure 5, les câbles 66 de raccordement à l'électronique de commande logée dans le safran 40 et d'alimentation du moteur électrique passent également dans le tube interne logé dans le tube extérieur 62. Des moyens de réglage de l'incidence de l'élément propulseur 36 en position abaissée sont également prévus, ainsi que des moyens de blocage et de sécurité en cas de collision. Une réalisation avantageuse du réducteur à engrenage est représentée schématiquement en figure 6. Ce réducteur est du type planétaire et comprend un pignon planétaire 70 fixé sur l'arbre 72 de sortie du moteur électrique, par exemple par collage ou par frettage, une couronne extérieure 74 fixée sur la paroi interne du boîtier 38, et des pignons satellites 76 en prise avec le pignon planétaire 70 et portés par un arbre 78 coaxial à l'arbre de sortie 72 du moteur, cet arbre 78 étant guidé sur le boîtier 38 par l'intermédiaire d'un roulement à bride 80. L'hélice 42 est fixée en bout de l'arbre 78, par l'intermédiaire d'un joint flexible en caoutchouc monté sur une partie cannelée de l'arbre 78. REVENDICATIONS 1 - Bateau à propulsion électrique, comprenant un moteur électrique logé avec un réducteur à engrenage dans un boîtier étanche (38) immergeable et orientable, fixé sur un safran (40), une hélice (42) montée sur un arbre de sortie du réducteur à engrenage, et des moyens d'alimentation du moteur en énergie électrique, caractérisé en ce qu'il est destiné essentiellement à l'accompagnement et au suivi de sportifs évoluant sur l'eau, tels que des rameurs par exemple, et en ce qu'il est du type catamaran, comprenant deux coques parallèles (10) reliées rigidement entre elles par des bras transversaux (12), des batteries électriques (52) étant logées dans les coques (10), et des panneaux solaires photovoltaïques (28) étant montés à l'avant du bateau entre les deux coques (10) et reliés aux batteries (52) pour leur recharge. 2 - Bateau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux solaires (28) sont du type semi-rigide et sont fixés, par exemple par collage, sur une toile (30) tendue entre les deux coques ou sur une plaque en matériau composite montée entre les deux coques. 3 - Bateau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les coques (10) sont reliées entre elles par deux tubes (12) avant et arrière en matériau composite, aluminium ou autre métal léger, le tube arrière (12) servant de support et de pivot à l'ensemble' propulseur (36) comprenant l'hélice (42), le boîtier (38) contenant le moteur et le réducteur, et le safran (40). 4 - Bateau selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble propulseur (36) est monté sur le tube (12) précité par des moyens (64) formant palier et est relié à des moyens (58) de relevage, tels qu'un vérin monté entre cet ensemble propulseur et une partie fixe (60) du bateau. 5 - Bateau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le safran (40) est creux et contient des circuits électroniques de commande du moteur, fixés par une plaque formant radiateur sur la paroi interne du safran. 6 - Bateau selon la revendication 5, caractérisé en ce que les circuits électroniques précités comprennent des moyens de pilotage en vitesse du moteur électrique, commandés par exemple par un potentiomètre, des moyens de limitation de l'accélération du moteur à une valeur prédéterminée réglable et des moyens d'alimentation du moteur avec une puissance électrique maximale en marche avant pendant une durée limitée réglable. 7 - Bateau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les batteries électriques (52) sont reliées à des chargeurs (54) logés dans les coques (10) et destinés à être branchés à quai sur un réseau de distribution d'énergie électrique. 8 - Bateau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réducteur précité comprend un pignon planétaire (70) fixé, par exemple par collage ou frettage, sur l'arbre de sortie (72) du moteur, une couronne (74) fixée autour du pignon planétaire sur la paroi interne du boîtier (38), et des pignons satellites (76) en prise avec le pignon planétaire (70) et la couronne (74) et montés sur un arbre (78) coaxial à l'arbre de sortie du moteur et sur lequel est fixée l'hélice (42), cet arbre étant porté par le boîtier (38) au moyen d'un roulement à bride (80). 9 - Bateau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (38) est formé par un carter étanche commun au moteur et au réducteur. 10 - Bateau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les carènes des coques sont effilées à l'avant et aplaties à l'arrière pour réduire les vagues, et sont équipées de cloisons étanches pour assurer l'insubmersibilité du bateau. 11 - Bateau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une plate-forme (14) est montée sur les deux coques (10) entre les tubes de liaison (12) et portent des aménagements et équipements tels en particulier que des sièges (18, 20), une console de pilotage (16) avec un tableau de bord, une armoire électrique (24) et une rambarde de sécurité (26).