Brevet FR2792283A1 — publié le 20001020

La présente invention est un gréement dc type nouveau pour mouvoir par la force du vent les bateaux ou tout autre engin sur mer, sur terre ou sur glace. Les gréements de type traditionnel avec mâts haubanés et voiles en textiles restent complexes, fragiles et difficiles à maîtriser dans toutes les conditions de vent, malgré les améliorations qui sont continuellement apportées. Ils sont d'un rendement aérodynamique médiocre, imposant de grandes surfaces de voilure. Les solutions alternatives du type cylindre tournant ou aile épaisse rigide articulée verticalement (ou l'inversion de profil est obtenue par l'orientation de volets de bord d'attaque et de bord de fuite) apportent des améliorations sur la plupart des points, et notamment une meilleure performance aérodynamique, mais leur aspect et leur coût ne leur ont pas permis de concurrencer jusqu'à présent les voiles classiques. La présente invention est un type d'aile rigide épaisse o l'inversion de profil, la position de repos et la réduction de puissance vélique dans les vents forts, sont obtenues de facçon nouvelle. Cette aile rigide épaisse est formée de la superposition dans le sens vertical d'ensembles mobiles horizontaux portés par un mât, ensembles que l'on peut faire pivoter d'un demi-tour de manière coordonnée comme les lames d'un store vénitien. Ces ensembles reforment alors une aile épaisse rigide ou l'intrados et l'extrados ont changé de côté. Cette rotation d'un demi-tour est effectuée dans le sens o les intrados des ensembles mobiles sont progressivement tournés vers le bas, avant de remonter de l'autre côté. La position médiane o les ensembles mobiles sont " à plat " est la position de repos du gréement utilisée pour les bateaux au port ou au mouillage. La réduction de puissance vélique est obtenue à la fois en orientant l'ensemble du gréement dans le sens du vent et en inclinant plus ou moins ces ensembles mobiles dans les positions intermédiaires. Selon des modes particuliers de réalisation: Un mât tournant autoportant de section rectangulaire (ou avec un carénage de section rectangulaire) est percé régulièrement de perforations horizontales qui reçoivent chacune un axe, libre en rotation, dépassant en avant et en arrière du mat (dans le sens du vent). Sur chacun de ces axes, une pièce rigide portant le profil de bord d'attaque de l'aile cst fixée à l'avant, une autre pièce rigide présentant cependant une certaine souplesse et portant le profil recourbé de bord de fuite de l'aile est fixée à l'arrière. Chaque ensemble mobile est symétrique par rapport à un plan contenant l'axe et joignant les lignes médianes de l'intrados et de l'extrados. En position verticale, ces ensembles mobiles composés de l'axe, de la pièce avant et de la pièce arrière, se raccordent aérodynamiquement avec le mât de section rectangulaire, et sont jointifs les uns avec les autres. En pivotant par rapport au mât d'une manière synchrone, conmme les lames d'un store vénitien, ils réalisent l'inversion du profil. En position médiane, forces de vent afin que le gréement tournant relâché se mette naturellement dans le lit du vent. Comme d'autre part les ensembles mobiles horizontaux recourbés ont leur centre de gravité au plus bas lorsqu'ils sont en position médiane " à plat ">, la mise en sécurité peut se faire en relâchant les commandes. Le gréement est alors intrinsèquement sûr. La portance aérodynamique peut être augmentée en améliorant l'étanchéité des jointures des pièces rigides des ensembles mobiles en position verticale, entre elles ou avec le mat, à l'aide de joints souples, de jupes, ou en utilisant des matières souples et déformables pour les bords latéraux des ensembles mobiles. On peut aussi utiliser tous les appendices connus pour améliorer la portance aérodynamique d'une aile épaisse: fentes, guides d'air, cannelures, peaux, winglets, volets divers etc. Ce gréement fonctionne en général en régime laminaire (faible incidence). Cependant, par vent arrière, il peut fonctionner en régime turbulent en orientant l'aile en travers du vent. Il offre de plus la possibilité de rechercher une meilleure portance en jouant