Brevet FR2833925A1 — publié le 20030627

Le domaine technique de la présente invention est celui des dispositifs de conduite des embarcations utilisées pour la navigation, maritime ou fluviale. Elle peut également être utilisée pour la conduite de tout corps susceptible de se déplacer dans un fluide par déviation des écoulements existant au sein de ce fluide. Elle est plus particulièrement adaptée à l'augmentation de la manoeuvrabilité des bateaux de surface propulsés par une hélice. Les systèmes classiques de conduite des navires comprennent généralement une hélice propulsive dirigeant un flux vers la poupe du bateau et un gouvernail, placé en aval de l'hélice, destiné à dévier le flux soit vers le côté tribord soit vers le côté bâbord. La déviation de l'eau par le gouvernail entraîne une poussée latérale sur la poupe du navire et par conséquent un changement de la direction d'avancement. Ce système fonctionne correctement lorsque le bateau progresse vers l'avant et avec une certaine vitesse. Par contre à faible vitesse la manoeuvrabilité du bateau est faible ; il en est de même en marche arrière car non seulement la vitesse est en général faible mais, de plus, le flux d'eau est alors envoyé vers l'avant et n'est plus dirigé sur le gouvernail, ce qui provoque une diminution de l'efficacité de celui-ci. Le fonctionnement de l'hélice dans le sens de rotation inverse de celui pour lequel elle a été conçue crée de plus un couple parasite indésirable. Le fonctionnement en marche arrière d'un bateau est en général obtenu par : l'inversion du sens de rotation de l'hélice au travers d'un inverseur mécanique, ou bien par un dispositif de modification du pas de l'hélice qui inverse celui-ci, ou encore par une orientation à 180 de l'hélice seule, ou de l'ensemble moteur-hélice, (essentiellement sur les petites embarcations). ou bien enfin, dans le cas des propulsions par hydrojet, par une technique de réverse obtenue par interposition de coquilles solidaires de la tuyère. Mais, à la différence de la présente invention, le jet propulsif et le dispositif de réverse gardent alors une position relative constante ce qui limite de façon importante la composante latérale de poussée qui peut être obtenue. Dans tous les cas ces systèmes sont complexes mécaniquement et générateurs de poids. Ils nécessitent, pour la plupart d'entre eux, le basculement d'un mode marche avant à un mode marche arrière, ce qui entraîne des délais de réaction et par conséquent des risques d'abordage avec d'autres navires. Le but poursuivi avec la présente invention est de procurer à une embarcation une bonne manoeuvrabilité à faible vitesse et même à l'arrêt par la création d'une force de "réverse" (c'est à dire une force dirigée de façon principale vers la partie arrière du bateau) orientable, sans changer le sens de rotation de l'hélice, ni le positionnement de son axe de rotation dans l'espace. Cette force de réverse est obtenue en plaçant un ou plusieurs panneaux orientables en travers du flux créé par l'hélice et susceptibles d'être orientés pour dévier ce flux soit vers l'avant et créer ainsi une force de freinage ou une force de propulsion vers l'arrière, soit latéralement de façon à créer, en plus de la force de freinage ou de propulsion vers l'arrière évoquée précédemment, une composante latérale de poussée donnant de la manoeuvrabilité même à faible vitesse. Les moyens utilisés pour réaliser l'invention consistent principalement en un ou plusieurs panneaux ou volets positionnés en aval de l'hélice et susceptibles d'être déployés en travers du flux créé par celle-ci de façon à rediriger ce flux vers la partie avant du bateau. De façon préférentielle ces moyens sont réalisés par paires et sont jointifs de façon à créer un dièdre. De préférence, ces moyens sont placés de façon symétrique l'un de l'autre par rapport à un plan vertical passant par leur axe de rotation commun. Le dièdre ainsi formé présente idéalement, en position plein ouvert, un angle au sommet saillant et a son plan bissecteur dirigé vers l'avant du bateau. Idéalement ces panneaux ou volets s'ouvrent et se referment de façon symétrique par rapport au plan de symétrie du gouvernail, évitant ainsi la création de couples parasites. Cette configuration s'obtient en gardant le plan de symétrie du dièdre confondu avec le plan de symétrie du gouvernail. Il est préférable de commander la position des panneaux ou volets par la barre du bateau, ce qui implique que l'intensité de la force latérale créée par le renvoi du flux de l'hélice dans la direction déterminée par la position de ces panneaux ou volets, est d'autant plus grande que l'angle de barre choisi est important. De façon préférentielle les panneaux ou volets objets de l'invention sont, en position fermée, intégrés au gouvernail, dont ils peuvent constituer la paroi externe. Enfin une configuration particulière consiste à n'utiliser qu'une seule