Brevet FR2807999A1 — publié le 20011026

La présente invention concerne le domaine des navires dont le tirant d'eau doit être ajuste à la demande, et plus particulièrement, mais pas exclusivement, les voiliers, de plaisance ou de travail. Par ailleurs, l'invention a comme corollaire la possibilité déjà connue de rendre la quille pendulaire en vue d'augmenter le moment de stabilité du navire. La variation du tirant d'eau est obtenue traditionnellement par le relevage d'une simple dérive, parfois de dérive lestée, ou encore d'une quille contenant tout ou partie du lest destiné à la stabililité initiale du navire. Ce relevage se fait soit par rotation autour d'un axe dans le sens longitudinal dans le cas d'une dérive, ou d'un lest modeste, soit par coulissement vertical de l'ensemble dérive (ou voile de quille) et saumon de lest qui y est associé. Une solution récente et peu usitée fait appel à un plan de dérive en quatre pièces assemblées par charnières qui se déforme en s'ouvrant, le parallélogramme ainsi créé élève le lest sous la coque. La quille pendulaire est obtenue traditionnellement sur des voiliers principalement de compétition par la présence au passage de la coque d'une articulation solidaire de la quille. Un bras de levier dans la coque permet alors de mobiliser la quille et donc de faire varier le moment de stabilité, permettant par exemple de diminuer la gîte ou de redresser un navire qui serait retourné par la mer, quille en l'air. Ces différentes solutions présentent des inconvénients. Soit elles consomment une place importante à l'intérieur de la coque, nuisant à la répartition des volumes d'aménagement, soit elles impliquent un lest important dans la coque et une simple dérive peu pas lestée, ce qui contribue à rendre ce navire fort gîtard, lourd et globalement répondant difficilement aux nouvelles normes européennes en matière de stabilité des voiliers (cas des dériveurs intégraux). Soit encore, dans le cas du parallélogramme, la solution ne réduit que partiellement le tirant d'eau et son coût important réserve son utilisation aux grands yachts de luxe. L'invention permet de remédier à ces divers inconvénients. Son principe s'apparente à celui des ailes d'un papilllon, raison pour laquelle l'invention dénommée la "quille papillon". Elle est constituée de deux voiles de quille (ou dérive) symétriques de l'axe longitudinal du navire, lesquels sont accolés et associés à leur sommet par un axe. L'ensemble se présente en vue de face comme une charnière plate, deux voiles de quille constituant les deux moitiés d'une même charnière. A l'extrémité inférieure, le saumon de lest est pareillement coupé dans le plan longitudinal, une moitié fixée voile tribord, l'autre au voile babord. L'axe de rotation de situe sous la coque tandis que l'entièreté de la tête des voiles de quille entourant les axes se trouve sous la coque. Un dispositif approprié permet de faire tourner les deux demi-quilles, conjointement ou non. Si on souhaite les mouvoir conjointement, mais en sens opposé, les deux moitiés de quille se séparent et s'ouvrent comme les ailes d'un papillon pour venir se positionner horizontalement sous la coque. Dans cette position, navire peut soit évoluer dans des plans d'eau de faible profondeur, soit encore se poser sur le fond en profitant de la marée. Si au contraire, l'on choisit de les mouvoir conjointement et dans le même sens, alors la quille oscille de part et d'autre de la verticale. On obtient ainsi une quille pendulaire qui permet d'augmenter dans des proportions considérables le moment de stabilité du navire et donc de réduire sa gîte. Le positionnement de l'une ou l'autre, voire des deux quilles, dans un sens ou dans l'autre, ensemble ou pas, permet de varier les réponses à des problèmes de roulis, de tangage, de tirant d'eau, d'échouage, de navigabilité, de confort à la mer, de stockage. Le basculement de la quille, en augmentant artificiellement le moment de stabilité, permet de réduire la quantité de lest emporté parle navire, ce qui est favorable sa vitesse. Des blocages, soit manuels, soit hydrauliques permettent de sécuriser la position des quilles sur des angles prédéterminés. Par exemple, les quilles peuvent être ouvertes et bloquées à 30 ou 45 , de manière à permettre au navire de se poser à l'échouage sur ses deux quilles