Brevet FR2831516A1 — publié le 20030502

L'invention concerne un dispositif pour compenser ou corriger la gîte d'un bateau à voile avec une compensation par au moins un organe allongé mobile de type aileron par déplacement du centre de gravité notamment avec des lestes situés judicieusement ou par pression hydrodynamique agissant sur les surfaces actives de cette organe de par notamment le profil hydrodynamique. L'invention décrite ici concerne l'application directe sur tout bateau à voile existant ou à construire. Cette application trouve son utilité pour toute unité qu'il s'agisse de bateau à déplacements dits légers, mi-lourds ou lourds. L'invention concerne un élément allongé de correction de gîte, notamment de type aileron, pour quille et/ou dérive de bateau sensiblement perpendiculaire à la direction principale verticale de la quille caractérisée en ce qu'il comprend des moyens de man#uvre pour le déplacement transversal de part et d'autre de l'axe de symétrie de la quille et/ou dérive du bateau pour compenser et/ou corriger la gîte du bateau en se plaçant de façon opposée à la gîte. Selon des modes de réalisation particuliers: L'invention comprend : - des moyens de déplacement notamment coulissement avec des moyens d'entraînement de type vis crémaillère -des moyens de coulissement notamment par roulements avec des moyens d'entraînement de type vis crémaillère, le moyen d'entraînement de type vis se situant dans le profil vertical de la quille ou de la dérive en étant couplé à un moteur dans la coque du bateau. - une forme hydrodynamique sensiblement plate sensiblement parallèle au flux de l'eau à surface active dynamique - une forme hydrodynamique sensiblement incurvée à concavité notamment vers le bas, sensiblement parallèle au flux de l'eau à surface active dynamique, le déplacement dudit élément générant une trajectoire courbée. - au moins un élément de leste pour compenser de façon avantageuse la gîte. - des moyens de commande manuel pour l'utilisateur. - des moyens de commande électro-hydraulique de man#uvre de l'élément allongé - des moyens de commande électro-hydraulique de man#uvre de l'élément allongé - un système de régulation de gîte utilisant l'invention comprenant un calculateur numérique associé à des capteurs notamment d'inclinaison du bateau, des capteur de vitesse et/ou jauge de contrainte placée notamment sur mât et son haubanage ; ledit calculateur selon des programmes déterminées en fonction de caractéristiques (gîte/vitesse)prenant en compte les paramètres physiques présents dans l'environnement et le déplacement du bateau. (fig. 7) pour commander l'entraînement dudit élément allongé notamment avec une boucle de servocommande pour corriger en temps réel la gîte du bateau. Le lest mobile pour stabilité de bateaux à voile. L'invention décrite ici concerne l'application directe sur tout bateau à voile existant ou à construire. Cette application trouve son utilité pour toute unité qu'il s'agisse de bateau à déplacements dits légers, mi-lourds ou lourds. Sont décrits ci-dessous des solutions mécaniques fiables permettant sur des bateaux se déplaçant à vitesse égale de supprimer ou diminuer la gîte occasionnée par la poussée du vent sur la voile par réciprocité, à gîte égale, il y aura augmentation de la vitesse. L'organe mobile coulissant ou roulant défini par le terme OMCR rep.2, fig.l, 2,3, 4,5 de stabilisation est intégré dans la quille de façon mobile en se déplaçant transversalement. Hormis les différentes formes, masses et sections employées pour l'utilisation de l'OMCR, plusieurs idées de base sont à retenir et peuvent être séparées, complémentaires ou indissociables. Quatre idées de base sont à retenir concernant cette application. 1- Coulissement ou roulement de l'OMCR transversalement de tribord vers bâbord, et inversement, déplace le centre de gravité ou reste neutre en position centrale. (Si par exemple le bateau gîte sur bâbord, l'OMCR se déplace sur tribord) (fig.l, section a et croquis fig.3 repère 3a), le repère 3b représentant un bateau en vue arrière en position statique. 2- La présence sur l'OMCR d'une surface dite active générant un couple (en position dynamique) s'additionnant à celui provoqué par le déplacement de l'OMCR. (fig.2, rep. 2, surface 2a) 3- Les différentes formes de l'OMCR (fig.1 à 5, rep.2.) 4- Les organes de man#uvre et d'automatisation. L'invention consiste en un : - Dispositif anti-gîte et de stabilisation de bateaux à voile et situé dans la quille. Il peut être actifou non actif suivant sa position (fig.3, rep.3a ou 3b.) - un organe mobile se déplace transversalement de part et d'autre de l'axe de la direction principale du navire (fig. 1, section A, rep.2.) Il est situé le plus bas possible en de déplaçant au travers ou sous la quille (fig.lrep.2 ou 2ad représenté en trait mixte.) Il est coulissant ou muni de galets (ou les deux) ou sur chemin de roulement. Il est profilé à partir des bases scientifiques bien connues pour une utilisation en milieu fluide. Sa dimension est non limitative. (pour exemple seulement, sur un voilier de longueur 12 m la longueur de l'organe mobile peut être de 1500 mm ) La forme