sur l'inclinaison des ensembles mobiles en travers du vent. Cette portance peut être encore augmentée en choisissant un profil adapté pour les deux bords latéraux de chaque ensemble mobile, et en ménageant des évidements canalisant les filets d'air dans l'épaisseur de ces ensembles. Cette portance, orientée en partie vers le haut, favorise le déjeaugeage du bateau. La rotation du mât tournant autoportant demande peu de puissance puisque le centre de poussée vélique est rapproché du mat. Elle peut être obtenue par un dispositif de commande directe au pied du mât, sans passer par une écoute. Cette faible puissance nécessaire à la rotation facilite une éventuelle motorisation de cette commande. La force motrice vélique étant transmise à la coque du bateau uniquement par le mât tournant autoportant (pas d'écoutes, pas de haubanage), la tenue de celui-ci au niveau du pont peut se faire par un collier muni de capteurs de contraintes dans les diverses directions (y compris verticale). On obtient alors en permanence l'orientation et l'intensité de la force motrice, aux fins d'affichage, ou pour une automatisation de la conduite du bateau (ou de l'engin). L'inclinaison coordonnée des ensembles mobiles peut être obtenue en agissant simultanément sur chacun des axes. Parmi les diverses solutions possibles: roues dentées fixées sur les axes mues par une ou plusieurs crémaillères, une ou plusieurs vis sans fin, une ou plusieurs chalnes, des courroies crantées; systèmes à câbles ou à tringleries; moteur électrique sur chaque axe commandé de façon appropriée. Ce dispositif quel qu'il soit, peut être situé dans une partie évidée du mât de préférence à l'arrière de celui-ci. On peut éventuellement prévoir de commander séparément l'inclinaison de plusieurs groupes étagés d'ensembles mobiles en installant autant de dispositifs de commande d'inclinaison que de groupes. Cela permet dans les vents forts, en inclinant vers l'horizontale d'abord les groupes supérieurs d'abaisser le centre de poussée vélique du gréement. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure I montre en vue cavalière deux ensembles mobiles en position verticale, intrados vers la gauche par rapport au vent, formant avec le mât une portion d'aile épaisse. La figure 2 montre en vue cavalière les deux ensembles mobiles en position " à plat ">, position de repos du gréement. La figure 3 montre une coupe horizontale du mât et d'un ensemble mobile au niveau de son axe. La figure 4 montre un exemple de dispositif de commande d'inclinaison des ensembles mobiles par deux crémaillères, dispositif situé dans la partie évidée à l'arrière du mât En référence à ces dessins, L'invention comporte un mât (1I) autoportant et pivotant, de section rectangulaire avec une partie évidée à l'arrière. Des perforations horizontales (2) régulièrement espacées reçoivent par l'intermédiaire de bagues ou de roulements (6), des axes (5), maintenus en translation, mais libres en rotation. A chaque axe est fixée une pièce rigide avant (3) portant le profil de bord d'attaque, ainsi qu'une pièce rigide arrière (4) portant le profil de bord de fuite recourbée. Dans la partie évidée du mât, une roue dentée (7) est fixée sur l'axe, entraînée par une crémaillère (8) coulissant dans une gorge du mat, et qui relie les roues dentées de tous les axes des ensembles mobiles à une roue dentée montée sur un axe (10) en pied de mât. Une manivelle permet de mouvoir l'ensemble par l'intermédiaire d'un mécanisme démultiplicateur. Dans la forme de réalisation selon les figures 3 et 4, une seconde crémaillère (9) en vis à vis vient équilibrer le dispositif Selon une variante préférée mais non illustrée, les deux crémaillères sont remplacées par deux tiges ou deux trains de tiges auxquelles sont fixées à hauteur des roues dentées des crémaillères de longueur juste suffisante pour la réalisation du demi-tour des ensembles mobiles. Selon une autre variante non illustrée, le dispositif de commande à crémaillère n'actionne qu'une partie des ensembles mobiles, par exemple un groupe supérieur regroupant les ensembles consécutifs les plus hauts sur le mât. Les autres groupes sont actionnés par