comme un navire biquille traditionnel, ce qui permet un stockage aisé sans ber à terre, ou encore le carénage en profitant de la marée. Selon différents critères où interviennent la taille du navire, la place disponible, le coût global de l'installation, les conditions particulières d'exploitation du navire, le système de commande des quilles peut adopter différentes solutions parmi lesquelles: -chaque demi-quille est reliée par l'intermédiaire d'une solide sangle en textile à un tambour de commande installé à l'intérieur du navire et au-dessus de la flottaison. Chaque sangle est fixée tambour et à la demi-quille correspondante. La rotation des tambours par tous moyens mécaniques, hydrauliques, électriques ou encore manuels entraîne la rotation des quilles. Selon le sens de rotation, conjointement ou non, les quilles se déplaceront dans le même sens, ou en sens opposés. -une autre variante pour navires ne disposant pas de suffisamment de place au-dessus de la flottaison consiste à placer les tambours et les sangles dans un compartiment étanche duquel les axes du mécanisme sortent seulement au travers de joints. -pour les navires de petite taille, chaque sangle peut être raccordée à un cordage, un câble, ou une chaîne unique qui exerce une traction verticale, laquelle est fournie par le biais d'un système de palans, un treuil, un winch ou tout autre système multiplicateur de force. -autre variante, les quilles sont commandées par un système classique bielle- manivelle comme dans un moteur. Chaque demi-quille est raccordée à une ou plusieurs bielles dont l'axe du maneton de pied, écarté de l'axe de la quille se trouve également à environ 20 de la verticale, à droite pour la quille gauche, à gauche pour la quille droite. Ces bielles se referment sur un axe commun situé dans la coque. La charnière ainsi constituée est surmontée d'un système de poussée, soit hydraulique par un vérin, soit à vis. La sortie du piston du vérin vers le bas comprime le losange formé par les bielles et les quilles qui est forcé s'ouvrir. Les deux quilles tournent alors, s'ouvrant comme des ailes de papillon et remontent sous la coque. - autre variante est d'avoir deux quilles en tandem. L'avantage est que la succession de ces deux voiles de quille relativement étroits (en vue de côté) donnent position basse ou pendulaire un effet anti-dérive plus important que l'addition de leur surface réelle par suite d'un phénomène bien connu d'hydrodynamique. La surface mouillée ainsi réduite est favorable au coéfficient de vitesse. Les deux quilles sont alors mobilisées l'une solutions proposées de manière à offrir une solution réductrice du tirant d'eau et/ou pendulaire. - autre variante combine des quilles en tandem dont les voiles se rejoignent sur les demi-lests accolés comme dans la première solution. Les voiles de quilles en V offrent de même surface apparente plus importante que l'addition réelle de leur surface tout en autorisant une meilleure stabilité lors de l'échouage. Pour les navires oh les performances ne sont pas primordiales, le relevage est effectué par des câbles obliques partant d'un point quelconque de chaque demi-quille et pénétrant dans la coque afin de se raccorder à un dispositif de traction, treuil, winch etc...Un câble interne aux quilles et dont la longueur est ajustable sert à limiter l'amplitude de l'ouverture en cas de solution d'ouverture biquille. Ce câble peut être caréné. Les dessins annexés illustrent l'invention, appliquée à un voilier de 25m comme exemple: -la figure 1 représente la solution avec sangles vue de face, la quille en position basse. -la figure 2 représente la même solution vue de face avec les quilles basculées côté, ou quille pendulaire. figure 3 représente la même solution vue de face avec les quilles ouvertes à 30 pour l'echouage. figure 4 représente la même solution vue de face avec les quilles complètement ouvertes le tirant d'eau minimum. figure 5 représente le mécanisme de levage avec sangles. - figure 6 donne un schéma élémentaire de la solution avec bielles. Faisant référence à la figure 5, l'invention se constitue de deux demi-quilles (1 & 2), l'une babord, l'autre tribord comprenant chacune la moitié du lest (3 & 4) et formant assemblées une quille aileron classique. Vue de face, la quille ainsi formée affecte la forme d'un