est obtenue par moulage en matériaux composites par fonderie, procédé sidérurgique ou usinage. Il est léger ou lourd (pour exemple seulement, sur un bateau à voile de 12 mètres, son poids peut être d'une tonne et demi, non limitatif.) Il est lesté, épais ou fin, il est droit (fig.1 rep.2, section 1) ou incurvé (fig.4, rep. 2). Les parois supérieures et inférieures 2a et 2b de l'organe mobile sont parallèles ou non au flux de l'eau ; la masse non négligeable se déplaçant latéralement sur tribord ou bâbord (droite ou gauche) modifient alors l'emplacement du centre de gravité de la carène. Il est man#uvré à partir du poste de commande par dispositif manuel, électrique, automatique ou les trois. Les moyens de commande peut comprendre comme moyens mécaniques selon la fig. 1, section a : un arbre (5) pignon (6), crémaillère (6a) plus réducteur à vis sans fin (non représenté) ; l'étanchéité de l'arbre 5 par rapport au milieu extérieur aquatique est assuré par l'intermédiaire d'un presse étoupe (7) également le démontage de l'ensemble. Le presse étoupe peut être placé à hauteur différente suivant qu'il s'agit d'une quille creuse moulée ou pleine en provenance de fonderie. La commande est effectuée à partir du poste de pilotage. Les moyens de commande peuvent comprendre comme moyens hydrauliques : vérins dits de traction (non limitatif) et renvois fixés dans le pied de quille ( fig. 5, à titre d'exemple seulement. L'accès pour le démontage et entretien interne ou externe se fait grâce à des trappes amovibles fig.5rep.la. II se loge dans l'épaisseur du lest de la quille 1, cette dernière étant obtenue par procédé sidérurgique ou par moulages composites, pour exemple, la quille monolithique comme représentée fig. 5. Les extrémités ( 2c et 2d, fig. 1 section A) de l'organe mobile peuvent être plates ou en forme suivant les paramètres notifiant un choix. L'organe mobile (fig.l, 2,3, 4) coulisse (ou roule) sur glissières composites ou plastiques suivant le choix des réalisations. Dans le cas de moulages en matériaux composites, l'organe mobile (fig. 2) peut coulisser sur film d'eau ou autre dans un logement adapté. On peut utiliser l'aide simultanée d'un groupe sous pression de débit choisi bien connu en mécanique des fluides. (Pour exemple, pompe à eau. Quand la fonction glissement est choisie, des rainures(non limitatif) peuvent être prévues dans l'OMCR (rep.2, fig.l, 2,3, 4) ou dans son logement (quille rep.l.) Ces rainures peuvent être circulaires, rectilignes ou hélicoïdales ou les trois. Extension au procédé décrit en figure 2 et variantes (fig.2.) 1- L'OMCR possédant une surface active dynamique. Comme décrit dans les paragraphes précédents, l'organe mobile coulissant ou roulant, que nous appellerons OMCR, possède en outre une surface dite active de part sa géométrie. La surface (fig. 2, rep. s2) représentée par l'angle a est non parallèle au flux d'eau. En position centrale l'OMCR est totalement neutre et inactif. Sa surface portante reste cachée, le poids de la quille lestée toujours identique. En position latérale déplacée, l'importance de la variante reste l'addition des efforts simultanés en rappel provoqués par : - le déplacement du centre de gravité de l'OMCR déjà décrit ajouté d'une portance croissante dans le milieu aquatique appelée p ou P fonction de la vitesse (fig. 2) entraîne l'augmentation du couple de redressement. Le repère f représente alors le flux d'eau. La surface active (fig.2 rep.s2) de valeur angulaire a présente sa paroi dans la direction du flux hydraulique (rep. f) dont l'incidence correspond à un appui sur la dite paroi (s2) constituant ainsi sa surface portante. - la naissance de l'appui P (fig.2) provoqué par l'écoulement du flux aquatique sur la surface et le pourtour de l'OMCR (suite à la vitesse du bateau) provoque un mouvement dit de rappel ayant pour effet de ramener la quille (rep.l) dans le plan vertical situé dans l'axe longitudinal du bateau. Dans l'absolu, à vitesse égale, voilure égale et réglages égaux, on observe une diminution de gîte ; inversement à gîte égale, on note une augmentation de la vitesse entraînant une augmentation de la valeur p vers P. 2- OMCR incurvé (fig. 4 section a, rep.2) exemple non limitatif d'une quille moulée monolithique en forme d'aile ou de bulbe équipée d'un OMCR, possédant ou non une surface active comme décrit fig. 4 repère 2a. Le montage représenté pour exemple est équipé d'un organe de man#uvre de type pignon et crémaillère comme décrit en fig. 1. Cette solution plus coûteuse en réalisation permet de descendre le centre de gravité et d'accroître le mouvement dit de redressement. Il reste impératif que le corps de quille 1, fig.l, 2 et 3 pour le logement de l'OMCR possède des formes neutres. Les parois latérales 2c et 2d sont parallèles ou non. Les arêtes 2e et 2f (fig. 4) peuvent être parallèles et incurvées vers avant ou arrière. 