Brevet FR2833567A1 — publié le 20030620

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un plan porteur immergé (ou hydrofoil) à incidence variable destiné à contrôler la gîte des bateaux à voile. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE, ET PROBLEME POSE Préambule : le présent dispositif qui réduit la gîte des bateaux à voiles ne doit pas être confondu avec les plans porteurs (couramment appelés "dérives") utilisés pour réduire la dérive de trajectoire provoquée par la poussée latérale du vent (Exemples : brevets No W08903339 A 1, W09012733A 1, FR2546475A 1, US71113376, FR8308949A, FRO140758, FR8502086A, FR1584377, CH631397, FR 95738.//ne do pas être confondu non plus avec les plans porteurs destinés à faire déjauger les coques, et utilisés sur les bateaux hydrofoils à moteur ou à voiles (Exemples : brevets NOFR2458448, FR2465639, FR2703975, W08909159A US5054410, US3789789) dans le but de réduire la traînée et donc d'augmenter la vitesse. Un autre dispositif décrit dans le brevet EP 0373913 (Jeffreys, Peter B Prority 15/12/88 GB8829293), a, comme le présent dispositif, pour objectif de maîtriser la gîte, mais il utilise deux foils latéraux qui peuvent faire varier l'orientation de la force ; alors que le présent dispositif comporte un foil central qui peut faire varier la grandeur de force, et qui, disposé différemment, est compatible avec la structure des coques et quilles actuelles. Les forces appliquées par le vent sur une voile se décomposent en une force longitudinale qui fait avancer le bateau, et une force latérale qui le fait gîter. Pour éviter une gîte excessive plusieurs solutions sont utilisées : # L'équipage "au rappel" sur les bateaux légers dits "de sport" * Une quille lestée, associée parfois à des ballasts latéraux, sur les monocoques * Des flotteurs latéraux et/ou des foils procurant un appui sur l'eau sur les multicoques Dans tous les cas la force de pesanteur est mise en jeu afin d'équilibrer l'action du vent pour limiter la gîte. Cela entraîne les inconvénients suivants : . Sur les monocoques la présence du lest augmente considérablement le déplacement (masse) du bateau et la surface mouillée, donc la traînée, ce qui contrarie la vitesse. . Sur les multicoques, on évite l'emploi de lest additionnel et on obtient le moment du couple des forces nécessaire par augmentation de la largeur du bateau. Ceci conduit à des bateaux encombrants et présentant une courbe de stabilité défavorable. L'objet principal de l'invention est d'accroître les performances des monocoques (vitesse, confort,..) sans avoir les inconvénients des multicoques, en substituant une force hydrodynamique à l'action de la pesanteur, au moins pour une grande part. EXPOSE DE L'INVENTION Le dispositif objet de l'invention réduit la gîte des voiliers sans mettre en oeuvre les forces de pesanteur et d'Archimède, et il ne présente pas les inconvénients précités. Le principe de fonctionnement est le suivant : Un plan porteur immergé (foil) dont l'angle d'incidence est commandé, exerce, lorsque le bateau avance, une force hydrodynamique qui s'oppose à la gîte. Cette force tend, comme la force du vent, à provoquer un angle de dérive de la trajectoire ; cette dérive est limitée par la poussée de réaction produite par la coque et si besoin par une surface additionnelle (plan anti-dérive appelé"dérive"). La commande de l'incidence du foil peut être mécanique, hydraulique ou électrique, manuelle ou automatique. Cette"commande de gîte"permet à l'équipage de conserver le bateau horizontal, ce qui a pour avantages : * De rendre le bateau plus confortable pour les occupants 'De bénéficier mieux de la poussée du vent car les voiles, restant verticales, offrent leur surface maximum au vent . D'éviter les changements de cap imposés au bateau par les rafales (aulofées) * D'augmenter la surface de voiles et/ou de réduire le lest pour une même taille de bateau, et donc de gagner en déplacement et en vitesse, malgré la traînée induite du foil. PRESENTATION DES DESSINS La figure 1 présente une vue d'ensemble du dispositif sur dériveur léger. La poussée vélique, dont la résultante est une force appliquée en (1), fait gîter le bateau ; la composante latérale de cette force est équilibrée par une force hydrodynamique issue de la portance du plan (3). Ce plan est solidaire du bateau par un axe (4) autour duquel ledit plan peut tourner à l'aide de la commande (5) (par exemple jusqu'à 100 de part et d'autre de sa position axiale neutre). Lorsque le bateau commence à gîter, la commande (5) permet de le redresser