Brevet FR2833568A1 — publié le 20030620

L'invention décrite ici concerne un dispositif pour réduire la gîte des voiliers par déplacement automatique et motorisé d'un lest non immergé. Traditionnellement les monocoques sont stabilisés par un lest immergé et les voiliers multicoques sont naturellement stabilisés par t'écartement de leurs coques latérales , mais cette stabilité est limitée soit par une augmentation de la traînée soit par le soulèvement de l'un des flotteurs sous !'effet d'un vent latéral trop fort. Incliner le mât et la quille au vent limite la gîte des monocoques et leur fait gagner de la puissance. Pour les multicoques, charger l'un des flotteurs par un ballast d'eau est une autre solution ; l'addition d'ailerons correcteurs est un facteur de stabilité mais la finesses des coques et la légèreté des multicoques les exposent à d'autres dangers. La description de cette invention et les dessins seront faits dans le cas d'un catamaran et dans le cas où ce sont des capteurs de pression qui détectent la présence d'une force de gîte exercée sur le mât. Le voilier est vu comme composé de trois ensembles, chacun d'eux étant théoriquement indéformable : - Le premier appelé ensemble flottant est composé des deux flotteurs (1) reliés par des bras de liaison (2) comme dans tous les catamarans. - Le second appelé ensemble récepteur de la force du vent est composé du mât (5) , d'une glissière (3) perpendiculaire au mât et au plan de symétrie de 1'ensembles flottant. La glissière est !'assemblage de deux guides (4) rectilignes et parallèles maintenues par des traverses. Mât et glissière forment un ensemble indéformable. - Le troisième appelé le lest (6) est t'assemblage d'un chariot pouvant glisser ou rouler le long des guides de la glissière et d'une masse de plomb fixée au chariot. Les extrémités de la glissières sont immobilisées sur les coques par des silent-blocs (7). Deux capteurs de pression (8) sont disposés à chaque extrémité de la glissière entre l'ensemble flottant et t'ensemble récepteur ; cela permet de détecter la différence de pressions aux points d'appui de la glissière sur les coques. Le mât (5) est relié à la glissière (3) soit par les haubans latéraux, soit par une liaison directe du pied de mât au milieu de la glissière. Au repos le mât (5) est dans le plan vertical de symétrie de l'ensemble flottant. La glissière est horizontale et perpendiculaire au mât Les pressions sont également réparties et la pression différentielle entre les capteurs est nulle. Le lest est au centre de la glissière. Lorsque le vent souffle de côté la pression augmente du côté sous le vent et diminue du côté au vent. La pression différentielle est utilisée pour mettre en marche un moteur électrique qui va déplacer le lest (6) vers 1'extrémité au vent de manière à rééquilibrer les pressions. Un nouvel équilibre est atteint si la force du vent n'est pas trop forte et si le lest n'arrive pas en butée à t'extrémité de la glissière. 11 est nécessaire de disposer un interrupteur fin de course à chaque extrémité de la glissière pour couper !'alimentation du moteur (12) quand le lest arrive en butée. Tant qu'on reste dans ces limites l'équilibre s'établit automatiquement. Si la force du vent diminue la tension différentielle change de signe et le sens de rotation du moteur électrique (12) s'inverse jusqu'à ce qu'une nouvelle position du lest rétablisse t'équilibre. Pour généraliser le principe de fonctionnement de cette invention à tous les types de voiliers il faut retenir que : - L'ensemble récepteur est rigide. Que t'ensemble récepteur et 1'ensembles flottant sont liés de manière à n'autoriser qu'un minimum de gîte de l'ensemble récepteur par rapport à t'ensemble flottant, minimum limité à t'amplitude requise par la sensibilité et la nature de la détection de ce début de gîte. - Que la détection du couple de gîte qui tend à provoquer la gîte du mât met en marche un moteur électrique qui déplace le lest sur la glissière ; que poids du lest et son déplacement sur la glissière crée un couple antagoniste qui annule le couple de gîte. La détection du couple de gîte se fait à t'aide de capteurs de pression ou d' interrupteurs fin de course ou par d'autres types de détecteurs, mais dans tous les cas les capteurs utilisés existent déjà et ne font pas t'objet de cette demande de brevet. Les dessins joints en annexe illustrent t'invention. La figure 1 montre comment sont disposés les différents ensembles :-L'ensemble flottant (1) et (2)-L'ensemble récepteur (3) et (5)-et Le lest (6). La figure 2 montre le détail du dispositif en particulier les emplacements des silent-blocs (10) et (11), des capteurs (8), des liaisons entre le moteur électrique (12) et le lest (6) par le jeu des poulies (14) et du filin (13). A noter que les dessins de la glissière (3) et des guides (4) se superposent dans les vues en coupe transversale des figures 1 et 2. La réalisation d'un prototype peut être envisagée à partir des flotteurs d'un catamaran déjà existant. Les bras de liaison sont modifiés pour former un caisson unique assez volumineux (2) pouvant contenir la glissière (3) et le lest (6), ce qui permet de les protéger des projections d'eau. Les seules ouvertures sont le passage du mât (5) et éventuellement les passages des haubans latéraux, ouvertures faciles à rendre étanches. La glissière est composée de deux guides parallèles en U (4) et de trois traverses ( non représentées sur les figures) pour en maintenir !'