pièce mécanique pour réaliser les panneaux ou volets, pour autant que celle-ci ait une forme adaptée. L'avantage premier de ladite invention réside dans la possibilité de donner à un bateau une poussée dirigée vers l'arrière, avec éventuellement une composante latérale, sans changer le sens de rotation de l'hélice, ni la géométrie de l'ensemble moteur-arbre-hélice. Le moteur et les engrenages du système propulsif du bateau continuant à fonctionner en marche avant, la mise en service de l'invention permet en premier lieu de casser la vitesse de façon instantanée, sans avoir à effectuer de manoeuvre de changement de rapport ni de réduction du régime moteur. Elle permet ensuite, tout en pilotant l'angle de barre comme on le ferait en l'absence de l'invention, de diriger l'arrière du bateau avec une plus grande efficacité. Cette efficacité se conserve, à la différence du fonctionnement des systèmes habituels, lorsque la vitesse d'avancement devient faible et même lorsque le bateau est à vitesse nulle. Le pilotage d'un bateau en marche arrière est ainsi grandement facilité puisque tout en reculant, le déplacement dans un sens ou dans l'autre de la barre entraîne la création d'une force latérale qui fait pivoter le bateau sans avoir besoin pour cela de prendre de l'erre et donc sans risque pour les bateaux environnants. Le fonctionnement de cette invention est tout à fait analogue au fonctionnement de la réverse connue sur les avions, car elle permet tout d'abord de réduire la vitesse et au besoin de créer une force de recul mais elle est de plus orientable ce qui augmente la manoeuvrabilité à faible vitesse, qualité grandement appréciable pour des manoeuvres dans des ports à forte densité de bateaux. En référence à la figure 1, on voit une coque de bateau équipée de son gouvernail et de son hélice et le dispositif objet de l'invention en aval de ces deux éléments. En référence à la figure 2 on voit en vue de dessus le dispositif objet de l'invention en position plein ouvert, c'est à dire renvoyant le flux de l'hélice vers la partie avant du bateau. En référence à la figure 3 on voit le dispositif en position fermée, dans la version où les panneaux ou volets sont intégrés au gouvernail. Le bateau est en marche avant et le dispositif objet de l'invention ne modifie en aucune façon la marche du bateau. Le flux de l'hélice se dirige vers le gouvernail qui assure seul sa fonction d'orientation de l'axe du bateau. En référence à la figure 4 le dispositif objet de l'invention est en position plein ouvert, la barre étant maintenue dans l'axe du bateau. Les deux panneaux sont déployés, de façon symétrique en travers de l'axe d'avancement et renvoient le flux de l'hélice vers l'avant du bateau. Cette configuration provoque l'apparition sur ces panneaux d'une force dirigée vers l'arrière qui freine le bateau lorsqu'il avance et qui le propulse vers l'arrière lorsqu'il est à l'arrêt ou déjà en train de reculer. En référence à la figure 5 on voit le dispositif déployé comme précédemment mais avec un angle de barre. Le flux de l'hélice est renvoyé vers l'avant mais dans une direction différente de celle de l'axe du bateau. La force exercée sur les panneaux provoque non seulement une action de freinage ou de recul mais elle présente également une composante latérale qui provoque une rotation du bateau dans le sens souhaité par la position donnée à la barre. En référence à la figure 6 on voit en perspective le dispositif en position plein ouvert équipé d'un dispositif complémentaire constitué en premier lieu par deux panneaux secondaires qui améliorent le guidage du flux au sein du dièdre objet de l'invention et en second lieu par deux jeux de panneaux complémentaires qui évitent que le flux ne s'échappe vers le haut ou vers le bas. En référence à la figure 7 on voit le détail de réalisation des panneaux secondaires et complémentaires ci-dessus. Le dispositif objet de l'invention se compose de deux panneaux (1) et (2) placés sous la ligne de flottaison d'un bateau (3) dont on cherche à augmenter la manoeuvrabilité à faible vitesse ou en marche arrière. Il peut éventuellement n'être constitué que d'un seul panneau, si celui-ci possède une forme particulièrement adaptée (comme par exemple celle d'un V). Ces panneaux peuvent être de forme plane ou, de façon préférentielle, présenter une courbure analogue à celle de volets hydrodynamiques permettant ainsi, lorsqu'ils sont déployés, de mieux rediriger le flux généré par l'hélice (4). La position de ces panneaux ou volets doit se situer en aval de l'hélice (4) de façon à agir le plus efficacement possible sur le flux généré par celle-ci, sans qu'il soit nécessaire pour un bon fonctionnement qu'ils soient nécessairement intégrés au gouvernail (5) du bateau. Dans un mode particulier de réalisation, tel que représenté sur les figures 3 à 5, lesdits panneaux sont constitués par les parois externes du