3- OMCR de longueur plus importante et apparent en position neutre. En position neutre les appendices latéraux bâbord et tribord sont équidistants. Sa longueur non limitative est délimitée par le rep. L (fig. 6). Les parois (fig.6 rep.2c 2d) sont plates ou en forme ou inclinées vers l'avant ou l'arrière. L'organe mobile coulissant ou roulant OMCR de stabilisation est toujours intégré dans la quille de façon mobile en se déplaçant transversalement. Sa particularité réside en ce que dans ce cas, la longueur L de l'OMCR est supérieure à son logement dans la quille qu'elle que soit l'épaisseur de cette dernière, de forme particulière ou en forme de bulbe ou d'aile creuse. L'OMCR peut être léger ou lourd, épais ou fin. Il peut posséder en outre une surface active comme stipulé fig.2 rep.2 s2. Il peut être de forme incurvée (fig.4 rep.2), sa dimension L non limitative (fig. 6). Sa commande est de préférence effectuée par système pignon, crémaillère comme défini fig. 1. Le choix de réalisation de l'OMCR 1,2,3,4 est fait en fonction des paramètres définis pour la destination du bateau, (pour exemple, bateaux de croisières, courses, locations.... Le dispositif fig. 5 représente un montage par commande hydraulique; un seul vérin est représenté ; le second est placé sur la face opposée. L'OMCR est représenté en position déplacée sur tribord. (côté droit, dessin non limitatif). Corps de quille repère 1, type moulé stratifié type monolithique Les références correspondent dans les figures aux définitions ci-jointes : lb correspond au lest dans la quille la couvercle ou trappe escamotable pour l'entretien et montage (un ou plusieurs) 2 OMCR coulissant en position transversale maximale, en trait mixte position neutre représentée 2a point de fixation et retenues 3 vérins hydrauliques (un seul représenté pour exemple) 4 points de fixations 4,4a et 4b 5 ancrages et galets de transmission 6 câbles métalliques ou textiles ou chaînes 7 arrivées hydrauliques 8 dispositif de commande de régulation de gîte avec calculateur numérique, capteurs d'inclinaisons, capteurs de vitesse et capteur de contraintes sur le mât du bateau Repères Rep. M Commande moteur et réducteur par vis sans fin ou commande hydraulique Rep. Cm2 Commande manuelle du réducteur ou commande par pompe hydraulique manuelle Rep. C2 Calculateur numérique ou autre Rep. P1P2 P3 etc.... Unité de programme choisi Rep. G Organe de détection gîte ou assiette du bateau sur l'eau Rep. V Vers le ou les capteurs de vitesse Rep. J Vers la ou les jauges de contraintes (fixées sur le mât ou son haubanage ou les deux) Rep. A Vers l'enregistreur de variation de vent (anémomètre) Revendications 1- Elément allongé de correction de gîte, notamment de type aileron, pour quille et/ou dérive de bateau sensiblement perpendiculaire à la direction principale verticale de la quille fig.l et 4 rep. 2 caractérisée en ce qu'il comprend des moyens de man#uvre pour le déplacement transversal de part et d'autre de l'axe de symétrie de la quille et/ou dérive du bateau pour compenser et/ou corriger la gîte du bateau en se plaçant de façon opposée à la gîte. 2- Elément allongé de correction de gîte selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de déplacement notamment coulissement avec des moyens d'entraînement de type vis crémaillère fig.1 rep.6, 6a. 3- Elément allongé de correction de gîte selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de coulissement notamment par roulements avec des moyens d'entraînement de type vis crémaillère fig.1 rep.5, 6 et 6a, le moyen d'entraînement de type vis se situant dans le profil vertical de la quille ou de la dérive en étant couplé à un moteur dans la coque du bateau fig.7 rep. m. 4- Elément allongé de correction de gîte selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en qu'il présente une forme hydrodynamique sensiblement plate sensiblement parallèle au flux de l'eau à surface active dynamique fig.2 rep.2 S2. 5- Elément allongé de correction de gîte selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en qu'il présente une forme hydrodynamique sensiblement incurvée à concavité notamment vers le bas, sensiblement parallèle au flux de l'eau à surface active dynamique, le déplacement dudit élément générant une trajectoire courbée fig. 4 rep.2. 6- Elément allongé de correction de gîte selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément de leste pour compenser de façon avantageuse la gîte fig. 1, 4 et 6 rep.2. 7- Elément allongé de correction de gîte selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande manuel pour l'utilisateur fig.7 rep. C m2. 8- Elément allongé de correction de gîte selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande électro- hydraulique de man#uvre de l'élément allongé fig.5 rep.3. 9- Système de régulation de gîte utilisant un élément allongé de correction de gîte selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur numérique associé à des capteurs notamment d'inclinaison du bateau, des capteur de vitesse et/ou jauge de contrainte placée notamment sur mât et son haubanage ; Ledit calculateur selon des programmes déterminées en fonction de caractéristiques (gîte/vitesse) prenant en compte les paramètres physiques présents dans l'environnement et le déplacement du bateau. (fig.7) pour commander l'entraînement dudit élément allongé notamment avec une boucle de servocommande pour corriger en temps réel la gîte du bateau.