écartement. Sur les traverses latérales sont fixés les supports de poulie et éventuellement les cadènes d' accrochage des haubans. La traverse centrale reçoit la base du mât (5). Le chariot est composé d'un plateau et ses quatre roulements. Le lest est fixé au plateau. Les roulements sont encastrés dans les guides en U, ainsi le chariot peut rouler d'un bout à t'autre de la glissière sans pouvoir en sortir. Les silent-blocs sont au nombre de huit, chaque extrémité des deux guides de la glissière est bloquée entre quatre silent-blocs. Pour empêcher les déplacements latéraux et longitudinaux de t'ensemble récepteur un ergot (9) fixé sur le guide s' encastre dans les silent-blocs supérieurs (10). A gauche comme à droite l'un des silent-blocs inférieur (11) contient un capteur de pression (8). Seul un léger soulèvement de t'extrémité de glissière ou un léger écrasement de silent-bloc est possible Les capteurs de pression sont des résistances qui varient avec la pression. La pression différentielle crée par la composante latérale du vent est transformée en tension différentielle, un circuit électronique assez simple gère la mise en marche, le sens de rotation ou t'arrêt du moteur (12). Le chariot porte-lest est relié au moteur par un filin (13) guidé par trois poulies (14). La construction réalisée pour tester cette invention est légèrement différente : Il s'agit d'une maquette monocoque de 0,9 mètre de long sur 0,4 mètre de large à fond presque plat. Les capteurs de pression sont remplacés par des interrupteurs du type fin de course. Les silent-blocs devant permettre un débattement suffisant pour actionner les fins de course sont remplacés par des ressorts. Il est alors nécessaire de suspendre la glissière par son milieu à un axe qui s'appuie à ses extrémités sur le caisson de liaison (2). Cet axe est inclus dans la traverse médiane de la glissière. Le maintien de t'ensemble récepteur est assuré par cet axe et les ergots (9) de la glissière sont supprimés. Les fins de course qui détectent la très faible rotation de la glissière par rapport à l'ensemble flottant et les fins de course qui détectent !'arrivée en butée du lest suffisent à contrôler automatiquement la mise en marche, le sens de rotation et !'arrêt du moteur électrique. Les essais ont prouvé le bon fonctionnement de !'invention. La stabilisation est automatique, la gîte de la coque et du mât reste très faible. Le fait d'utiliser un moteur électrique de faible puissance avec une forte démultiplication donne un retard au temps de réponse du système, le fait de mettre des ressorts entre la glissière et)' ensemble flottant exige une certaine force du vent pour actionner un interrupteur fin de course. Par conséquent au voisinage de 1'équilibre 1'alimentation du moteur est coupée, il faut remarquer que dans le cas contraire si la détection du déséquilibre est trop sensible le lest oscille sans arrêt autour de sa position d'équilibre ; de plus si le vent est régulier une fois l'équilibre atteint le moteur ne consomme plus. Les télécommandes ne concernent que le safran et les voiles. Le poids du lest est sensiblement égal à la moitié du poids total. Le lest n'étant pas immergé la dérive et le safran sont très fins. Pour un vent assez faible les premiers résultats ont été encourageants. La réalisation d'un catamaran devrait donner encore de meilleurs résultats. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour stabiliser les voiliers comportant un ensemble flottant composé du ou des flotteurs (1) et des organes pour rigidifier cet ensemble (2) caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble récepteur de la force du vent composé du mât (5), d'une glissière (3) perpendiculaire au mât et au plan de symétrie de 1'ensemble flottant. La glissière est l'assemblage de deux guides rectilignes et parallèles (4) maintenus par des traverses. Mât et glissières forment un ensemble indéformable 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un chariot, porteur du lest (6), qui peut glisser ou rouler dans la glissière sans pouvoir en sortir. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que 1'ensemble récepteur et 1'ensemble flottant sont liés de manière à n'autoriser qu'un minimum de gîte de 1'ensemble récepteur par rapport àl'ensemble flottant, minimum limité à !' amplitude requise par la sensibilité et la nature de la détection de ce début de gîte. 4) Dispositif selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que la détection de gîte met en marche un moteur (12) qui déplace le lest (6) sur la glissière (3) jusqu'à ce que le couple de rotation excercé par le vent sur l'ensemble récepteur soit compensé par le couple antagoniste engendré par le poids du lest et son déplacement sur la glissière.