trapèze, s'épaississant de la racine vers la tête, du lest vers la coque. De cette manière chaque -aileron est constitué d'une poutre d'égale résistance de manière à répondre moment de flexion sans surcroît de matière inutile. Le sommet de chaque demi-quille reçoit l'articulation permettant le basculement. Elle est constituée d'une partie cyclindrique (5) tournant autour d'un axe (6) solidaire de la coque par l'intermédiaire d'une fixation (7). cylindre est de peu de largeur et nécessaire à la fixation de la sangle (8). Cette sangle (8) sans fin est aussi fixée au tambour (9) situé dans la coque au-dessus de la flottaison. La quille est outre articulée par d'autres charnières (10) réparties sur sa semelle supérieure. La sangle textile à très haute résistance pénètre dans la coque au travers de gaines (11 fermées par des joints au-dessus de la flottaison et est fixée aux deux tambours par l'intermédiaire de clames mécaniques (12) solidement vissées. Le positionnement de ces clames répond à un impératif précis, puisqu'il permet la rotation de 45 dans un sens et de 90 dans l'autre. La surface couverte par la clame ne peut donc dépasser 45 de l'arc embrassé. Chaque tambour est solidaire d'un axe d'entraînement (13) qui dans le cas de la solution submersible sortira seul du boîtier étanche dans lequel les tambours et les sangles seront enfermées. Cet axe (13) est mis en mouvement par divers moyens. Dans le cas représente schématiquement, un moto-réducteur (14) hydraulique (mais cela peut être un moto-réducteur électromécanique ou une réduction manoeuvrée à la main) entraîne la rotation de l'axe (13) et donc de la sangle (8). Les efforts très importants générés par le relevage complet des quilles sont repris par une solide structure (15) qui confine les efforts verticaux au sein de cette structure. Seuls les efforts dissymétriques engendrés par le choix pendulaire, mais ils sont de plus faible importance, seront repris par la coque (16) par l'intermédiaire des varangues (17) et plus généralement par la structure primaire du navire. -Pour améliorer l'hydrodynamisme du système, les trous formés par les emplacements nécessaires à la rotation des charnières, sont obturés par des feuilles en matière élastique (18) qui s'allongeront ou rétréciront selon le mouvement de la quille, de manière réduire les pertes engendrées par les turbulences induites par ces trous. -Pour immobiliser la quille dans l'une ou l'autre position, soit verticale pour pallier une déficience du système d'alimentation en puissance, soit à 30 ou 45 pour permettre l'échouage sur biquille, soit horizontale, des goupilles mécaniques (19) coulissent dans des logements, solidarisant la quille et la structure, même en cas de rupture d'une sangle. -Les deux demi-quilles sont solidarisées en position pendulaire par une fixation quelconque, par exemple électromécanique, de manière à ne pas se séparer sous la pression de l'eau en fonction de leur élasticité. -Le voile des quilles (1 & 2) peut être réalisé en tous matériaux. En composite bois/fibres de verre/époxi, ou époxi/carbone, ou encore métalliques en aluminium ou en acier. Les sangles (8) sont issues de matériel de manutention, ou font appel à des fibres textiles à haut module. Les structures de soutien seront réalisées, selon la taille du navire, en tous matériaux. -Pour l'exemple représenté, non limitatif, les efforts dans les sangles sont de plus de trente tonnes par sangle pour un demi lest de 2,5 tonnes et un navire de 25m de 28 tonnes en charge. Le tirant d'eau passe ainsi de 3,3m à 1m en position quille relevée. L'effort dans la structure est alors de plus de 60 tonnes, ce qui est repris ici par charpente métallique (15) acier inox. Faisant référence à la figure 6, les quilles sont commandées par un système classique bielle-manivelle comme dans un moteur. Chaque demi-quille (1 & 2) est raccordée à une ou plusieurs bielles (20) dont l'axe du maneton de pied (21), écarté de l'axe de la quille (6) se trouve également à environ 20 de la verticale, à droite la quille gauche, à gauche pour la quille droite. Ces bielles se referment sur un axe commun (22) situé dans la coque. La charnière ainsi constituée est surmontée d'un système de poussée (23), soit hydraulique par un vérin, soit à vis. La sortie du piston du vérin (23) vers le bas comprime le losange