autant d'autres dispositifs de commande à crémaillère qui prennent place les uns derrière les autres dans la partie évidée du mât. A titre d'exemples non limitatifs: Pour les gréements dc petites tailles, le mât toumrnant autoportant ct les axes peuvent être faits en alliages métalliques Pour les plus grandes tailles, on peut recourir aux matériaux composites incorporant des fibres de carbones; Les pièces rigides peuvent être faites en alliages métalliques, en matières plastiques ou en matériaux composites, y compris incorporant des fibres de carbone pour les gréements extrêmes. Ce gréement est particulièrement destiné à équiper les bateaux de plaisance de toutes tailles, mais son haut degré d'automatisation le rend apte à servir de voile d'appoint pour la propulsion des navires marchands. Revendications I - Gréement du type aile rigide, pour mouvoir par la force du vent des engins sur mer, terre ou glace, caractérisé en ce que l'inversion du profil de l'aile épaisse est réalisée en faisant pivoter d'un demi-tour comme les lames d'un store vénitien, des ensembles mobiles horizontaux superposés portés par un mât et présentant un intrados et un extrados, la position médiane étant la position de repos du gréement et les positions intermédiaires des moyens de réduire la puissance vélique. 2 - Gréement selon la revendication 1 caractérisé par 1 utilisation d'un mât tournant autoportant (1) de section rectangulaire ou muni d'un carénage rectangulaire, traversé de manière régulière par des axes (5) horizontaux libres en rotation, lesquels reçoivent à l'avant une pièce rigide (3) portant le profil de bord d'attaque d'une aile, à l'arrière une autre pièce rigide (4) portant le profil de bord de fuite d'une aile. 3 - Gréement selon la revendication 2 caractérisé par un dimensionnement approprié des pièces avant (3)et arrière (4) du haut en bas du gréement pour d'une part positionner le centre de poussée vélique prés du mât (1) et cependant en arrière de celui-ci afin que la voile se mette naturellement dans le lit du vent en cas de besoin, et d'autre part contrôler le vrillage du rmât pour améliorer les performances aérodynamiques. 4 - Gréement selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé par l'utilisation de joints souples, de jupes ou de matières souples pour les parties destinées à venir en contact, pour améliorer l'étanchéité des jointures des ensembles mobiles en position verticale, entre eux et avec le mât. - Gréement selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé par l'utilisation de tous les appendices classiques d'amélioration de la portance aérodynamique d'une aile épaisse: fentes, guides d'air, cannelures, peaux, winglets, volets divers etc. 6 - Gréement selon la revendication I ou la revendication 2 caractérisé par le profilage des bords latéraux et la présence d'évidements dans l'épaisseur des ensembles mobiles afin d'améliorer la portance aérodynamique en fonctionnement en travers du vent. 7 - Gréement selon la revendication I ou la revendication 2 caractérisé par le fait de munir le collier de maintien du mât tournant autoportant par le pont, de capteurs de contraintes afin de mesurer en permanence l'intensité et la direction de la force motrice transmise par le gréement à la coque, aux fins d'affichage ou d'automatisation de la conduite de l'engin. 8 - Gréement selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé par l'utilisation d'un dispositif de commande d'inclinaison coordonnée des ensembles mobiles, constitué de roues dentées (7) montées sur les axes (5) mues par une crémaillère (8), elle-même actionnée par une autre roue dentée (10) montée sur un axe au pied du mât, une deuxième crémaillère(9) placée en vis à vis, venant éventuellement équilibrer le dispositif. 9 - Gréement selon la revendication I ou la revendication 2 caractérisé par l'utilisation de plusieurs dispositifs de commande d'inclinaison, pour actionner séparément des groupes étagés d'ensembles mobiles. - Gréement selon la revendication I ou la revendication 2 caractérisé par l'utilisation de moteurs pour la commande d'orientation du mât et la ou les commandes d'inclinaison des ensembles mobiles.