en donnant de l'incidence au plan/foil (3). Le plan anti-dérive (2) et la partie immergée de la coque (6) s'opposent à une dérive excessive. L'axe (4) solidaire du plan (3) traverse, libre en rotation, le plan (2) sur lequel il s'appuie. Le foil (3) peut constituer avec la dérive (2) un ensemble amovible. La figure 2 présente une vue d'ensemble du dispositif sur monocoque de croisière. Dans ce cas le plan anti-dérive est constitué par la quille (15) et la partie immergée de la coque. La quille comporte un puits (9) dans lequel le foil (3) coulisse d'une position haute inactive à une position basse au moyen du volant (8) et de la tige filetée (7). Le palier (11) est fixe, et le palier (13) se déplace dans toute la hauteur du puits (9). L'axe (10), de section polygonale, commande l'incidence et soutient l'effort latéral. Cet axe coulisse à l'intérieur de la "mèche" (4) du foil, permettant à celui-ci de remonter. Le foil est commandé en incidence par le vérin (12) relié à une pompe hydraulique située dans le cockpit (Cette commande peut être mécanique, hydraulique, ou électrique, manuelle ou automatique (par gyroscope par exemple)). La semelle (14) protège l'entrée du puits et le foil lors de l'échouage. Elle réduit les tourbillons marginaux et améliore donc l'efficacité du foil La"mèche" (4) qui se prolonge sur toute la hauteur du foil, est située au tiers de la corde à partir du bord d'attaque, le foil est alors dit "compensé" et nécessite peu d'effort pour être commandé. L'angle d'incidence du foil est répété sur un indicateur visible par l'équipage. La figure 3 montre une variante dans laquelle la mèche (4) du foil est directement commandée par le vérin (12) porté par le support (13) du foil La figure 4 montre l'application du dispositif sur trimaran. Le foil est situé verticalement sous la coque centrale et agit comme dans le cas du monocoque. En marche les deux flotteurs latéraux, de taille réduite, sont hors de l'eau, sauf aux vitesses très faibles pour lesquelles le foil exerce une force insuffisante à équilibrer la poussée vélique (l'action du foil est proportionnelle au carré de la vitesse), le bateau fonctionnant alors en trimaran classique. La figure 5 montre l'utilisation sur un monocoque comportant des hydrofoils de sustentation, un à l'avant (17), et deux à l'arrière (16) pour la stabilité. Les coques utilisées dans ce cas pour faciliter le déjaugeage sont étroites (type multicoques) et/ou planantes (par exemple coque à redan de type flotteur d'hydravion) EXPOSE D'UN MODE DE REALISATION Voici les caractéristiques du prototype réalisé pour la qualification de l'invention sur dériveur monocoque léger (Figure 1) : * Longueur du bateau : 4,50 m * Largeur du bateau : 1,60 m 'Poids du bateau : 100 kg * Dimension du plan anti-dérive (2) : 30 cm x 60 cm . Dimension du foil (3) : 30 cm x 100 cm APPLICATION INDUSTRIELLE L'invention est applicable aux bateaux à voiles qu'ils soient légers, de croisière ou de course. Elle est industrialisable en particulier par l'emploi des matériaux nouveaux très résistants. Elle est directement adaptable aux bateaux actuels car, prenant appui sur la dérive ou la quille, le dispositif ne requiert pas d'ajout de structures. REVENDICATIONS 1-Dispositif de commande de la gîte d'un bateau à voiles caractérisé en ce qu'il comporte un plan porteur immergé (ou foil) (3) dont l'angle d'incidence est variable et l'axe de rotation placé dans le plan de symétrie du bateau, de telle sorte qu'il puisse produire une force hydrodynamique de redressement lorsque le bateau avance. 2-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une commande (5) (12) permet à l'équipage de modifier l'incidence du foil (3), et donc la gîte, le bateau étant en route. 3-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le foil (3) peut être monté en dessous de la dérive (2) 4-Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le foil (3) peut constituer avec la dérive un ensemble amovible. 5-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le foil (3) peut être rétractable à l'intérieur d'un puits (9) ménagé dans la quille (15). 6- Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la commande d'incidence du foil peut être mécanique, hydraulique ou électrique, à commande manuelle ou automatique. 7-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif peut être installé sur monocoque ou multicoque 8-Dispositif selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que le dispositif peut être installé sur un monocoque comportant des hydrofoils de sustentation (Figure 5).