formé par les bielles et les quilles et celui-ci est forcé de s'ouvrir. Les deux quilles tournent alors, s'ouvrant comme des ailes de papillon et remontent sous la coque. Les quilles sont articulées par des charnières (7) et (10) à la coque. Pour l'effet pendulaire, une fois les quilles refermées, un câble (24) sans fin qui tourne autour des poulies (25) dont l'une motrice, tire dans un sens ou dans l'autre l'ensemble mécanique formé par les bielles (20). dispositif selon l'invention est susceptible d'applications industrielles et est destiné particulièrement à être appliqué dans le domaine nautique aux voiliers de plaisance ou non, ou tout autre navire recevant un lest et qui aurait intérêt à profiter d'un tirant d'eau variable, mais aussi d'augmentation volontaire du moment de stabilité. II est plus particulièrement, mais pas limitativement, destiné aux voiliers de moyenne à grande taille afin de: permettre de réduire le tirant d'eau d'un véritable quillard des proportions jusque là inégalées, sans pour autant nuire aux aménagements ou aux qualités nautiques du navire. réduire le déplacement par réduction du lest dû à l'allongement la quille induit et par l'augmentation du moment de stabilité. - augmenter la stabilité initiale par le système de la quille pendulaire. REVENDICATIONS 1) Dispositif qui permet de réduire le tirant d'eau d'un navire quille ou d'augmenter son moment de stabilité caractérisé en ce qu'il comporte une quille constituée de deux voiles (1 & 2) de quille portant chacun la moitié du lest (3 & 4) et s'ouvrant comme les ailes d'un papillon, jusqu'à l'horizontale sous la coque. 2) Dispositif induit par le dispositif de la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte le choix de manoeuvrer les demi-quilles soit séparément, soit solidairement permettant ainsi de disposer d'une quille pendulaire selon un principe déjà connu et ainsi d'augmenter la stabilité du navire à la gîte par déplacement du lest de manière à contrer le basculement de la coque. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la sangle (8) s'enroulant autour du tambour (9) auquel elle est fixée, transmet le mouvement à la demande, relevage dans un sens ou dans l'autre. L'axe (13) des tambours (9) peut être entraîné mécaniquement, hydrauliquement, électriquement ou manuellement. Un bâti spécial (15) concentre tous les efforts verticaux. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la sangle peut être remplacée reliée à un cordage, un câble, une chaîne, qui exercera l'effort nécessaire à la mobilisation, lequel sera fourni par un treuil, un winch, un vérin hydraulique, un palan. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les quilles peuvent s'ouvrir d'un angle prédéterminé et être bloquées en position à l'aide de goupilles métalliques venant solidariser la structure et les quilles d'une manière mécanique, offrant ainsi 1a sécurité en cas de défaillance d'un élément du système de relevage. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux demi-quilles sont solidarisées en position basse ou pendulaire par un blocage quelconque de manière à ne pas s'ouvrir sous la pression de l'eau et de la vitesse. 7) Dispositif selon une variante des revendications 1 & 2 caractérisé en ce que les quilles sont connectées à des bielles (20) s'articulant elles-mêmes sur un axe (6), l'ensemble quand il est déplacé vers le bas par un vérin (23), contraint les deux quilles à s'ouvrir. L'ensemble des bielles est déplacé latéralement dans un sens ou dans l'autre de manière à faire penduler les deux quilles ensembles. 8) Dispositif constituant une variante selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les deux quilles sont placées en tandem et portent chacune un lest profilé symétriquement, les deux quilles se relevant ou pendulant. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les deux voiles de quille sont placés en tandem et en V et se rejoignent sur des lests accolés, les deux quilles se relevant ou pendulant. 10) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les deux demi- quilles sont relevées ou basculées par un ^ble extérieur aux quilles et pénétrant sous l'eau dans la coque pour se connecter à un mécanisme tracteur quelconque. Un câble dont la longueur est ajustable bloque éventuellement l'ouverture sur une position intermédiaire.