gouvernail (5) qui sont mobiles autour d'un axe de rotation (6). Les panneaux (1) et (2) sont mobiles en rotation autour de l'axe (6) et génèrent en position plein ouvert un dièdre à plans jointifs placé en regard du flux de l'hélice (4). Le plan médian du dièdre formé par les panneaux (1) et (2) est lui-même mobile autour de l'axe de rotation (9) du gouvernail (5) et est actionné par une commande non représentée sur les figures 3 à 5. Une réalisation particulière consiste à astreindre l'axe de rotation (6) et le plan médian dudit dièdre à rester confondus avec le plan de symétrie du gouvernail (5) et à s'orienter avec celui-ci, permettant ainsi de commander la direction du plan médian par la barre (7) du bateau. Dans un second mode particulier de réalisation représenté par les figures 6 à 7, les moyens principaux (1) et (2) sont complétés par des jeux de panneaux secondaires (8) et (8bis), et de panneaux complémentaires (11) et (llbis) et (12) et (12bis). La figure 7 représente une vue en perspective de la moitié tribord de ce dispositif particulier, en position partiellement ouverte et dans la configuration où lesdits panneaux (1) et (2) constituent les parois externes du gouvernail (5). Pour la clarté de la représentation, les pièces constitutives sont présentées sur ces figures 6 et 7 avec une épaisseur nulle. Le panneau principal (1) est articulé avec son homologue bâbord (2) (non représenté sur la figure 7) selon l'axe (6). Un panneau secondaire (8) est articulé sur le panneau principal (1) selon l'axe (10) et est fixé à son homologue bâbord (8bis) selon l'axe (9) (confondu dans le cas particulier représenté ici avec l'axe du gouvernail, sans que cette configuration soit impérative pour le bon fonctionnement de l'invention). Dans ce mode de réalisation l'axe (6) est mobile par rapport au dispositif et c'est l'axe (9) qui est fixe. Cette double liberté en rotation des panneaux secondaires (8) et (8bis) conduit, lorsque le dispositif est manoeuvré, l'axe (6) à se rapprocher de l'axe (9) tout en restant dans le plan de symétrie du gouvernail grâce à un dispositif non représenté ici, ce qui a pour effet d'astreindre l'orientation du plan médian du dispositif constitué par l'ensemble des panneaux à rester confondue avec celle du plan de symétrie du gouvernail. Un second mode particulier de réalisation, non exclusif du premier, consiste à adjoindre des panneaux complémentaires, supérieur (11) et inférieur (12), articulés sur le panneau principal (1) autour respectivement des axes (13) et (14). Ils sont également articulés sur leurs homologues bâbord (llbis) et (12bis) autour des axes (15) et (16), ce qui assure le déploiement et le repliement automatique de ces panneaux complémentaires (11) et (llbis), (12) et (12bis) lorsque les panneaux (1) et (2) sont manoeuvrés. Le principe de fonctionnement de l'invention est le suivant : en position marche avant le dispositif est replié, comme illustré sur la figure 3 ; les deux panneaux (1) et (2) sont dans le lit du flux généré par l'hélice (4) ; aucune force n'est exercée par ces panneaux et seul le gouvernail (5) est utilisé pour diriger le bateau. Le pilotage du bateau est identique au pilotage des bateaux classiques. Lorsqu'il devient nécessaire de réduire la vitesse les deux panneaux (1) et (2) sont déployés en travers du flux de l'hélice (4) au moyen d'un dispositif de commande non décrit ici, et renvoient alors ce flux vers la partie avant du bateau. Ce déploiement provoque une force dirigée vers l'arrière qui tend à ralentir, puis à arrêter le bateau et enfin à le propulser en marche arrière. Dès que les panneaux (1) et (2) sont déployés toute action sur l'orientation de leur plan médian provoque une force latérale qui tend à faire pivoter le bateau, ce qui augmente ainsi sa manoeuvrabilité, même à vitesse faible ou nulle. Lorsque l'orientation du plan médian est liée à l'angle de barre le pilotage de la direction du bateau s'effectue de la façon la plus naturelle puisque l'angle de barre agit directement sur l'intensité de la force qui agit sur la poupe du navire. Le pilote utilise sa barre, qu'il se trouve en marche avant ou en marche arrière, comme il le ferait en absence de l'invention. Lorsqu'il a obtenu le freinage suffisant en marche avant, le recul souhaité en marche arrière ou fait pivoter son bateau de l'amplitude recherchée, il lui suffit de repasser en mode normal ce qui revient à replier les panneaux, et le bateau retrouve instantanément son mode de fonctionnement habituel. Dans le cas des réalisation particulières représentées sur les figures 6 et 7, en position marche avant, le dispositif est replié comme dans la figure 3. Le panneau principal (1), les panneaux supérieur (11) et inférieur (12) (ainsi que leurs trois homologues bâbord (2), (llbis) et (12bis) ) sont intégrés au gouvernail qui conserve sa forme hydrodynamique habituelle. Au cours de la phase de déploiement les panneaux principal (1) et secondaire (8) (ainsi que leurs homologues bâbord (2) et (8bis)) constituent un prisme déformable. Le panneau principal (1) et son homologue bâbord (2) s'ouvrent autour de l'axe (6) qui se rapproche de l'axe (9). Les panneaux supérieur (11) et inférieur (12) et leurs homologues bâbord (llbis) et (12bis) se rabattent simultanément. Dans la configuration entièrement déployée, le panneau principal (1) et son homologue bâbord (2) forment entre eux, un dièdre dont le plan de symétrie est dirigé vers l'avant du bateau. Le panneau secondaire (8) forme alors avec son homologue bâbord (8bis) un dièdre d'angle au sommet opposé au précédent qui participe efficacement à la division en deux parties bâbord et tribord du flux de l'hélice. Les panneaux supérieur (11), inférieur (12) et leurs homologues bâbord (llbis) et (12bis) sont alors rabattus et participent activement à la canalisation du flux de reverse, l'empêchant ainsi de s'échapper vers le haut ou le bas du dispositif. La mise en fonctionnement de l'invention suppose qu'existe à la disposition du pilote une commande capable de déclencher l'ouverture et la fermeture des panneaux objets de l'invention. L'actionnement de cette commande ne nécessite cependant pas qu'une quelconque action soit conduite sur le fonctionnement du moteur ou de l'ensemble arbre-hélice. La présente invention est utilisable pour le pilotage des bateaux de surface devant se déplacer ou s'orienter dans des zones de dimensions restreintes en présence soit d'autres bateaux soit d'obstacles fixes soit de contraintes opérationnelles imposant une bonne manoeuvrabilité. Elle est plus particulièrement adaptée aux bateaux de plaisance à moteur in-bord, qui manoeuvrent dans des ports et qui ne peuvent se diriger qu'en prenant de l'erre, que ce soit en marche avant ou en marche arrière. L'effet du vent sur les superstructures de ces bateaux rend encore plus difficile leur maniement s'ils ne disposent pas d'un moyen comme celui de l'invention leur permettant d'exercer une force latérale sur la proue ou la poupe. L'invention peut aussi être utilisée sur des bateaux de plus fort tonnage, éventuellement déjà équipés de moyens susceptibles de modifier le pas ou le sens de rotation de leur hélice, et qui sont désireux d'augmenter leur manoeuvrabilité ou de disposer d'un moyen supplémentaire de gérer leur vitesse d'avancement. Elle présente enfin un intérêt pour les bateaux de plaisance d'entrée de gamme, avec moteur in-bord, qui pour des raisons de coût ne disposeraient pas de dispositif permettant d'inverser le sens de rotation de leur hélice. Elle résout ainsi le problème de leur manoeuvrabilité à un coût relativement abordable. L'invention peut enfin être utilisée sur des bâtiment du type sous-marin, car ces bateaux doivent également pouvoir se déplacer en surface et ont à manoeuvrer, eux aussi, dans des espaces parfois réduits. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pilotage des navires équipés d'un moyen de propulsion du type hélice (4) et d'un gouvernail (5) situé dans le flux créé par ladite hélice caractérisé en ce que un ou plusieurs moyens (1) et (2) du type panneaux ou volets, implantés en aval de ladite hélice, sont mobiles autour d'un ou plusieurs axes sensiblement verticaux (6) et susceptibles d'être déployés en travers du flux de l'hélice et escamotés. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens (1) et (2) du type panneaux ou volets sont réalisés par paires jointives dans leur position déployée. 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel les moyens (1) et (2) du type panneaux ou volets sont, quel que soit le déploiement du dispositif, symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan parallèle à leur axe de rotation (6). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3 dans lequel les plans tangents aux moyens (1) et (2) du type panneaux ou volets le long de leur ligne de contact forment entre eux en position plein ouvert un dièdre d'angle au sommet saillant dont le plan bissecteur est mobile et orienté vers la partie avant du bateau. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4 dans lequel le plan bissecteur du dièdre formé par lesdits plans tangents aux moyens (1) et (2) du type panneaux ou volets est, quel que soit le déploiement du dispositif, confondu avec le plan de symétrie du gouvernail (5). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel l'orientation des moyens (1) et (2) du type panneaux ou volets est commandée par l'angle donné à la barre (7) du bateau. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel les moyens (1) et (2) du type panneaux ou volets sont en position fermée intégrés au gouvernail (5). 8. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens (1) et (2) sont réalisés d'une seule pièce ayant sensiblement la forme d'un V, mobile en rotation autour d'un axe sensiblement vertical.